简述计算机控制系统的一般控制过程复习课程

第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进展检测，并输入给计算机。

(2)实时控制决策：对采集到的表征被控参数的状态量进展分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。

(3)实时控制输出：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时〞，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进展处理，并在一定的时间内作出反响并进展控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。

(2)“在线〞方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接及计算机连接，生产过程直承受计算机的控制，就叫做“联机〞方式或“在线〞方式。

(3)“离线〞方式：假设生产过程设备不直接及计算机相连接，其工作不直承受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进展联系并作相应操作的方式，那么叫做“脱机〞方式或“离线〞方式。

3.微型计算机控制系统的硬件由哪几局部组成？各局部的作用是什么？由四局部组成。

(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个局部发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进展实时检测及处理。

主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进展各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进展监视，使之处于最优工作状态；对事故进展预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。

(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进展信息交换的桥梁和纽带。

过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。

过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进展控制的信号。

过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。

(3)外部设备：这是实现微机和外界进展信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。

过程控制教学大纲一、课程简介过程控制是自动化领域中的重要组成部分，广泛应用于化工、石油、电力、冶金等工业生产过程中。

本课程旨在让学生掌握过程控制的基本原理和方法，学会分析和设计过程控制系统，提高解决实际问题的能力。

二、课程目标1、掌握过程控制的基本概念、原理和常用控制算法；2、了解过程控制系统的组成、特点和分类；3、掌握过程控制系统的设计和调试方法；4、学会对过程控制系统进行性能评估和优化；5、培养解决实际问题的能力，提高综合素质。

三、课程内容1、过程控制概述：过程控制的基本概念、发展历程和应用领域；2、过程控制系统组成：工艺流程、自动化仪表、控制系统和执行机构等；3、过程控制系统设计：控制方案设计、控制系统选型、控制系统集成和调试等；4、过程控制算法：PID控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等；5、过程控制系统性能评估与优化：性能指标评估、系统优化和改进措施等；6、典型过程控制系统案例分析：化工、石油、电力、冶金等行业的典型过程控制系统案例分析。

四、课程安排本课程共分为理论教学和实践教学两个部分。

理论教学部分包括以上六个方面的内容，实践教学部分包括实验、课程设计和综合实践等环节。

具体安排如下：1、第一讲：过程控制概述（2学时）；2、第二讲：过程控制系统组成（4学时）；3、第三讲：过程控制系统设计（4学时）；4、第四讲：过程控制算法（4学时）；5、第五讲：过程控制系统性能评估与优化（2学时）；6、第六讲：典型过程控制系统案例分析（2学时）；7、第七讲：实验环节（4学时）；8、第八讲：课程设计和综合实践环节（8学时）。

五、教学方法本课程采用多媒体教学、案例分析和实验相结合的教学方法。

通过多媒体教学，使学生对过程控制的基本概念和原理有更直观的认识；通过案例分析，使学生了解实际生产过程中遇到的问题及解决方法；通过实验环节，使学生能够亲手操作和体验过程控制系统的运行与调试。

