计算机控制技术第6章
2023年大学_计算机控制技术第二版(温希东著)课后答案下载
2023年计算机控制技术第二版（温希东著）课后答案下载2023年计算机控制技术第二版（温希东著）课后答案下载本书全面系统地介绍了计算机控制系统的基本组成和在工业控制中的应用技术，并结合实际深入浅出地介绍了几种典型的控制系统和控制技术。
主要内容包括：计算机控制系统概述、开关量输入/输出通道与人机接口、顺序控制与数字控制、模拟量输入/输出通道、PID调节器的数字化实现、计算机控制系统的抗干扰技术及工业控制微型计算机。
为了帮助读者掌握各部分内容，书中每章后面都附有习题。
本书可作为高职高专院校应用电子技术、自动化、机电一体化、电气工程等专业的计算机控制技术课程的教材，也可作为从事计算机控制工作的工程技术人员的参考书。
计算机控制技术第二版（温希东著）：内容简介点击此处下载计算机控制技术第二版（温希东著）课后答案计算机控制技术第二版（温希东著）：目录第1章计算机控制系统概述 11.1 计算机控制系统的组成 11.1.1 计算机控制系统的硬件组成 31.1.2 计算机控制系统的软件 41.2 工业控制计算机的特点 41.3 微型计算机控制系统的主要结构类型 51.3.1 计算机操作指导控制系统 51.3.2 直接数字控制系统 51.3.3 监督计算机控制系统 61.3.4 集散型控制系统 61.3.5 现场总线控制系统 71.3.6 工业过程计算机集成制造系统 81.4 微型计算机控制系统的发展 91.4.1 计算机控制系统的发展过程 91.4.2 近年来计算机控制系统在我国的发展趋势 9 习题 13第2章开关量输入/输出通道与人机接口 142.1 过程通道的分类 142.2 开关量输入/输出通道 152.2.1 开关量输入/输出通道的一般结构形式 15 2.2.2 开关量输入信号的调理 162.2.3 开关量输出驱动电路 192.2.4 开关量输入/输出通道的设计 21 2.3 人机接口——键盘 222.3.1 非编码键盘 232.3.2 编码键盘 282.4 人机接口——数字显示方法 312.4.1 发光二极管LED显示 312.4.2 LCD显示接口技术 38习题 81第3章顺序控制与数字控制 833.1 顺序控制 833.1.1 顺序控制系统的类型 833.1.2 顺序控制系统的组成 853.1.3 顺序控制系统的应用领域 853.1.4 顺序控制的应用实例 863.2 数字程序控制 883.2.1 数值插补计算方法 883.2.2 逐点比较法直线插补 893.2.3 逐点比较法圆弧插补 943.2.4 步进电机工作原理 993.2.5 步进电机控制系统原理 1013.2.6 步进电机与微型机的接口及程序设计 103 3.2.7 步进电机步数及速度的计算方法 1083.2.8 步进电机的变速控制 109习题 110[1]第4章模拟量输入/输出通道 1124.1 模拟量输入通道 1124.1.1 输入信号的处理 1124.1.2 多路开关 1134.1.3 放大器 1174.1.4 采样保持器(S/H) 1194.1.5 模/数(A/D)转换器及其应用 1204.2 模拟量输出通道 1284.2.1 DAC的工作原理 1284.2.2 多路模拟量输出通道的结构形式 1304.2.3 D/A输出方式 1314.2.4 失电保护和手动/自动无扰动切换 1324.2.5 DAC的主要技术指标 1324.2.6 典型应用例子 133习题 135第5章 PID调节器的数字化实现 1375.1 PID调节器 1385.1.1 PID调节器的优点 1385.1.2 PID调节器的作用 1385.2 数字PID控制器的设计 1415.2.1 PID控制规律的离散化 1425.2.2 PID数字控制器的实现 1435.3 数字PID控制器参数的整定 1455.3.1 采样周期的选择 1455.3.2 PID控制器参数的整定 146习题 150第6章计算机控制系统的抗干扰技术 152 6.1 干扰信号的类型及其传输形式 1526.2 抗干扰技术 1536.2.1 接地技术 1546.2.2 屏蔽技术 1556.2.3 隔离技术 1566.2.4 串模干扰的'抑制 1566.2.5 共模干扰的抑制 1576.2.6 长线传输中的抗干扰问题 157[1] 6.3 电源干扰的抑制 1586.3.1 电源干扰的基本类型 1586.3.2 电源抗干扰的基本方法 1596.4 CPU软件抗干扰技术 1616.4.1 人工复位 1626.4.2 掉电保护 1626.4.3 睡眠抗干扰 1636.4.4 指令冗余 1646.4.5 软件陷阱 1646.4.6 程序运行监视系统(WATCHDOG) 167 6.5 数字信号的软件抗干扰措施 1706.5.1 数字信号的输入方法 1706.5.2 数字信号的输出方法 1716.5.3 数字滤波 172习题 176第7章工业控制微型计算机 1777.1 工业控制计算机的特点 1777.2 总线式工控机的组成结构 1787.3 常用工控总线(STD/VME/IPC工控机) 179 7.3.1 STD总线工控机 1797.3.2 MC6800/MC68000工控机 1797.3.3 IPC总线工控机 1797.4 IPC的主要外部结构形式 1807.4.1 台式IPC 1807.4.2 盘装式IPC 1817.4.3 IPC工作站 1817.4.4 插箱式IPC 1827.4.5 嵌入式IPC 1837.5 IPC总线工控机内部典型构成形式 1847.5.1 工业控制计算机的组成 1847.5.2 工业控制计算机系统的组成 1857.6 IPC总线工业控制计算机常用板卡介绍 186 7.6.1 IPC总线工业控制计算机的概念 1867.6.2 工业控制计算机I/O接口信号板卡 187 习题 192附录 ST7920GB中文字型码表 193参考文献 198。
