第九章 计算机控制系统设计
计算机控制技术(第2版)部分课后题答案
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。
第二章1、什么是工业控制计算机？它们有哪些特点？答：工业控制计算机是将PC机的CPU高速处理性能和良好的开放式的总线结构体系引入到控制领域，是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。
机械设备计算机控制原理及应用教案
机械设备计算机控制原理及应用教案第一章：机械设备计算机控制概述1.1 课程简介本章主要介绍机械设备计算机控制的基本概念、发展历程、分类及应用领域。
1.2 教学目标1. 了解机械设备计算机控制的基本概念及发展历程。
2. 掌握机械设备计算机控制的分类和应用领域。
1.3 教学内容1. 机械设备计算机控制的基本概念。
2. 机械设备计算机控制的发展历程。
3. 机械设备计算机控制的分类。
4. 机械设备计算机控制的应领域。
1.4 教学方法采用讲授法、案例分析法相结合，引导学生了解和掌握机械设备计算机控制的基本知识和应用。
1.5 教学资源教材、多媒体课件、网络资源。
第二章：机械设备计算机控制系统的组成2.1 课程简介本章主要介绍机械设备计算机控制系统的组成，包括硬件和软件两部分。
2.2 教学目标1. 了解机械设备计算机控制系统的组成。
2. 掌握机械设备计算机控制系统的硬件和软件结构。
2.3 教学内容1. 机械设备计算机控制系统的组成。
2. 机械设备计算机控制系统的硬件结构。
3. 机械设备计算机控制系统的软件结构。
2.4 教学方法采用讲授法、案例分析法相结合，引导学生了解和掌握机械设备计算机控制系统的组成及其作用。
2.5 教学资源教材、多媒体课件、网络资源。
第三章：机械设备计算机控制原理3.1 课程简介本章主要介绍机械设备计算机控制原理，包括控制器的设计、控制算法等。
3.2 教学目标1. 了解机械设备计算机控制原理。
2. 掌握控制器的设计方法和控制算法。
3.3 教学内容1. 机械设备计算机控制原理概述。
2. 控制器的设计方法。
3. 控制算法及其实现。
3.4 教学方法采用讲授法、案例分析法相结合，引导学生了解和掌握机械设备计算机控制原理及其应用。
3.5 教学资源教材、多媒体课件、网络资源。
第四章：机械设备计算机控制应用案例分析4.1 课程简介本章通过典型机械设备计算机控制应用案例，使学生了解和掌握机械设备计算机控制技术的实际应用。
自动控制原理第九章线性离散控制系统
e -Ts
1 - e-Ts s
注意：这里的输入为1×δ(t)，是单位幅 值脉冲经理想脉冲调制后的信号，即单 位理想脉冲，其拉氏变换为1。
16
u( t )
1
0
uh( t )
1
0T
1 0 -1
说明：零阶保持器实际的传递函数
u( t )
零阶 uh ( t )
保持器
实际的 u( t ) 1( t ) - 1( t - )
t
7
单位幅值脉冲与理想脉冲的区别
δT (t)
1
δT (t)
0 T 2T
t
0 T 2T
t
用 1( t ) 表示 0 时刻的单位幅值脉冲，则第nT 时刻的单位幅值 脉冲为 1( t - nT ) 1( t - nT ) - 1( t - nT - ) , n 0 , 1, 2,
当 0 时， 其拉氏变换为
- s - max 0 max s
2s
s 2max 时
F( j )
- s - max 0 max s
2s
13
s 2max 时
F( j )
- 2s
-
-
s
max
0
max
s
2s
只有满足 s 2max，采样信号 f ( t ) 才包含了原信号
f ( t )的全部信息，因此可以不失真地重现原信号。
说明：采样定理只提供了选择采样周期的理论依据，对于 实际的反馈控制系统，连续反馈信号的上限频率（带宽） 通常难以准确地确定，因此选择采样周期一般依靠估计。
15
u( t )
1
0
uh( t )
1
0T
1 0 -1
第九章计算机控制系统
(3)工厂集中控制级 它可根据上 (4)企业管理级 制定长期发展现 级下达的任务和本厂情况，制定生 划、生产销计划，发命令至各工厂， 产计划、安排本厂工作、进行人员 并接受反馈信息，实现全企业的总 （2)车间监督级(SCC级) 它根据 调配及各车间的协调，并及时向上 调度。 厂级计算机下达的命令和通过装臵 级报告。 控制级获得的生产过程数据，进行 最优化控制。
1．数字量输入信号处理
计算机不能直接接受生产现场的状态量因此，必须通过 输入通道将状态信号转变为数字量送入计算机。 整形电路 电平变换电 路
数字量通道
信号和接口 信号变换 电路 电路 图1.2 计算机控制系统的组成框图
2．模拟量输入信号处理
检测各种非电量过程变量， 并将其转换为电信号。 将模拟信号转换为二 采样保持器对模拟信号 放大器将传感器输出的 进制数字信号 进行采样，在模/数转换 微弱电信号放大到A/D转 期间对采样信号进行保 接口电路提供模拟量 换器所需要的电平 持 输入通道与计算机之 间的控制信号和数据 传送通路 将多路模拟信号按 要求分时输出