六、考核方式本课程采用平时成绩和期末考试相结合的考核方式。

计算机控制系统课后答案1. 概述计算机控制系统是指利用计算机进行控制的系统，它采用计算机硬件和软件的协同作用，对被控对象进行监测、测量、判断以及控制操作的任务。

本文将回答计算机控制系统课后习题，以帮助读者加深对该课程的理解。

2. 习题答案2.1 什么是计算机控制系统？计算机控制系统是指利用计算机硬件和软件的协同作用，对被控对象进行监测、测量、判断以及控制操作的系统。

其核心是计算机的控制程序，通过对输入信号的处理和对输出信号的控制，实现对被控对象的精准控制。

2.2 计算机控制系统的组成计算机控制系统主要由以下几个组成部分构成：•输入设备：用于采集被控对象的状态信息，将其转化为数字信号输入到计算机中。

•输出设备：将计算机产生的控制信号转化为可被被控对象接受的信号。

•中央处理单元（CPU）：负责执行控制程序，对输入信号进行处理和判断，并产生相应的控制信号。

•存储器：用于存储控制程序和控制数据。

•总线：用于传输控制信号和数据，连接CPU、存储器和输入输出设备。

2.3 计算机控制系统的特点•精确性：计算机控制系统能够对被控对象进行精确的控制，实时调整控制参数，确保控制过程的稳定性和准确性。

•灵活性：通过编写不同的控制程序，可以实现对不同对象的控制，具有很高的灵活性。

•可靠性：计算机控制系统具有自主诊断和故障处理能力，当出现故障时，能够自动检测、定位和修复错误，提高了系统的可靠性。

•扩展性：计算机控制系统可以根据需要增加或替换硬件设备，增加系统的功能和性能。

•可维护性：计算机控制系统通常使用模块化设计，方便对系统进行维护和升级。

2.4 计算机控制系统的应用领域计算机控制系统广泛应用于工业自动化领域，例如：•工业生产线控制：计算机控制系统可以对生产线上的各个环节进行监控和控制，提高生产效率和产品质量。

•交通信号控制：计算机控制系统可以对交通信号灯进行精确控制，实现交通流量的调度和优化。

•智能家居系统：计算机控制系统可以对家庭设备进行智能控制，实现远程操控和自动化管理。

第一章i ）简述计算机控制系统与常规仪表控制系统的基本结构及主要异同点。

基本结构：SM （＜n 册覘翦相同点： 1、结构基本相同，功能相同。

2不同点： 、计算机控制系统是在常规仪表控制系统演变而来。

1、计算机控制系统能够实现复杂的控制规律，从而达到较高的控制质量。

23 45、由于计算机具有分时操作的功能，所以计算机控制系统具有群控的功能。

、由于计算机的软件有恢复功能，所以计算机控制系统灵活性强。

、由于计算机控制系统有有效的抗干扰，抗噪声，所以可靠性高。

、由于计算机有监控，报警，自诊断功能，所以计算机控制系统的可维护性强。

2）分析说明图1-3计算机控制系统的硬件组成及其作用。

1. 主机组成：中央处理器（CPU 和内存储器（RAM 和ROM 组成。

作用：根据输入通道送来的被控对象的状态参数，进行信息处理、分析、计算，作出控制决 策，通过输出通道发出控制命令。

2. 常规外部设备外部设备按功能可分成三类：输入设备、输出设备和外存储器。

生产i±程f +给定值———-—1 ■ -——— -—-—B1-2计聲晦髒絃理區输入设备有键盘、光电输入机、扫描仪等，用来输入程序、数据和操作命令。

输出设备有打印机、绘图机、显示器等，用来把各种信息和数据提供给操作者。

外存储器有磁盘装置、磁带装置、光驱装置，兼有输入、输出两种功能，用来存储系统程序 和数据。

3. 过程输入/输出通道过程输入通道又分为模拟量输入通道和数字量输入通道两种； 过程输出通道又分为模拟量输出通道和数字量输出通道两种。

作用：主机和被控对象实现信息传送与交换的通道。

4. 操作台操作台是操作员与计算机控制系统之间进行联系的纽带， 可以完成向计算机输入程序、修改数据、显示参数以及发出各种操作命令等功能。

5. 通信设备在不同地理位置、不同功能的计算机之间通过通信设备连接成网络，以进行信息交换。

第二章1）课本14页的图2-2 以4位D/A 转换器为例说明其工作原理R--2R 电阻网络假设D3 D2、Di 、D0全为1,贝U B 图33-2BS 公转S1器原S0全部与“ 1 ”端相连。

第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。

(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。

(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。

(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。

(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。

3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？由四部分组成。

图1.1微机控制系统组成框图(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。

主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。

(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。

过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。

过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。

过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。

计算机控制技术课后习题答案第一章绪论1.计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：P2(1)实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入(2)实时决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按预定的控制规律，决定将要采取的控制策略。

