计算机控制技术及其应用丁建强任晓卢亚萍课后答案
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。
计算机控制技术及其应用(丁建强任晓卢亚萍)课后规范标准答案
第1章概述.................................................................................................................................... 1-2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方案.......................................................................................... 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]:参见1.1自动控制的基本概念。
计算机控制技术课后习题答案
|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。
(3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，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)。
其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。
—(4)检测与执行机构a.测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量，例如热电偶把温度转换成mV信号；压力变送器可以把压力转换变为电信号，这些信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信号(0～5V或4～20mA)后，再送入微机。
b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。
例如，在温度控制系统中，微机根据温度的误差计算出相应的控制量，输出给执行机构(调节阀)来控制进入加热炉的煤气(或油)量以实现预期的温度值。
计算机控制技术课后习题与答案
单路模拟量电路原理图如下列图所示。
10.采用DAC0832和PC/ISA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。
11.采用DAC1210和PC/ISA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。
答案：略。
12.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。
①无源I/V变换
无源I/V变换主要是利用无源器件电阻来实现，并加滤波和输出限幅等保护措施，如下图。
无源I/V变换电路
对于0～10mA输入信号，可取R1=100Ω，R2=500Ω，且R２为精细电阻，这样当输入的I为0～10mA电流时，输出的V为0～5V.对于4～20mA输入信号，可取R１=100Ω，R２=250Ω，且R２为精细电阻，这样当输入的I为4～20mA时，输出的V为1～5V。
上世纪末期开展起来的单片机及嵌入式系统等以其价格低和体积小的优势，使智能仪器和智能仪表在控制场合中的应用也越来越广。现代工业生产规模的日益复杂化和大型化趋势，对控制计算机提出了更高的要求。计算机不仅要完成面向过程的控制和优化任务，还要在获取生产过程各种信息的根底上进展这个过程的信息综合和优化调度，完成生产、经营管理和其它综合管理工作。这种集企业的管理、监视与控制为一体的计算机综合自动化系统被称为计算机集成制造系统(CIMS)或计算机集成过程系统(CIPS)。此外，监视控制与数据采集系统(SCADA)、可编程自动化控制器(PAC)和无线传感器网络(WSN)等各种控制系统也为计算机控制方法提供了新的应用领域。
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。
(完整版)《计算机控制技术》教材习题解答1
《计算机控制技术》习题解答第一章1.1什么是计算机控制系统？计算机控制系统由哪几部分组成？答：计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制计算机，简称工业控制机）来实现生产过程自动控制的系统。
计算机控制系统的组成：计算机控制系统由计算机（工业控制机）和生产过程两大部分组成。
1.2、微型计算机控制系统的特点是什么？微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点：a.控制规律灵活多样，改动方便b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制c.能够实现数据统计和工况显示，控制效率高d.控制与管理一体化，进一步提高自动化程度1.3 计算机控制系统结构有哪些分类？指出这些分类的结构特点和主要应用场合。
答：（1）操作指导控制系统优点：结构简单，控制灵活，安全。
缺点：由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。
（2）直接数字控制系统（DDS）优点：实时性好，可靠性高，适应性强。
（3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最优工况。
（4）分散控制系统（DCS）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（FCS）优点：与DCS相比，降低了成本，提高了可靠性。
国际标准统一后，可实现真正的开放式互联系统结构。
1.4.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。
1.5.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？答：所谓实时，是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。
在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式；生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。
计算机控制技术课后习题答案
计算机控制技术课后习题答案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，1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详解答案.
第一章计算机控制系统概述习题参考答案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。
(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。
图1.1微机控制系统组成框图(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。
计算机控制技术和应用(丁建强 任晓 卢亚萍)课后答案
第1章概述 ............................................................... 1-2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方案 ........................................... 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]:参见1.1自动控制的基本概念。
自动控制(autocontrol)：不用人力来实现的控制，通常可用机械、电气等装置来实现。
通常相对手动控制而言。
控制系统(control system)：通过控制来实现特定功能目标的系统。
计算机控制技术课后习题详解答案.