计算机控制技术课后题答案整理版（1到5章基本都有了）
第一章1、计算机控制系统是由哪几部分组成的？画出方框图并说明各部分的作用。
答:计算机控制系统由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成；框图P3。
1）工业控制机主要用于工业过程测量、控制、数据采集、DCS操作员站等方面。
2）PIO设备是计算机与生产过程之间的信息传递通道，在两者之间起到纽带和桥梁的作用。
3）生产过程就是整个系统工作的各种对象和各个环节之间的工作连接。
2、计算机控制系统中的实时性、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？（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）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。
3.计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？（1）操作指导控制系统（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，不能控制对象。
（2）直接数字控制系统(DDC) （属于计算机闭环控制系统）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。
（4）集散控制系统优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。
（5）现场总线控制系统优点：与DOS相比降低了成本，提高了可靠性。
（6）PLC+上位系统优点：通过预先编制控制程序实现顺序控制，用PLC代替电器逻辑，提高了控制是现代灵活性、功能及可靠性。
附加：计算机控制系统的发展趋势是什么？大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。
为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。
模糊控制技术
矩阵 A 可记为 ~
A
~
计[算a机ij控] 制技术6章
模糊控制
技术
21
广东工业大学 自动化学院 自动控制系 陈玮
3、模糊矩阵
①对于
A
~
[aij
]
和
B
~
[bij
]
，若有
cijma ij,b x ij] [a ij b ij
则称
C ~
[cij
]
为
A和
~
B
~
并，记为
CAB 。
~
~
~
②对于
A
~
[aij
]
和
则
A (x)表示元素x 属于模糊集合 Nhomakorabea~
A 的程度。
~
~
计算机控制技术6章 模糊控制
技术
8
广东工业大学 自动化学院 自动控制系 陈玮
1、模糊集合
隶属函数是模糊数学中最基本的概念，我们用隶属函数来
给出模糊集合：在论域U上的模糊集合 A ， 由隶属函数
A (x)
~
来表征，其值在[0,1]内连续取值。
~
A (x)
技术
7
广东工业大学 自动化学院 自动控制系 陈玮
1、模糊集合
在人类的思维中，有的概念具有清晰的内涵和外延，如男 人、女人；
有许多模糊的概念，如大、小、冷、热，没有明确的内涵 和外延；
将前者叫做普通集合（或经典集合）；
后者称为模糊集合，用 A表示。 ~
如果把模糊集合的特征函数称为隶属函数，记做 A ( x) ，
~
~
则称 B 是 A 补集， 记做 B A
~
~
计算机控制技术：6.2 应用程序设计与实现技术(二)
6.3.1 给定值和被控量处理 2.被控量处理
为了实现平稳控制，需要对参与控制的被控量的变化率PR加 以限制。变化率的选取要适中，过小会使响应变慢，过大则达不 到限制的目的。
被控量处理数据区存放一个输入量PV，三个输出量PHA、PLA 和CPV，四个参数PH、PL、HY和PR。
6.3.2 偏差处理
6.3 数字控制器的工程实现
第25讲 第6章 应用程序设计与实现技术（二）
6.3 数字控制器的工程实现
6.3.1 给定值和被控量处理 6.3.2 偏差处理 6.3.3 控制算法的实现 6.3.4 控制量处理 6.3.5 自动手动切换技术
6.3.1 给定值和被控量处理
1.给定值处理
给定值处理包括选择给定值SV和给定值变化率限制SR两部分。 通过选择软开关CL／CR，可以构成内给定状态或外给定状态；通过选 择软开关CAS／SCC，可以构成串级控制或SCC控制。
2.偏差报警
对于控制要求较高的对象，不仅要设置被控制量PV的上、下限报警， 而且要设置偏差报警。
当偏差绝对值|DV|＞DL时，则偏差报警状态DLA为“1”。
3.输入补偿
根据输入补偿方式ICM状态，决定偏差DVC与输入补偿量ICV之间的关 系，即
当ICM=0，代表无补偿，此时CDV=DVC； 当ICM=1，代表加补偿，此时CDV=DVC+ICV; 当ICM=2，代表减补偿，此时CDV=DVC-ICV; 当ICM=3，代表置换补偿，此时CDV=ICV。 利用加、减输入补偿，可以分别实现前馈控制和纯滞后补偿(Smith)控 制。