一个连续时间信号ƒ(t)，设其频带宽度是有限的，其最 跟采样回路数和采样时间有关， 高频率为ƒmax，如果在等间隔点上对该信号ƒ(t)进行连续 一般根据具体情况选用。 ƒs≥（5~10）ƒmax 采样，为了使采样后的离散信号ƒ*(t)能包含原信号ƒ(t)的 全部信息量，则采样频率只有满足下面的关系
4 分级控制系统
生产过程中既存在控制问题，也存在大 量的管理问题。 由若干台微处理器或微机分别承担部分控制 任务，代替了集中控制的计算机。 这种系统的特点是将控制功能分散，用多台 计算机分别完成不同的控制功能，管理则采用集 中管理。
计算机集成制造系统CIMS(计算机系统集成)
2.可行性研究主要内容 项目环境--外部环境，内容环境。 项目必要性--信息时代的要求，制造业的发展趋势，制造业面临 的机遇与挑战等。 企业现状与问题--现状包括：业务、经营、管理、开发、生产、 销售、经济效益，发展战略等，问题包括：实现经营发展目标 还存在哪些问题等。 企业需求--对需求调查进行分析，得到企业对CIMS的需求情况， CIMS有助于企业解决哪些问题。 建设目标和条件--建设CIMS的具体目标，已具备哪些条件，还 要创造哪些条件。 初步总体方案--CIMS功能与信息业务，子系统划分，系统性能 指标，系统技术方案与技术路线，技术可行性等。 实施计划--CIMS建设分哪几个阶段，先做什么，后做什么，人 力、财力、物力如何保证等。 投资分析—包括设计费用，设备费用，施工费用，培训费用，维 护费用，管理费用等 16 经济评价—指经济效益分析等
4
• CAPP子系统主要功能:
完成产品零件的加工过程设计、工艺流程与工序设计，生产过 程工序图和工艺文件，向MIS、MAS等提供工艺信息。 • CAM子系统主要功能: 根据CAD的产品设计信息和CAPP的工艺信息完成产品零部件 的数据加工编程和刀具轨迹模拟，提供数据加工指令和加工 时间等信息，并可提供仿真功能。 • CAD／CAPP／CAM集成 形成一个从产品设计到制造的完整自动化系统，以工程数据库 （公用）为核心，实现产品设计制造全过程的信息交流和共 享，从而提高劳动生产率、降低成本。 • CIMS关键问题 实现人、管理、经营和技术的有机地集成，必须依靠信息集成， 因为信息是粘合剂，信息是企业最重要的资源。信息集成需 要使用网络技术和数据库技术。
5
9.2
信息集成
一.信息集成 1.概念 对CIMS系统中各种类型的数据进行统一处理，避免数据冗余， 为用户提供统一、友好而透明的界面，从而有效地实现信息 交流和信息共享。 所谓透明是不同子系统的用户在调用非本地数据时就像在本地 调用一样。 2.信息集成重要性 是CIMS建设首要问题之一，由于CIMS中存在大量异构子系统， 其数据类型和格式等差别很大，故不同系统的用户很难调用 其他子系统的数据，更谈不上信息交流与共享。 信息集成不简单，涉及到不同的软件平台、不同的应用软件、 不同的应用模式以及不同的数据类型和格式。例如同一实体 可能在不同的子系统中使用不同的名称、不同的数据结构和 格式，有的子系统使用WWW，有的子系统使用文件系统， 有的使用数据库系统，而同一实体又可能使用不同的媒体来 6 表示，例如图形、图像、视频、语音和数据等。
自考《计算机系统结构》第9章精讲
第九章并⾏处理技术 本章讲述的重点内容就是阵列处理机和多处理机，对阵列机的基本结构、主要特点、以及阵列机的互连络和并⾏存储器的⽆冲突访问等内容要加强理解。
本章应掌握的概念有：阵列处理机、络拓扑结构、单级⽴⽅体络、多级⽴⽅体等。
⼀、并⾏处理技术（识记）： 并⾏性主要是指同时性或并发性，并⾏处理是指对⼀种相对于串⾏处理的处理⽅式，它着重开发计算过程中存在的并发事件。
并⾏性通常划分为作业级、任务级、例⾏程序或⼦程序级、循环和迭代级以及语句和指令级。
作业级的层次⾼，并⾏处理粒度粗。
粗粒度开并⾏性开发主要采⽤MIMD⽅式，⽽细粒度并⾏性开发则主要采⽤SIMD⽅式。
开发计算机并⾏性的⽅法主要有：资源重复、时间重叠和资源共享三种⽅法。
⼆、SIMD并⾏计算机（阵列处理机） 阵列机也称并⾏处理机。
它将⼤量重复设置的处理单元按⼀定⽅式互连成阵列，在单⼀控制部件CU（Contrul Unit）控制下对各⾃所分配的不同数据并⾏执⾏同⼀指令规定的操作，是操作并⾏的SIMD计算机。
它采⽤资源重复的措施开发并⾏性。
是以SIMD（单指令流多数据流）⽅式⼯作的。
1、阵列机的基本结构（识记） 阵列机通常由⼀个控制器CU、N个处理器单元PE（Processing Element）、M个存储模块以及⼀个互连络部件（IN）组成。
根据其中存储器模块的分布⽅式，阵列机可分为两种基本结构：分布式存储器的阵列机和共享存储器的阵列机（理解⼆者不同之处）。
阵列机的主要特点： 它采⽤资源重复的⽅法引⼊空间因素，这与利⽤时间重叠的流⽔线处理机是不⼀样的。
它是利⽤并⾏性中的同时性⽽不是并发性，所有的处理单元必须同时进⾏相同操作（资源重复同时性）（我们想象⼀下亚运会的开幕式⼤型团体操表演，每个⼈就是⼀个PE，他们听从⼀个总指挥的指令，同时进⾏⾃⼰的操作，很快地就能"计算"出⼀个结果（队形）来。