(3)实时控制：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

2 .计算机控制系统是由哪几部分组成？画出方块图并说明各部分的作用。

P3答：（1）计算机控制系统是由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部组成。

（2）方块图如下图所示：图计算机控制系统的组成框图作用：①工业控制机软件由系统软件、支持软件和应用软件组成。

其中系统软件包括操作系统、引导程序、调度执行程序，它是支持软件及各种应用软件的最基础的运行平台；支持软件用于开发应用软件；应用软件是控制和管理程序；②过程输入输出设备是计算机与生产过程之间信息传递的纽带和桥梁。

③生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。

3. 计算机控制系统的实时性、在线方式、与离线方式的含义是什么？为什么在计算机控制系统中要考虑实时性？P2(1)实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。

(2)在计算机控制系统中要考虑实时性，因为根据工业生产过程出现的事件能够保持多长的时间；该事件要求计算机在多长的时间以内必须作出反应，否则，将对生产过程造成影响甚至造成损害。

4. 计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？P4~7（1）操作指导系统（OIS）优点：结构简单、控制灵活和安全。

缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制多个对象。

（2）直接数字控制系统(DDC)优点：实时性好、可靠性高和适应性强。

（3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最有工况。

计算机控制系统一、简答题1. 画出典型计算机控制系统的基本框图。

（chap 1）2. 根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型. （chap 2）3. 简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。

（chap 5）4. 线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？（chap 4）5. 为什么会出现比例和微分饱和现象？（chap 5）6. 什么是振铃现象？如何消除振铃现象？（chap 6）7. 连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？（chap 1）8. 简述计算机控制系统的一般控制过程。

（chap 1）9. 简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式。

（chap 2）10.增量型PID控制算式具有哪些优点？（chap 5）11.如何利用试凑法调整PID算法的参数？（chap 5）12．简述开关量光电耦合输入电路中，光电耦合器的作用。

（chap 2）13.什么是采样或采样过程？（chap 2）14.线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么？（chap 3）15.何为积分饱和现象？（chap 5）16.等效离散化设计方法存在哪些缺陷？（chap 5）17.何为最少拍设计？（chap 6）18.使用光电隔离器件时，如何做到器件两侧的电气被彻底隔离？（chap 2）19.什么是信号重构？（chap 2）20.写出零阶保持器的传递函数，引入零阶保持器对系统开环传 递函数的极点有何影响？（chap 5）21.阶跃响应不变法的基本思想是什么？（chap 5）22.如何消除积分饱和现象？（chap 5）23.给出常规的直接设计法或离散化设计法的具体设计步骤。

（chap 6）24.简述采样定理的基本内容。

（chap 2）25. 线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？（chap 4）26. 脉冲响应不变法的基本思想是什么？（chap 5）27. 写出位置型与增量型PID 的差分控制算式。

（chap 5）28. 如何消除比例和微分饱和现象？（chap 5）29.简要说明A/D 转换的基本原理有哪些？举例说明逐次逼近的基本过程？（chap 2）30.简要说明D/A 转换器的梯形电阻法基本原理？（chap 2）31.简要说明微分先行算法要解决的问题，并说明其是通过什么方法实现的？（chap 5）二、计算题1、已知系统的差分方程为)2()1()(-=-+k r k y k y输入信号是⎩⎨⎧<≥=0001)(k k k r初始条件为1)0(=y ，试写出输出脉冲序列()y k 。

一﹑名词解释⒈直接数字控制系统答：在实际控制中，当系统所选择的采样周期较大或对控制质量要求较高时，通常需要从被控对象的特性出发，直接根据采样理论来设计数字控制器，这种方法就是直接数字设计，所形成的控制系统就是直接数字控制系统。