在本模块中，学生将学习算法初步、统计、概率的基础知识。1．算法是数学及其应用的重要组成部分，是计算科学的重要基础。随着现代信息技术飞速发展，算法在科学技术、社会发展中发挥着越来越大的作用，并日益融入社会生活的许多方面，算法思想已经成为现代人应具备的一种数学素养。中学数学中的算法内容和其他内容是密切联系在一 起的，比如线性方程组的 求解、数列的求和等。具体来说，需要通过模仿、操作、探索，学习设计程序框图表达解决问题的过程，体会算法的基本思想和含义，理解算法的基本结构和基本算法语句，并了解中国古代数学中的算法。在本教科书中，首先通过实例明确了算法的含义，然后结合具体算法介绍了算法 的三种基本结构：顺序、条件和循环，以及基本的算法语句，最后集中介绍了辗转相除法 与更相减损术、秦九韶算法、排序、进位制等典型的几个算法问题，力求表现算法的思想，培养学生的算法意识。2．现代社会是信息化的社会，人们面临形形色色的问题，把问题用数量化的形式表示，是利用数学工具解决问题的基础。对于数量化表示的问题，需要收集数据、分析数据、解答问题。统计学是研究如何合理收集、整理、分析数据的学科，它可以为人们制定 决策提供依据。本教科书主要介绍最基本的获取样本数据的方法，以及几种从样本数据中提取信息的统计方法，其中包括用样本估计总体分布及数字特征和线性回归等内容。本教科书介绍的统计内容是在义务教育阶段有关抽样调查知识的基础上展开的，侧重点放在了介绍获得高质量样 本的方法、方便样本的缺点以及随机样本的简单性质上。教科书首先通过大量的日常生活 中的统计数据，通过边框的问题和探究栏目引导学生思考用样本估计总体的必要性，以及样本的代表性问题。为强化样本代表性的重要性，教科书通过一个著名的预测结果出错的案例，使学生体会抽样不是简单的从总体中取出几个个体的问题，它关系到最后的统计分析结果是否可靠。 然后，通过生动有趣的实例引进了随机样本的概念。通过实际问题情景引入系统抽样、分 层抽样方法，介绍了简单随机抽样方法。最后，通过探究的方式，引导学生总结三种随机抽样方法的优缺点。3．随机现象在日常生活中随处可见，概率是研究随机现象规律的学科，它为人们认识客观世界提供了重要的思维模式和解决问题的模型，同时为统计学的发展提供了理论基础。因此，统计与概率的基础知识已经成为一个未来公民的必备常识。在本模块中，学生将 在义务教育阶段学习统计与概率的基础上，结合具体实例，学习概率的某些基本性质和简单的概率模型，加深对随机现象的理解，能通过实验、计算器（机）模拟估计简单随机事件发生的概率。教科书首先通过具体实例给出了随机事件的定义，通过抛掷硬币的试验，观察正面朝上的次 数和比例，引出了随机事件出现的频数和频率的定义，并且利用计算机模拟掷硬币试验， 给出试验结果的统计表和直观的折线图，使学生观察到随着试验次数的增加，随机事件发生的频率稳定在某个常数附近，从而给出概率的统计定义。概率的意义是本章的重点内容。教科书从几方面解释概率的意义，并通过掷硬币和掷骰子的试验，引入古典概型，通过转盘游戏引入几何 概型。分别介绍了用计算器和计算机中的Exc el软件产生（取整数值的）随机数的方法， 以及利用随机模拟的方法估计随机事件的概率、估计圆周率的值、近似计算不规则图形的面积等。教科书首先通过具体实例给出了随机事件的定义，通过抛掷硬币的试验，观察正面朝上的次数和比例，引出了随机事件出现的频数和频率的定义，并且利用计算机模拟掷硬币试验，给出试 验结果的统计表和直观的折线图，使学生观察到随着试验次数的增加，随机事件发生的频 率稳定在某个常数附近，从而给出概率的统计定义。概率的意义是本章的重点内容。教科书从几方面解释概率的意义，并通过掷硬币和掷骰子的试验，引入古典概型，通过转盘游戏引入几何概型。分别介绍了用计算器和计算机中的Excel软件产生（取整数值的）随机数的方法，以及利用随机模拟的方法估计随机事件的概率、估计圆周率的值、近似计算不规则图形的面积等。
第6章5同步电动机和调相机
3. V形曲线
同步电动机的V形曲线I=f(If) ：同步电动机在有功功率恒定、 励磁电流变化时，电枢电流随励磁电流变化的曲线
在欠励区，励磁电流减小到一定 数值时，电动机将失步，不能稳 定运行（原因）
改变励磁可以调节电动机的功率因 数 利用同步电动机功率因数可调的特 点，让其工作于过励状态，从电网 吸收容性无功，可以改善电网的无 功平衡状况，从而提高电网的功率 因数和运行性能及效益。
随着电力电子技术和计算机控制技术的发展，用 同步电动机、特别是特种同步电动机(如永磁式同步电 动机、磁阻式同步电动机、开关磁阻式同步电动机等) 构成高品质交流变速传动系统已成为调速研究领域的 主要发展趋势。
四、调相机
1. 原理：利用不带机械负载的同步电动机改变励磁可以调节功
率因数的原理，并联运行于电网上提供感性无功功率，提高功 率因数，降低线路压降和损耗，提高发电设备的利用率和效率。
电力系统在大多数情况下呈感性，故调 相机通常都是在过励状态下运行，作为 无功功率电源，提供感性无功，改善电 网功率因数，保持电网电压稳定
三、起动与调速
1. 起动方法
同步电动机不能自起动，必须借助其它起动方法 原因：定子旋转磁场将以同步转速相对于转子磁场运动， 转子上承受的是交变的脉振转矩，平均值为零。 常用起动方法
➢ 辅助电动机起动
➢ 变频起动
➢ 异步起动
2. 同步电动机调速
同步电动机通常应用于不需要调速的场合，少数情 况下(如风机、水泵的节能运行)，需要两至三种转速，也 都用变极方式实现。
2. 用途：在适当地点装上调相机，就地补偿负载所需的感性
无功功率，即吸收容性无功、发出感性无功，就能显著提高 电力系统的经济性与供电质量。
于海生---微型计算机控制技术课后习题答案
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。
计算机控制技术基础知识复习
计算机控制技术基础知识复习第一章绪论自动控制系统：在没有人参与的状况下，经过控制器使消费进程自动地依照预定规律运转的系统。
开环控制系统：指无被控量反应的控制系统，即需求控制的是被控对象的某一量，而测量的只是给定信号，被控量关于控制造用没有任何影响的系统。
闭环控制系统：指有被被控量反应的控制系统，即系统的输入信号沿反应通道又回到系统的输入端，构成闭合通道的系统。