） 它是以某类算法为背景的专⽤计算机，基本上是专⽤于向量处理的计算机（某类算法专⽤机）。
计算机控制技术教学大纲
《计算机控制技术》课程教学大纲课程类别：学科基础教育课课程名称：计算机控制技术开课单位：电气工程系课程编号：总学时： 32 学分： 2适用专业：电气工程及其自动化先修课程：电路、电子技术、微机原理与接口技术（或单片机原理与接口技术）、检测与转换技术、自动控制原理一、课程的性质、目的及任务计算机控制技术是为适应工业控制需要而发展起来的一门专门技术。
该课程主要介绍计算机控制系统的组成、原理、接口技术、控制算法、抗干扰技术、设计方法和步骤，涉及计算机技术、检测与转换技术、单片机技术等方面的内容。
二、课程的基本要求本课程教学的基本要求是使学生了解计算机控制系统的类型和组成，掌握和熟悉计算机控制系统的输入输出、数据采集、数据处理等技术，使学生对计算机控制系统的现状及发展有一定的了解，为从事与计算机控制有关的工作奠定一定基础。
三、课程的教学内容第一章计算机控制系统概述1 教学内容1.1计算机控制系统的组成1.2计算机控制系统的分类1.3计算机控制系统中的计算机1.4计算机控制系统的发展趋势2 教学要求了解计算机控制系统的组成，分类及选用原则。
3 重点和难点重点：计算机控制系统的组成及分类。
难点：计算机控制系统的各种分类及工作方式。
第二章过程通道与输入输出接口1 教学内容2.1 过程通道的一般结构2.2 输入输出接口2.3模拟量输入通道2.4 模拟量输出通道2.5 数字量输入输出通道2 教学要求了解过程通道的一般结构；熟悉和掌握模拟量输入通道设计方法；熟悉和掌握模拟量输出通道的设计方法；熟悉和掌握数字量（尤其是开关量）输入输出通道的实现方法。
3 重点和难点重点：模拟量输入输出通道设计；数字量输入输出通道的实现。
难点：模拟量输入输出通道中信号检测、变换过程。
第三章人机接口技术1 教学内容3.1 计算机控制系统的人机交互通道3.2 显示器原理及接口技术3.3 键盘及接口技术3.4 报警器及接口技术3.5 通信接口技术2 教学要求理解显示器、键盘、报警器接口和通信接口，熟悉人机接口设计方法3 重点和难点重点：常用显示器和键盘接口技术；串行通信接口技术难点：矩阵式键盘接口技术；串行通信接口技术第四章计算机控制系统的数据处理技术1 教学内容4.1 系统误差及自动校正4.2 线性化处理和非线性补偿4.3 标度变换4.4 数字滤波4.5 查表技术4.6 数据通信技术2 教学要求了解数据处理的原理，熟悉标度变换和常用查表技术，了解数据通信技术。
计算机控制系统的特点
第一章绪论计算机控制系统的特点、组成、分类和发展趋势。
(1)计算机控制的一般概念及其发展(2)计算机控制系统的特点、组成和分类(3)计算机控系统的发展趋势课程重点：计算机控制系统的特点、组成和分类课程难点：计算机控制系统的信号变换特点解决办法：从计算机控制系统的基本结构入手，分析计算机控制系统是一个模拟-离散混和系统，引出计算机控制系统的信号转换过程，掌握计算机控制系统的特点。
第二章数字控制理论基础计算机控系统的数学基础、离散系统数字控制理论和性能指标分析。
(1)信号变换理论(2)离散系统数字描述(3)脉冲传递函数(4)线性离散系统稳定性、稳态性能和暂态性能分析课程重点：线性离散系统的稳定性、稳态性能和暂态性能分析课程难点：线性离散系统的零极点对系统性能的影响解决办法：熟练掌握线性离散系统的分析方法，借助MATLAB仿真工具，充分利用图解分析方法，直观方便。
第三章开环数字程序控制直线和圆弧逐点比较法插补原理，计算机控制步进电机的实现方法。
(1)运动轨迹插补的基本原理(2)直线逐点比较法插补原理(3)圆弧逐点比较法插补原理(4)步进电机控制原理(5)计算机与步进电机接口实现方法课程重点：逐点比较法插补原理（直线与圆弧）、步进电机控制课程难点：四个象限圆弧逐点比较法插补运算解决办法：以第一象限为主，掌握圆弧插补运算。
在此基础上考虑四个象限的符号变化以及顺弧和逆弧进给的走步区别。
第四章计算机控制系统的常规控制技术数字PID控制原理、控制器的设计、控制参数的整定及其PID控制新技术。
(1)数字PID控制标准型算法(2)数字PID控制改进型算法(3)控制参数的工程整定方法(4)PID控制算法的发展最少拍控制原理、控制器的设计及其系统的改进。
(1) 最少拍控制的基本原理的结构设计(2) 闭环脉冲传递函数)(z(3) 最少拍有纹波控制器的设计(4) 最少拍无纹波控制器的设计(5) 最少拍系统的改进措施Smith控制器工作原理和设计，Dalin控制器的设计及振铃的消除。
目录和绪言
第九章 模糊控制技术
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 模糊控制概述 模糊控制算法的设计 基本模糊控制器 模糊数模型的建立 模糊—PID复合控制器 模糊—PID复合控制
第七章 数字PID及其算法 数字PID及其算法