⒉动态过程答：系统在外加信号作用下，被控量随时间变化而变化的过程称为控制系统的动态过程，反映了系统的动态特性。

⒊数字滤波答：数字滤波就是通过某种计算或判断程序来减少干扰信号在有用信号中的比重。

三﹑简答题⒈简述什么是自动控制。

答：采用控制装置自动地﹑有目的地对机器设备或生产过程进行控制，使之达到预期的状态或性能要求，这个过程就是自动控制。

⒉简述数字滤波中的算术平均滤波的滤波原理。

答：算数平均滤波就是把ｎ个采样值相加，然后取算术平均值作为本次有效的采样信号。

⒊简述PID调节器的基本原理。

答：PID调节器的基本原理是将被测参数由传感器变换成统一的标准信号送入调节器，与系统设定值进行比较，产生出的偏差经PID运算后送到执行机构，来改变系统的进给量，实现被测量的自动调节。

四﹑综合题微机控制系统中的基本组成中，主要的模块有：微型计算机主机、外部设备、I/O接口及输入输出通道、测量与执行机构及操作控制台。

试问：(1) 微型计算机主机的功能。

(2) I/O接口及输入输出通道的功能。

答：⑴微型计算机是系统的核心，它通过接口电路向系统中的各个部件发出控制命令，并对控制对象的现场参数进行巡回检测﹑数据处理﹑计算和逻辑判断等操作。

⑵I/O接口及输入输出通道是主机和被控对象之间进行信息交换的纽带，在微机控制的各个接口中，采用较多的是串行﹑并行和直接数据传送等可编程I/O接口。

输入输出通道主要完成外设信号到微机所需数字信号转换的模/数转换器，完成微机输出数字信号到外设所需信号转换的数/模转换器。

简答题（每小题4分，共40分）1、连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？答：与连续控制系统相比，计算机控制系统具有以下特点：(1) 计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。

计算机控制技术复习资料一、填空1.若连续信号的最高频率为ωmax，按采样定理要求，采样频率ωs应>=2ωmax。

2.常用的数字滤波算法主要包括：算术平均值法、中位值滤波法、限幅滤波法、惯性滤波法等。

3.通常在传感器与A/D之间加入调理电路的目的是使模拟输入电压满足A/D转换量程要求。

4.计算机控制系统的输入与输出信号主要分为数字信号与模拟信号。

5.计算机控制系统的工作过程可归纳为以下三步：实时数据采集、实时控制决策、实时输出控制。

6.CPU在与I/O设备进行数据交换时主要存在以下问题：速度不匹配、时序不匹配、信息格式不匹配、信息类型不匹配。

7.计算机控制系统的过程通道分为四类：模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道和数字量输出通道。

8.共模干扰的抑制方法主要有：变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽、采用仪表放大器提高共模抑制比。

9.一般数控系统组成包括：输入装臵、输出装臵、控制器和插补器等四大部分组成。

10.数控系统按控制方式来分类，可以分为点位控制、直线切削控制和轮廓切削控制，这三种控制方式都是运动的轨迹控制。

11.逐点比较法插补计算的四个步骤：偏差判别、坐标进给、偏差计算、终点判断。

12.控制系统的四大要素是：给定量、执行机构、控制对象以及被控量。

13.软件是工业控制机的程序系统，它可分为系统软件、支持软件和应用软件三部分。

14.传感器把生产过程的信号转换成电信号，然后用A／D转换器把模拟信号变成数字信号，读入计算机中，对于这样得到的数据，一般要进行一些预处理，其中最基本的处理有线性化处理、标度变换和系统误差的自动校准。

15.计算机控制中的数字PID控制算法有数字PID位臵型控制算法和数字PID增量型控制算法两种基本形式。

16.经常采用的软件抗干扰技术包括：数字滤波技术、开关量的软件抗干扰技术、指令冗余技术、软件陷阱技术等。

17.采用差分放大器作为信号前臵放大是抑制串模干扰的方法之一。