典型工业消费进程：延续进程〔流体〕、团圆进程〔固体〕、批量进程〔延续进程和团圆进程交替停止〕。
计算机控制系统：应用计算机〔通常称为工业控制计算机，简称工业控制机〕来完成消费进程自动控制的系统。
计算机控制系统的组成：计算机〔工业控制机〕和消费进程。
工业控制机是指按消费进程控制的特点和要求而设计的计算机，包括硬件和软件。
硬件包括主机板、外部总线和外部总线、人机接口、磁盘系统、通讯接口、输入输入通道。
软件包括系统软件和运用软件，系统软件包括实时多义务操作系统、引导顺序、调度执行顺序，运用软件是系统设计人员针对某个消费进程而编制的控制和管理顺序，包括进程输入顺序、进程控制顺序、进程输入顺序、人机接口顺序、打印显示顺序和公共子顺序等。
消费进程包括被控对象和测质变送、执行机构、电气开关等装置。
计算机控制系统的任务原理：①实时数据采集：对来自测质变送装置的被控量的瞬时值停止检测和输入。
②实时控制决策：对采集到的被控量停止剖析和处置，并按已定的控制规律，决议将要采取的控制行为。
③实时控制输入：依据控制决策，适时地对执行机构收回控制信号，完成控制义务。
计算机控制系统的任务进程：测量、计算、控制、管理。
在线方式：消费进程和计算机直接衔接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式；离线方式：消费进程和睦计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人停止联络并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。
实时：指信号的输入、计算和输入都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度停止控制，超出了这个时间，就失掉了控制的机遇，控制也就失掉了意义。
计算机控制技术资料
重点习题和思考题第1章计算机控制习题概述1.计算机控制系统中实时性、离线方式、在线方式的含义？答：生产过程和计算机直接连接, 并受计算机控制的方式为在线方式；生产过程不和计算机连接, 且不受计算机控制、而是靠人进行联系并作相应操作的方式为离线方式。
实时: 信号的输入、计算、输出都要在一定的时间范围内完成。
2.计算机控制系统由哪几部分组成？答: 硬件组成: 主机、IO接口、通用外部设备、检测元件和执行机构、操作台。
软件组成: 系统软件和应用软件。
3.计算机控制技术的主要发展趋势是什么？答：（1）综合自动化, 包括CIMS和CIPS；（2）网络化；（3）智能化；（4）虚拟化；（5）绿色低碳化。
第2章工业控制计算机1.什么是总线、内部总线、外部总线答：总线是一种接口信号的标准和协议, 提供通用的电平信号来实现各种电路信号的传递。
内部总线指微机内部各功能模块间进行通信的总线。
外部总线指用于计算机与计算机之间或计算机与其他智能外设之间的通信线路2.哈佛结构和冯诺伊曼结构的区别答：冯诺伊曼结构, 程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储结构；哈佛结构程序指令存储和数据存储分开的存储结构。
3.工控机和普通PC的区别答：机箱加固、防尘；工业电源, 有时双电源；无源母板；一体化主板第3章 IO接口和过程通道1.什么是接口、接口技术和过程通道？答: 接口是计算机和外部设备交换信息的桥梁, 包括输入和输出接口；接口技术是研究计算机和外部设备之间如何交换信息的技术；过程通道指在计算机和生产过程之间设置的信息传送和交换的连接通道。
2.模拟输入通道中信号调理的作用, 为什么需要量程变换, 为什么需要I/U变换？答: 现场过来的信号经过放大、量程自动转换、电流/电压转换、滤波、线性化、隔离等措施转换成计算机能接收的逻辑信号。
多参数信号采集时, 各路信号电流信号经过长距离传输到计算机接口电路, 经过I/U变换成电压信号才能进行A/D转换进入计算机被处理。
计算机控制技术(第二版)课后习题答案(王建华主编)
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1.1所示：图1.1 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。
计算机控制系统中的网络与通信技术
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本节主要内容
计算机控制技术
D
C
B
A
计算机局域网
E
*
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6.1 .1计算机网络的定义
计算机控制技术
计算机网络是指把若干台地理位置不同且具有独立功能的计算机或设备，通过通讯设备和线路相互连接起来，以实现信息的传输和资源共享的一种计算机系统。
网络中的各台计算机或设备（或称为节点）之间相互通信 ，并能实现资源共享。
*
*
6.1.2 计算机网络的分类（2）
计算机控制技术
按网络的拓朴结构分类
网络拓扑结构定义： 在计算机通信网络中，网络的拓扑(Topology)结构是指网络中的各台计算机、设备之间相互连接的方式。
1
2
*
*
6.1.2 计算机网络的分类（3）
按网络的拓朴结构分类：
计算机控制技术
星形网 : 以一台中心处理机为主而构成的网络，其他入网的计算机仅与该中心处理机之间有直接的物理链路，中心处理机采用分时的方法为入网机器服务。
02
缺点：一旦有一个中继器出现故障，就会导致环路的断路，使全网限于瘫痪，另外因为它是共用通信线路，所以不适用于信息流量大的场合。
03
*
*
6.1.4 计算机局域网络（9）