7.1 7.2 问题 7.3 7.4 PID算法的数字实现 PID算法的数字实现 数字PID调节中的几个实际 数字PID调节中的几个实际 几种发展的PID算法 几种发展的PID算法 PID参数的整定方法 PID参数的整定方法
第八章 直接数字控制及其算法
第十章 微型机控制 系统设计
10.1 微机机控制系统设计方 法及步骤 10.2 梯度炉温度模糊控制系 统
欢迎您使用 微型计算机控制技术计算机控制系统的组成 1.2 微型计算机控制系统分类 1.3 微型计算机控制系统的发展概 况及趋势
第二章 微型计算机接口技术
2.1 多路开关及采样/保持器 多路开关及采样/ 2.2 模拟量输出通道接口技术 2.3 模拟量输入通道接口技术
第三章 常用控制程序设计
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 判断程序设计 巡回检测程序设计 数字滤波程序设计 标度变换程序设计 上下限报警处理程序设计 LED数码管显示程序设计 LED数码管显示程序设计 定时程序设计 键盘控制程序设计 抗干扰技术
微型计算机控制技术
潘新民 王燕芳
高等教育出版社
目
录
第一章 微型计算机控制系统概述 第二章 微型计算机接口技术 第三章 常用控制程序设计 第四章 常用控制程序设计 第六章 过程控制数据处理方法 第七章 数字PID及其算法 数字PID及其算法 第八章 直接数字控制及其算法 第九章 模糊控制技术 第十章 微型机控制系统设计
计算机测控技术知识点
第一章计算机控制系统概述1. 什么是计算机控制系统? 其工作原理是怎样的？2. 画图说明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？3. 计算机控制系统的软件起什么作用？4. 计算机控制系统中的实时性、在线方式和离线方式的含义是什么？实时、在线方式和离线方式的含义是什么?5. 计算机控制系统的典型形式有哪些?各有什么优缺点?6. 计算机控制装置可以分成哪几种类型?7. 简述计算机控制系统的发展概况。
8. 讨论计算机控制系统的发展趋势。
1.画图说明模拟量输出通道的功能、各组成部分及其作用。
2.D/A转换器的性能指标有哪些？3.用8位DAC芯片组成双极性电压输出电路，输出电压范围为-5V--+5V，求对应下列偏移量的输出电压：（1）80H；（2）01H；（3）7FH；（4）40H；（5）FFH；（6）FEH4.请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推导出输出电压与输入数字量之间的关系式5.试用DAC0832芯片设计一个能够输出频率为50Hz的方波电路和程序。
6.DAC0832与CPU有哪几种连接方式？他们在硬件接口及软件程序设计上有何不同？7.为什么高于8位的D/A转换器与8位危机接口连接时必须采用双缓冲方式？这种双缓冲方式与DAC0832的双缓冲方式在接口上有什么不同？8.试用8255A与DAC1210设计一个12位的D/A转换接口电路，并编写出程序（8255A的地址为8000H～8003H）1.画图说明模拟量输出通道的功能、各组成部分及其作用。
2.请分别画出一路有源I/V 变换电路和一路无源I/V 变换电路图，并分别说明各元器件的作用。
3.试用CD4051设计一个32路模拟多路开关，要求画出电路图并说明其工作原理。
4.采样有几种方法？采样周期越小越好吗？为什么？5.采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器?为什么？6.简述逐次逼近式、双积分式和电压/频率式的A/D转换原理。
传感器与检测技术-教学大纲精选全文
教学大纲课程名称：传感器与检测技术课程类别：专业基础课适合专业：数控技术、机电一体化、电气自动化、检测技术（课程80学时）课程要求：必修课程先修课程：大学物理、电路基础、电子技术和微机原理等开课时间：第4学期传感器与检测技术是高等院校数控技术、机电一体化、电气自动化、检测技术类专业教学计划中一门必修的专业基础课。
本课程主要研究各类传感器的机理、结构、测量电路和应用方法，主要包括常用传感器、近代新型传感技术及信号调理电路等内容。
本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习，掌握常用传感器的基本原理、应用基础，并初步具有检测和控制系统设计的能力。
第一章检测技术的基础知识(3学时)基本概念（敏感元件、变换器、检测技术、测系统的组成及特点、传感器及检测技术的发展）；；误差分析及处理技术第二章传感器的基本概念（4学时）传感器的基本概念、基本特性（静态特性、动态特性、静、动态特性标定）及其选用。
第三章常用传感器的工作原理及应用（15学时）通过对电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、霍尔传感器、热敏传感器的学习，掌握各种测量几何量的传感器的基本结构、工作原理、测量转换电路；熟悉几何量测控所需传感器的应用和选用。
第四章数字式传感器（7学时）掌握光栅数字式传感器、磁栅数字式传感器、感应同步器、编码器的工作原理及其应用。
第五章新型传感器（5学时）了解仿生传感器、光纤传感器、微型传感器、集成传感器的工作原理及应用和新型传感器研发的重点领域。
第六章传感器与检测系统的信号处理技术（5学时）通过对电桥电路、信号的放大与隔离、信号的变换的学习，重点掌握检测系统的信号放大与变换电路的处理技术。
第七章传感器与检测系统的干扰抑制技术（3学时）学习噪声干扰的形成、硬件抗干扰技术、软件抗干扰技术，熟悉检测系统的各种干扰拟制技术。
第八章典型非电参量的测试方法（7学时）熟悉掌握各种测量几何量的测试方法和传感器的选用原则。
包括：应变的测量、力及压力的测量、位移的测量、振动的测量、流量的测量。
人教版高中计算机教材总目录
人教版高中计算机教材总目录本总目录包含人教版高中计算机教材的所有章节和内容，方便学生研究和教师教学使用。
高一上第一章：计算机发展简史介绍计算机的起源、发展历程和分类，激发对计算机的兴趣。
第二章：计算机基本操作介绍计算机的基本组成和使用方法，包括硬件、操作系统和常用软件的使用。
第三章：计算机网络和互联网介绍计算机网络的基本概念和组成，以及互联网的历史和发展。
高一下第五章：Python语言基础介绍Python语言基本语法和编程思想，包括数据类型、运算符、流程控制和函数等。
第六章：Python进阶应用介绍Python语言的高级应用，包括GUI界面、Web开发、数据处理和可视化等。
第七章：数据库基础知识介绍关系数据库的基本概念和SQL语言，以及MySQL数据库的使用方法。
第八章：计算机安全与攻防介绍计算机安全的基本概念、常见威胁和防御措施，以及网络攻防技术的原理和方法。
高二上第九章：计算机系统原理介绍计算机系统的基本原理和结构，包括CPU、内存、存储器和输入输出设备等。
第十章：操作系统原理介绍操作系统的基本功能和分类，以及Windows和Linux操作系统的使用方法。
第十一章：数据结构与算法介绍数据结构和算法的基本概念和分类，以及常见的排序和查找算法。
第十二章：人工智能基础知识介绍人工智能的基本概念和应用，包括机器研究、深度研究和神经网络等。
高二下第十三章：计算机图形学介绍计算机图形学的基本原理和算法，包括图形显示、光栅化和三维变换等。
第十四章：计算机动画制作介绍计算机动画的制作方法和技术，包括3D建模、动画制作和特效处理等。
第十五章：计算机游戏开发介绍计算机游戏的开发方法和流程，包括游戏引擎、场景设计和程序编写等。
第十六章：信息时代的法律法规介绍信息时代的法律法规和知识产权保护，以及网络安全和个人隐私的保护等。
高中选修第十七章：计算机辅助设计介绍计算机辅助设计的原理和应用，包括2D绘图、3D建模和CAD/CAM技术等。
课程《微型计算机控制技术》电子教案课件
课程《微型计算机控制技术》电子教案课件第一章：微型计算机控制技术概述1.1 课程介绍让学生了解微型计算机控制技术的基本概念、发展和应用领域。
介绍微型计算机控制技术的基本原理和组成部分。
1.2 微型计算机控制系统的组成讲解微型计算机控制系统的硬件和软件组成部分。
介绍控制器、执行器、传感器和接口等基本元素的功能和作用。
1.3 微型计算机控制技术的应用领域分析微型计算机控制技术在工业、医疗、家居等领域的应用案例。
探讨微型计算机控制技术的未来发展前景。
第二章：微控制器基础2.1 微控制器简介让学生了解微控制器的定义、特点和分类。
介绍常见微控制器的品牌和型号。
2.2 微控制器的结构和原理讲解微控制器的基本结构和组成部分。
介绍微控制器的时钟、寄存器、定时器、中断等关键特性。
2.3 微控制器的编程和应用介绍微控制器的编程语言和编程方法。
通过实例分析微控制器在实际应用中的编程和实践技巧。
第三章：微型计算机控制算法3.1 控制算法概述让学生了解控制算法的定义、作用和分类。
介绍常见控制算法的原理和特点。
3.2 比例-积分-微分控制算法（PID）讲解PID控制算法的原理和数学模型。
分析PID控制算法在实际应用中的优缺点和调整方法。
3.3 现代控制算法简介介绍现代控制算法如模糊控制、神经网络控制、自适应控制等。
探讨现代控制算法在微型计算机控制中的应用和优势。
第四章：接口技术4.1 接口概述让学生了解接口的定义和作用。
讲解接口的基本原理和分类。
4.2 数字/模拟接口介绍数字/模拟接口的功能和应用。
讲解数字/模拟接口的电路设计和编程实现。
4.3 串行通信接口讲解串行通信接口的原理和协议。
分析串行通信接口在微型计算机控制中的应用和实例。
第五章：微型计算机控制系统的实践应用5.1 控制系统的设计与实现讲解微型计算机控制系统的设计流程和原则。
分析控制系统中的硬件选择、软件设计和系统调试等环节。
5.2 温度控制系统实例通过温度控制系统实例分析微型计算机控制技术的应用。
计算机控制技术习题—广州工业大学