计算机控制技术
混合形结构 混合形结构是将上述各种拓补混合起来的结构，常见的有树形、环星形等。
闭合回路
计算机
环星形结构示意图
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6.1.2 计算机网络的分类（6）
按信息交换方式分类
计算机控制技术
报文交换网：
分组交换网：
计算机控制技术课后习题与答案
！第一章习题答案1、什么是计算机控制系统它的工作原理是怎样的计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程控制的系统．原理图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、计算机控制系统由哪几部分组成请画出计算机控制系统的组成框图。
计算机控制系统由工业控制机和生产过程两个大部分组成．工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分．生产过程包括被控对象、测鼍变送、执行机构、电气开关装置．计算机控制系统的组成框图3、计算机控制系统的典型型式有哪些各有什么优缺点答：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、分散控制系统、现场总线控制系统、综合自动化系统【(1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。
计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作用。
(2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC(Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。
DDC系统是闭环系统，是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。
(3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(Supervisory Computer Control)系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。
计算机控制技术期末复习试题附答案
第一章计算机控制系统概述1、计算机控制系统的概念是什么计算机控制系统是以计算机技术、控制理论及自动化技术相结合并应用于工业生产过程的结果，是以自动控制理论为基础，以计算机为手段的控制系统。
2、计算机系统由哪些部分组成并画出方框图。
计算机控制系统由计算机、外部设备、操作台、输入通道、输出通道、检测装置、执行机构、被控对象以及相应的软件组成。
3、计算机控制系统的主要性能指标有哪些稳定性/动态指标/稳态指标/能控性与能观性4、计算机控制系统的主要特点有哪些各项连续控制系统计算机控制系统信号形式都是模拟信号模拟信号、数字信号皆有控制规律实现由模拟电路实现由计算机通过程序实现控制形式整个过程始终连续控制整个过程始终离散控制控制器作用一个控制器控制一个回路一个控制器分时控制多个回路功能强度简单控制具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能自动化程度自动化程度低便于实现控制与管理的一体化5、计算机控制系统是怎样分类的按功能和控制规律可分为几类一、按控制系统的功能及结构特点分类①操作指导控制系统②直接数字控制系统DDC③监督控制系统SCC④计算机分级控制⑤集散控制系统DCS⑥现场总线控制系统FCS二、按控制规律分类 ①程序和顺序控制 ② PID 控制 ③最少拍控制 ④复杂规律的控制 ⑤智能控制第二章 离散控制系统及Z 变换分析法1、计算机控制系统的信号形式有哪些连续模拟信号:时间与幅值上均连续，如 r(t)、y(t)、u(t) 离散模拟信号:时间是离散的，幅值上连续，如y*(t)、u*(t) 离散数字信号:时间离散的，幅值为数字量，如y(kT)、u(kT)2、香农(Shannon)采样定理是如何描述的一个连续时间信号f(t)，设其频带宽度是有限的，其最高频率为ωmax(或fmax)，如果在等间隔点上对该信号f(t)进行连续采样，为了使采样后的离散信号f *(t)能包含原信号f(t)的全部信息量。
则采样角频率只有满足下面的关系： ωs ≥2ωmax采样后的离散信号f *(t)才能够无失真地复现f(t)。
[工学]计算机控制技术
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常用的冗余系统按结构可分为：
并联系统
备用系统
表决系统
S1
S1 S1
S1
S2
S2 S2
K
S2
M
Sｎ
Sｎ Sｎ
Sｎ
§6.2 硬件系统的可靠性技术
三、抗干扰技术 1.CPU抗干扰技术
(1).自动复位 常采用Watchdog(看门狗)来实现发生故
障时自动复位的功能。 (2).掉电保护
当电源电压下降到一定值时，掉电保护 电路向CPU申请中断。
(3).睡眠抗干扰 通过执行睡眠指令让CPU进入睡眠状态。
(4).软件陷阱 通过执行睡眠指令让CPU进入睡眠状态。
§6.2 硬件系统的可靠性技术
三、抗干扰技术
1.CPU抗干扰技术
常采用Watchdog(看门狗)来实现发生故障时自 动复位的功能。
MAX1232微处理器监控电路给微处理器提供辅助 功能以及电源供电监控功能。MAX1232通过监控 微 处理器系统电源供电及监控软件的执行，来增强电 路的可靠性，它提供一个反弹的(无锁的)手动复位 输入。
AD620（低功耗，低成本，集成仪表放大器）， 还有AD623等等.