1.1 什么是计算机控制系统？它由哪几个部分组成？1.2 计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？1.3 实时、在线方式和离线方式的含义是什么？1.4 工业控制机的哪几个部分组成？各部分的主要作用是什么？工业控制机的特点有哪些？1.5 什么是总线、内部总线和外部总线？1.6 PC总线和STD 总线各引线的排列和含义是怎样的？1.7 RS-232C 和 IEEE-488 总线各引线的排列和含义是怎样的？2.1 什么是接口、接口技术和过程通道？2.2 采用74LS244和74LS273与PC总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输入接口和8路数字量(开关量)输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字输入和数字输出程序。
2.3 采用8位 A/D 转换器 ADC0809 通过 8255A 与PC总线工业控制机接口，实现8路模拟量采集。
请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。
2.4 用12位 A/D 转换器 AD574 通过 8255A 与PC总线工业控制机接口，实现模拟量采集。
请画出接口原理图，并设计出A/D转换程序。
2.5 请分别画出一路有源I/V变换电路和一路无源I/V变换电路图,并分别说明各元器件的作用？2.6 什么是采样过程、量化、孔径时间？2.7 采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟器输入通道中都需要采样保持器？为什么？2.8 一个8位 A/D 转换器，孔径时间为100μs, 如果要求转换误差在A/D 转换器的转换精度 (0.4 %) 内，求允许转换的正选波模拟信号的最大频率是多少？2.9 试用 8255A 、AD574、LF398、CD4051 和PC总线工业控制机接口，设计出8路模拟量采集系统。
请画出接口电路原理图，并编写相应的8路模拟量的数据采集程序。
2.10 采用DAC0832和PC总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A转换程序。
2.11 采用 DAC1210 和PC总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A转化程序。
机械设备计算机控制原理及应用教案
机械设备计算机控制原理及应用教案第一章：机械设备计算机控制概述1.1 教学目标1. 了解机械设备计算机控制的基本概念。
2. 掌握机械设备计算机控制的发展历程。
3. 理解机械设备计算机控制的优势和应用领域。
1.2 教学内容1. 机械设备计算机控制定义。
2. 机械设备计算机控制的发展历程。
3. 机械设备计算机控制的优势。
4. 机械设备计算机控制的应用领域。
1.3 教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、发展历程和优势。
2. 案例分析法：分析实际应用案例，加深对应用领域的理解。
1.4 教学活动1. 导入新课：通过提问方式引导学生思考机械设备控制的发展。
2. 讲解基本概念：让学生了解机械设备计算机控制的基本定义。
3. 发展历程讲解：通过时间轴等方式展示发展历程。
4. 优势和应用领域讲解：结合案例分析，让学生了解机械设备计算机控制的优势和应用领域。
1.5 作业与评估2. 课堂表现：评估学生在课堂上的参与程度和表现。
第二章：机械设备计算机控制系统的组成2.1 教学目标1. 掌握机械设备计算机控制系统的组成。
2. 理解各个组成部分的作用和相互关系。
2.2 教学内容1. 机械设备计算机控制系统的组成。
2. 各个组成部分的作用和相互关系。
2.3 教学方法1. 讲授法：讲解控制系统的组成和作用。
2. 互动教学法：引导学生思考各部分之间的关系。
2.4 教学活动1. 导入新课：通过提问方式引导学生思考控制系统的组成。
2. 讲解控制系统组成：让学生了解控制系统的各个部分。
3. 分析各部分关系：引导学生思考各部分之间的相互关系。
2.5 作业与评估1. 课后作业：要求学生绘制控制系统组成图，并简要描述各部分之间的关系。
2. 课堂表现：评估学生在课堂上的参与程度和表现。
第三章：机械设备计算机控制技术基础3.1 教学目标1. 掌握机械设备计算机控制技术的基础知识。
2. 理解控制算法和控制策略。
3.2 教学内容1. 控制算法和控制策略。
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(2) AI/AO模板 包括A/D、D/A板及信号调理电路。
输入输出信号：0~±5V，1~10V，0~10mA，4~20mA及热 电偶、热电阻和各种变送器的信号 需注意分辨率、转换速度、量程范围等技术指标。
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1. 编程语言选择
(1) 汇编语言 (2) 高级语言 (3) 组态软件
组态软件是专为工业过程控制开发的软件，包括控制算 法模块、计数/计时模块、逻辑运算模块、输入模块、输出模 块、打印模块、CRT显示模块等。
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2. 数据类型和数据结构规划
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2．在线调试和运行
(1) 检测元器件、变送器、显示仪表、调节阀等必须经过校验， 保证精确度要求；
(2) 各种接线和导管必须经过检查，保证连接正确； (3) 对在流量中采用隔离液的系统，要清洗好引压导管后灌入
隔离液； (4) 检查调节阀能否正常工作； (5) 检查系统的干扰情况和接地情况，如不符合要求，应采取
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5. 画出整个控制系统原理图
结合工业流程图画出完整的控制系统原理图， 包括传感器、变送器。外设、过程通道及微型计算 机，要简单、清晰、明了。
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9.1.3 建立数学模型，确定控制算法
计算机控制系统控制效果的优劣，主要取决于采用的 控制策略和控制算法是否合适，而控制算法的选择取决于 具体的被控对象，因此有必要建立系统的数学模型，且被 控对象的数学模型的准确程度对系统的控制效果有直接关 系。
进行远距离通信、多站点互联的RS-422和RS-485。 具体选择哪一种要根据通信的速率、距离、系统拓扑
结构、通信协议等要求综合分析。 (2) 选择主机机型
根据要求合理选型，通常80486的CPU足够。
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3. 选择过程通道模板
包括数字量I/O、模拟量I/O等模板。 (1) DI/DO模板
若是闭环控制，要确定系统的类型：DDC方式，SCC方式，或DCS方 式
(2) 其次确定系统的构成方式(控制装置机型)：单片机、PLC、 IPC、DCS、FCS等。
模拟量为主的中小规模的过程控制环境：总线式IPC 数字量为主的中小规模的运动控制环境：PLC 系统规模较小、控制回路较少： 单片机 系统规模较大、自动化水平要求较高、控制与管理一体：DCS、FCS等
789101112 A 123456 1x 2x 3xA4x 5x 6x 1x 2x 3xB4x 5x 6x
Adam 4517
DAC
Adam 4021
Adam 4168
Adam 4117
计算机
以太
网
计算机
计算机
ADC
可控 硅
风扇
温度变送器
电阻炉供电
电压U(d)
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了解工艺要求，明确控制任务 确定系统的总体设计方案 建立数学模型，确定控制算法 系统硬件设计 系统软件设计 系统调试
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9.1.1 了解工艺要求，明确控制任务
首先熟悉控制对象的工艺流程，明确控制任务， 包括系统信息来源和种类，被控对象和被控参数的 特性，控制对象的工作环境，对人机通道的要求， 各项技术经济指标等，并根据实际应用中存在的问 题提出具体的控制要求，确定所设计的系统应该完 成的任务；
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4. 选择过程通道及外设
根据被控对象所要求的输入/输出参数的多少来确定， 并按系统的规模和要求配以适当的外设。
(1) 数据采集和传输所需的过程通道数 (2) 所有过程通道的数据传输率，各通道处理的数据流量是否相等 (3) 过程通道是串行操作还是并行操作 (4) 模拟量过程通道中数据位数的选择：由控制精度确定A/D和D/A 转换的位数 (5) 过程通道连接方式的选择：每个通道单独设置A/D或D/A还是多 通道共享一个A/D或D/A (6) 对显示、打印有无要求
建模方法：理论建模(系统机理)和试验建模(系统辨 识)。
数学模型建立以后，根据离散化设计、模拟化设计或 复杂规律设计等方法确定控制算法。
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一般简单的生产过程：PI、PID控制 工况复杂、工艺要求较高的生产过程：比值控制、前馈 控制、串级控制、自适应控制等 快速随动系统：最少拍无差的直接设计法 具有纯滞后的被控对象：达林算法或Smith预估纯滞后 补偿算法 随机系统：随机控制算法 具有时变、非线性特性及难以建模的控制对象：模糊控 制、专家系统、神经网络控制等 在DDC系统中，常用PID控制算法及其改进形式。
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1. 现场设备选择