三、抗干扰技术 ３.电源抗干扰技术
计算机控制系统中有70％以上的干扰是通过电源 耦合进来的。采用的抗干扰技术措施有： (1)用压敏电阻吸收电网过电压
整
流
压敏电阻具有稳压管的特性，没过压时只有微 安级漏电流，过电压时以急剧增长的放电流形式吸 收过电压。
⑨ 电源干扰(传输)
10 强电器引入的接触电弧和反电动势干扰(辐射、传输、感应)
11 内部接地不妥引入的干扰(传输)
12 漏磁感应(感应)
13 传输线反射干扰(传输)
《计算机控制技术》复习6
第6—8章习题一、填空题1．已知连续传递函数D(s)，双线性变换后D(z)= 。
(D(s)|s=2(z-1)/T(Z+1))2若已知系统的调节时间为t s，经验上采样周取。
(T<t s/10)3 若信号的动态范围为N，计算机字长n 。
( lgN/lg2)4常用的数字滤波方法有惯性滤波、限幅滤波、中值滤波和。
(平均值滤波)5 产生共模干扰的主要原因是之间存在共模电压。
(不同地)6 为使传感器特性与A/D变换器特性相匹配，通常应在传感器与A/D之间加入。
(调理电路)7通常把的干扰信号称为串模干扰。
(叠加在被测信号上)9．采用差分放大器作为信号前置放大是抑制的方法之一。
(共模干扰)二、单项选择题1．双线性变换的一个特性是，连续传递函数经过双线性变换后所得Z传递函数的稳态增益。
A 增大；B 不变；C 减小。
2．控制算法并联实现与直接实现和串联实现相比，有限字长所引起的量化误差。
A 较大；B 较小；C 相当。
3 小的采样周期T，在计算机字长有限时，系统的量化误差。
1A 将增大；B 将减小；C 保持不变。
4在确定D/A 变换器字长时，应保证它的最小输出信号 后续的执行机构的死区。
A 大于；B 小于；C 等于。
3．计算机控制系统与连续系统相比，在系统结构与参数不变的条件下，抑制干扰的能力 。
A 增强；B 减弱；C 不变。
4．在计算机控制系统接地设计时，对低频电路应 按 接地的原则进行设计。
A 一点；B 多点；C 任意。
三、简答题1． 试简单比较控制器三种编排实现方法的优缺点。
答：直接实现：简单、直接，对参数变化敏感，对计算机要求高，有限字长量化误差大；并联实现：麻烦，对参数变化不敏感，对计算机要求较低，有限字长量化误差小；串联实现：麻烦，对参数变化不敏感，对计算机要求较低，有限字长量化误差较小，介于上述两者之间。
2． PID 增量算法与位置算法如何计算，各有何缺欠 答：PID 位置算法 C=K p e(k)+ K I ∑=kj j e 0)(+K D [e(k)- e(k-1)]主要缺欠是，由于要累加误差，占用内存较多，安全性差。
计算机控制技术(第三版)章 (6)
2.按干扰与信号的关系分类 (1)串模干扰信号。串模干扰信号是指串联于有用信号源回 路之中的干扰，也称横向干扰或正态干扰。其表现形式如图6-1 所示。当串模干扰的幅值与有用信号相接近时，系统就无法正 常工作， 即这时提供给计算机系统的数据会严重失真，甚至是错误 的。 产生串模干扰的原因主要是当两个电路之间存在分布电容 或磁环链时，一个回路中的信号就可能在另一个回路中产生感 应电动势，形成串模干扰信号。另外，信号回路中元件参数的 变化也是一种串模干扰信号。
模拟电路的抗干扰隔离技术还可将模拟信号转换为数字信 号，然后采用数字系统的某种电位隔离方法，特别是光电隔离 法，最后再由数/模转换器复原。
图6-5 光电耦合器隔离
6.2.4 串模干扰的抑制 串模干扰(又称常态干扰、正相干扰)是指干扰电压和信号
电压串联叠加于负载或放大电路的输入端，它常常表现为一个 输入端对另一个输入端电压变化的干扰。串模干扰主要来自于 电源(多为50 Hz的工频干扰及其高次谐波)、长线传输中的分布 电感和分布电容以及传感器固有噪声等。
1.电场屏蔽 电场屏蔽的作用是抑制电路之间由于分布电容耦合而产生 的电场干扰。电场屏蔽一般采用低电阻金属材料作为屏蔽层和 外罩，使内部的电力线不传至外部，同时外部的电力线也不影 响内部。实际应用中，盒形屏蔽优于板状屏蔽，全密封的优于 有窗孔和有缝隙的。屏蔽体的厚度一般由结构需要决定。
2.电磁屏蔽 电磁屏蔽主要用来防止高频电磁场对电路的影响。电磁屏 蔽包括对电磁感应干扰及电磁辐射干扰的屏蔽。它采用低电阻 的金属材料作为屏蔽层。电磁屏蔽利用屏蔽罩在高频磁场的作 用下，会产生反方向的涡流磁场而与原磁场抵消，来削弱高频 磁场的干扰；又因屏蔽罩接地，也可实现电场屏蔽。由于电磁 屏蔽利用了屏蔽罩上的感生涡流，因而屏蔽罩的厚度对于屏蔽 效果影响不大，而屏蔽罩是否连续却直接影响到感生涡流的大 小，也即影响到屏蔽效果的好坏。如果在金属体上垂直于电流 方向上开缝，就没有屏蔽效应。原则上屏蔽体越严密越好。因 此，电磁屏蔽层的接缝应注意良好的焊接与密封，通风孔与操 作孔应尽量开小。
计算机控制技术及其应用丁建强任晓卢亚萍课后答案之欧阳美创编
第1章概述1-1第2章计算机控制系统的理论基础2-1第3章数字控制器的设计与实现3-1第4章控制系统中的计算机及其接口技术4-1第5章计算机控制系统中的过程通道5-1第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术6-1第7章控制系统的组态软件7-1第8章 DCS集散控制系统8-1第9章计算机控制系统的解决计划9-1第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用10-1第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用11-1第1章概述1.什么是自动控制、控制系统、自动化和控制论？[指导信息]:拜见1.1自动控制的基本概念。
自动控制(autocontrol)：不必人力来实现的控制，通常可用机械、电气等装置来实现。
通常相敌手动控制而言。
控制系统(control system)：通过控制来实现特定功能目标的系统。
而系统(system)是由相互联系、相互作用要素组成的具有一定结构和功能的有机整体。
控制系统通常有一定的规模和庞杂性，不然常称为控制装置或控制机构。
自动化(automation)：在无人工干预情况下，一个或多个控制系统或装置按规定要求和目标的实现过程。
自动化强调的是自动控制过程，其核心概念是信息。
控制论(cybernetics)：研究各类系统的调节和控制规律的科学。
各类系统包含植物(及人类)和机器系统。
自从1948 年诺伯特·维纳颁发了著名的《控制论——关于在植物和机中控制和通讯的科学》一书以来，控制论的思想和办法已经渗透到了几乎有的自然科学和社会科学领域。
控制论着重于研究过程中的数学关系。
2.控制的实质是什么？[指导信息]:拜见1.1.2 自动控制中的基本问题。
控制过程实质上是一系列的信息过程，如信息获取、信息传输、信息加工、信息施效等。
控制系统中的目标信息、被控对象的初始信息、被控对象和环境的反响信息、指令信息、执行信息等，通常由电子或机械的信号来暗示。
3.自动控制中有哪些基本问题？[指导信息]:拜见1.1.2 自动控制中的基本问题。
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0.5 z 0.28 0.5 z 0.56 1 ※ 写成零、极点形式（串联） G ( z ) 1 ( z 0.5)(z 0.8) z 0.5 z 0.8
※ 如图取状态变量
X 1 ( z ) 0.5 0.5z 1 U ( z ) z 0.5 1 0.5 z 1
X 2 ( z) z 2W ( z)
※ 状态变量不惟一； 状态变量个数相同
Y ( z ) z 2 0.8 z 0.12 0.5 z 1 0.28z 2 G( z ) 2 1 U ( z) z 1.3z 0.4 1 1.3z 1 0.4 z 2
W ( z) 1.3z 1W ( z) 0.4z 2W ( z) U ( z)
Y ( z) (0.5z 1 0.28z 2 )W ( z) U ( z) 0.5z 1W ( z) 0.28z 2W ( z) U ( z)
※ 取状态变量：
X1 ( z) z 1W ( z)
——状态转移矩阵； ——状态输出矩阵； C(p×n)
——p维输出变量；
※ F(n×n)
G(n×m) ——输入矩阵或控制转移矩阵； D(p×m) ——直接转移矩阵；
（2）Z传递函数——离散状态方程
以例介绍串行法、并行法、直接法 ①串行法（迭代法）
Y ( z ) z 2 0.8 z 0.12 G( z ) 2 U ( z) z 1.3z 0.4
计算机控制技术
6、CCS的状态空间设计
6.1
6.2 6.3
离散系统状态空间描述
离散系统的可控、可观性 状态反馈控制律的极点配置设计
6.4
状态观测器设计
6.1
离散系统状态空间描述
x (t ) Ax (t ) Bu(t ) y (t ) Cx (t ) Du(t )
令 W ( z)
U ( z) 1 1.3 z 1 0.4 z 2
Y ( z) (0.5z 1 0.28z 2 )W ( z) U ( z) 0.5z 1W ( z) 0.28z 2W ( z) U ( z)
1
※ 取状态变量： X1 ( z) z W ( z)
x1 (k ) y(k ) 0.5 0.28 u (k ) x2 (k )
※ 状态变量不惟一； 状态变量个数相同
6.1
离散系统状态空间描述
——离散状态方程、由Z函数建立离散状态方程、CCS状态方程
（3）CCS状态方程——控制部分、连续部分状态方程、闭环系统状态方程
——离散状态方程、由Z函数建立离散状态方程、CCS状态方程
（1）离散状态方程
●连续系统状态方程
x (k 1) Fx (k ) Gu(k ) ●离散系统状态方程 y (k ) Cx (k ) Du(k )
※
※ 形式； F、G。
x ——n维状态变量； u ——m维控制变量； y
1
拉氏反变换
I A A2 ( 2 3 ...) s s s
L1[(sI A ) 1 ] I At
A 2t 2
2!