现场设备包括传感器、变送器和执行机构。综合考 虑工作环境、性能、价格等因素择优而用。
采用总线式工业控制机进行系统硬件设计，可以解决 工业控制中众多问题。
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2. 选择系统的总线
(1) 选择系统的总线 内总线：PC总线和STD总线，一般常选PC总线 外总线：并行总线IEEE-488，串行总线RS-232-C，
R(S) + -
GC(S)
GP(S)es
F(S)
+
Y(S)
图9.5 一般温控系统原理框图
R(S) +- + -
+
GC (S)
GP(S)es
F(S)
+
Y(S)
es
GP
Smith预估器
图9.6 带Smith预估器的温控系统
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Step
Zero-Order
PID
wc
Sa tu ra ti o n
De l a y1
wp1 1.5 60s+1
1.5 60s+1
wp
De l a y
Scope
图9.8 带有Smith补偿器的仿真结构
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9.3.2 传动控制系统举例 (直流电机控制系统的PID算法应用)
1. 直流电机的速度控制方案
措施； (6) 对安全防护措施也要检查。
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9.2 计算机控制系统设计举例
9.2.1 过程控制系统1) 转换模块 (2) 执行器
3. 仿真实验
计算机
Ethernet
交换机
7x 8x 9x 10x 11x 12x 7x 8x 9x 10x 11x 12x C
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4. 选择变送器和执行机构
(1) 选择变送器
根据被测参数的种类、量程、被测对象的介质类型和环境 选择。
(2) 选择执行机构
执行机构分为气动、电动和液压三种类型。
• 电动执行机构：体积小、种类多、便于信号传输及处理，控制一 般的液体和气体，但不宜于爆炸危险的环境 • 气动执行机构：结构简单、价格低、适于易燃易爆的环境 • 液压执行机构：推力大、精度高 • 步进电动机：数控机床、X-Y记录仪、旋转变压器、多圈电位器等 • 有触电、无触点开关；电磁阀等
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2. 测量器件的选择
根据测量范围和要求的精度选择被控量的测量器件， 即传感器与变送器(温度、流量、压力、液位、成分、位 移、重量、速度等)。
3. 执行机构的选择
不仅根据被控对象的实际情况，而且也要考虑与控制
算法相匹配的问题。
常用的执行机构：电动执行机构、气动薄膜调节阀、伺服 电动机、步进电动机、晶闸管等
设计计算机控制系统的原则： (1) 可靠性要高：这是首要要求，是系统各种功能得
以实现的基础 (2) 操作性能要好：便于现场人员的操作使用和维护 (3) 实时性好：对内部和外部事件能及时响应 (4) ：具有可扩充性及在不改变设备情况下适应新的
要求 (5) 设计周期短和成本低
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9.1 计算机控制系统设计步骤
控制系统各个功能模块之间的关系体现在接口 条件上，即各接口参数的数据结构和数据类型。
数据类型可以分为逻辑型和数值型。通常将逻 辑型数据归到软件标志中；数值型分为定点数和浮 点数。
若某参数是一系列有序数据的集合，如采样信 号序列，则还存在数据结构的问题。
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3. 资源分配
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9.1.4 系统硬件设计
硬件实现：速度快、节省CPU时间；但系统较复杂、灵活 性差，价格较高
软件实现：灵活、价格便宜，但占用CPU时间
1. 现场设备选择 2. 选择系统的总线和主机机型 3. 选择过程通道模板 4. 选择变送器和执行机构 5. 检测单元
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3．系统软件设计
4．仿真实验
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其次用工艺图、时序图、控制流程等描述控制 过程和控制任务，撰写设计任务说明书。
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根据常见的控制问题将控制对象的要求分为两类：
(1) 调节器问题：当控制对象的输出偏离平衡状态或 有这种趋势时，对它加以控制，使其回到平衡状 态，相应的控制系统称为恒值系统