A 3t 3
3!
... e At F (t )
F (t ) L [(sI A) ]
1 1
F (T ) L [(sI A) ]|t T
X 2 ( z) z 2W ( z)
y(k ) 0.5x1 (k ) 0.28x2 (k ) u(k )
Y ( z) 0.5 z 1 0.28z 2 G( z ) 1 U ( z) 1 1.3z 1 0.4 z 2
令 W ( z)
U ( z) 1 1.3 z 1 0.4 z 2
1
e At
1
[( sI A) 1 ] 0.85e 0.1957t 0.85e 2.554t 0.765e 0.1957t 0.235e 2.554t
0.235e0.1957t 0.765e 2.554t 0.1957 t 2.554t 0.2125 e 0.2125 e
t0
t
只考虑采样时刻
设
AT
t0 kT , t (k 1)T
( k 1)T kT
x [(k 1)T ] e
令
x (kT )
e A[( k 1)T ] Bu(kT )d
(k 1)T t ； 对线性时不变系统，A、B与时间无关； u为常值
x [(k 1)T ] e
x1 (k ) y (k ) 1 1 u (k ) x2 (k )
③ 直接法
Y ( z ) z 2 0.8 z 0.12 0.5 z 1 0.28z 2 G( z ) 2 1 U ( z) z 1.3z 0.4 1 1.3z 1 0.4 z 2
x1 (k 1) 0.5 x1 (k ) 0.1u (k ) x2 (k 1) 0.8 x2 (k ) 0.4u (k )
X1 ( z) U ( z)
X 2 ( z) U ( z)
y(k ) x1 (k ) x2 (k ) u(k )
0 x1 (k ) 0.1 x1 (k 1) 0.5 u (k ) x (k 1) 0 0.8 x2 (k ) 0.4 2
zX 2 ( z) X1 ( z)
x1 (k 1) 1.3x1 (k ) 0.4 x2 (k ) u (k ) x2 (k 1) x1 (k )
Y ( z) 0.5 z 1 0.28z 2 G( z ) 1 U ( z) 1 1.3z 1 0.4 z 2
x 0 (t ) e A(t ) Bu( )d
t0
t
x (k 1) F x (k ) Gu(k )
①系统连续部分的离散状态方程 （续）
x (k 1) F x (k ) Gu(k )
x (t ) e
A( t t0 )
x 0 (t ) e A(t ) Bu( )d
（ 令
x1 (0) 0 ）
x1 (k 1) 0.5 x1 (k ) 0.5u (k ) x2 (k 1) 0.8 x2 (k ) x1 (k 1) 0.56x1 (k ) 0.06x1 (k ) 0.8x2 (k ) 0.5u(k )
0.1957 t 2.554 t 0 . 235 e 0 . 765 e e At 0.1957 t 2.554 t 0 . 2125 e 0 . 2125 e
0.85e 0.1957 t 0.85e 2.554t 0.1957 t 2.554 t 0.765e 0.235e
y(k ) x2 (k ) u(k )
X 2 ( z) z 0.56 1 0.56 z 1 X1 ( z) z 0.8 1 0.8z 1
0 x1 (k ) 0.5 x1 (k 1) 0.5 x (k 1) 0.06 0.8 x (k ) 0.5u (k ) 2 2 x1 (k ) y(k ) 0 1 u (k ) x2 (k )
①系统连续部分的离散状态方程
离散状态方程） （从连续状态方程
x (t ) Ax (t ) Bu(t ) y (t ) Cx (t ) Du(t )
只考虑采样时刻的输出和状态
y (kT ) Cx (kT ) Du(kT )
x (t ) e
A( t t0 )
②并行法（部分分式法）
Y ( z ) z 2 0.8 z 0.12 G( z ) 2 U ( z) z 1.3z 0.4
※ 写成零、极点形式 （并联）
※ 如图取状态变量
Y ( z) 0.5 z 0.28 0.1 0.4 G( z ) 1 1 U ( z) ( z 0.5)(z 0.8) z 0.5 z 0.8
U ( z) 1 1.3 z 1 0.4 z 2
令 W ( z)
W ( z) 1.3z 1W ( z) 0.4z 2W ( z) U ( z)
※ 取状态变量：
X1 ( z ) z W ( z )
1
W ( z) zX 1 ( z)
X 2 ( z) z 2W ( z) z 1 X1 ( z)
2 s 2 (sI A) 0 . 5 s 0 . 75
s 0.75 2 s 0.75 2 1 1 (sI A) s 2 (s 0.1957 s 2 (s 2)(s 0.75) 1 0.5 )(s 2.554) 0.5
X1 ( z) 0.5z 1 X1 ( z) 0.5z 1U ( z)
x1 (k ) 0.5x1 (k 1) 0.5u(k 1) x1 (k 1) 0.5x1 (k ) 0.5u(k )
zX 1 ( z) 0.5 X1 ( z) 0.5U ( z) x1 (k 1) 0.5x1 (k ) 0.5u(k )
令
W ( z)
U ( z) 1 1.3 z 1 0.4 z 2
X1 ( z) z 1W ( z)
X 2 ( z) z 2W ( z)
x1 (k 1) 1.3 0.4 x1 (k ) 1 u ( k ) x (k 1) 1 0 x2 (k ) 0 2
F (T ) e
At