第一章计算机控制系统概述习题参考答案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。
(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。
图1.1微机控制系统组成框图(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。
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第一章计算机控制系统概述习题参考答案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。
(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。
图1.1微机控制系统组成框图(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。
计算机控制技术及应用课后答案
计算机控制技术及应用课后答案【篇一：计算机控制技术课后习题答案】统由哪些部分组成？并画出方框图。
解：若将自动控制系统中控制器的功能用计算机或数字控制装置来实现，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图1-1所示。
因此，简单说来，计算机控制系统就是由各种各样的计算机参与控制的一类系统。
在计算机控制系统中，控制规律是用软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制。
控制器与执行机构之间是da转换器，负责将数字信号转换成模拟信号；ad转换器则相反将传感器采集的模拟信号，转换成数字信号送给控制器。
2．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？解：计算机控制系统与其所控制的对象、采取的控制方法密切相关。
因此，计算机控制系统的分类方法很多，可以按照系统的功能、控制规律或控制方式等进行分类。
按功能及结构分类：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、工业以太网控制系统、综合自动化系统。
按照控制规律分类：程序和顺序控制、比例积分微分控制(简称pid控制)、最少拍控制、复杂规律的控制、智能控制。
3．计算机控制系统的主要特点有哪些？解：主要有以下特点：1．数字模拟混合的系统。
在连续控制系统中，各处的信号是连续模拟信号。
而在计算机控制系统中，除仍有连续模拟信号外，还有离散信号、数字信号等多种信号。
因此，计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。
2．灵活方便、适应性强。
一般的模拟控制系统中，控制规律是由硬件电路实现的，控制规律越复杂，所需要的模拟电路往往越多，如果要改变控制规律，一般就必须更改硬件电路。
而在计算机控制系统中，控制规律是由软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制，需要改变控制规律时，一般不对硬件电路作改动，只要改变控制程序就可以了。
3．可实现复杂控制规律。
计算机具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能，能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。
计算机控制技术及其应用(丁建强任晓卢亚萍)课后答案
控制过程本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馈信息、指令信息、执行信息等，通常 由电子或机械的信号来表示。
3. 自动控制中有哪些基本问题？ [指导信息]: 参见 1.1.2 自动控制中的基本问题。
自动控制中的基本问题包括：自动控制系统的结构、过程、目标和品质等。 结构包括组成及其关系两个部分；控制过程主要为一系列的信息过程，如信息获取、信息传输、 信息加工、信息施效等；目标规则体现了系统的功能；控制品质即为控制的质量，可通过系统的性能 指标来评价。
4. 一个控制系统由哪些部分组成？试结合一个实例来说明。 [指导信息]: 参见 1.1.2 自动控制中的基本问题。
1-1
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]: 参见 1.1 自动控制的基本概念。
自动控制(autocontrol)：不用人力来实现的控制，通常可用机械、电气等装置来实现。通常相对手 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复杂性，否则常 称为控制装置或控制机构。
一个控制系统可以由控制单元、执行单元、反馈单元、被控对象、目标规则组成，它们的相互关 系参见图 1 5 所示。
1-2
信息传输
信息加工
目标 规则
控制 单元信息获取 反馈 单元执 单元 信息施效被控 对象
控制系统结构框图 5. 控制系统的性能指标有哪些？试结合一个实例来说明。 [指导信息]: 参见 1.1.2 自动控制中的基本问题。 控制系统的性能指标有传统意义上的性能指标和广义的评价指标。统意的性能指标有稳定性、快 速性、准确性等。广义的评价指标包括可靠性、操作性、互换性、效率以及性价比等。 （结合实例来说明略。） 6. 一个典型的计算机控制系统由哪些部分组成它们的关系如何 7. [指导信息]: 参见 1.2.1 计算机控制系统的结构。 计算机系统分为硬件系统和软件系统，硬件系统包括计算机、输入输出接口、过程通道(输入通道 和输出通道)、外部设备(交互设备和通信设备等)，软件系统包括系统软件和应用软件，其中计算机系 统作为控制单元，见图 1 6 所示。
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和计算机连接，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和计算机相连接，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详解答案
第一章计算机控制系统概述习题参考答案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。
(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。
图1.1微机控制系统组成框图(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。
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5. 画出状态空间模型框图，写出输出方程和状态方程表达式。 [指导信息]: 参见 2.1.7 状态空间概念和模型框图和 离散系统的状态空间描述。
[指导信息]: 参见 1.3.2 学习方法。 学习计算机控制技术可遵循的原则有系统化、信息化、规范化、实用化。 系统化原则：要认识到控制系统是具有一定结构和功能的有机整体，可将其分解为相互联系、 相互作用的各个子系统，它们的子功能可通过外特性来描述。 信息化原则：可从信息化的本质来看待一个控制过程。计算机是一个强大的信息处理工具， 一个合适的信息表达形式是信息得到有效处理的前提，控制规律的数据形式表达是信息加工的关 键，而时间和空间是信息处理的两大限约要素，因此计算机的速度和存储空间是其重要的性能指 标。 规范化原则：为提高系统的构建效率，降低维护费用，应从规范化的要求来分析和设计一个 控制系统。应了解和掌握控制系统从底层的标准元器件、信号类型、总线标准、通信协议到组态 软件的编程语言、开放式的监控软件。这些规范化技术通常有较长的生命周期，重点掌握这些技 术也是提高学习效率的一个要素。 实用化原则：从实用化的角度来理解控制技术的应用水平。在市场经济的环境下，生命力强 的技术必然会有性能和价格上的优势，性价比高的产品必然会得到应用广泛，低碳环保的产品会 受到更多用户的欢迎。因此，我们要随时了解当前技术、产品性能和价格情况，在设计时尽可能 选用性价比好的技术和产品，避免重复使用低级落后技术，减少低性能、高价格、高能耗、不可 靠、难维护的劣质系统。
[指导信息]: 参见 2.1.5 用传递函数表示的系统模型， 脉冲传递函数。 连续系统的传递函数定义为零初始条件下系统输出 y(t)的拉氏变换与输入 r(t)的拉氏变换之比，即： 离散系统的脉冲传递函数(也称 Z 传递函数)可定义为： 其中，Y(z)为系统输出序列 y(k)的 Z 变换，R(z)为输入序列 r(k)的 Z 变换。 传递函数或脉冲传递函数都反映了系统固有本质属性，它与系统本身的结构和特征参数有关，而 与输入量无关。利用传递函数的表达式就能分析出系统的特性，如稳定性、动态特性、静态特性等； 利用传递函数可通过求解方程代数而不是求解微分方程，就可求出零初始条件下的系统响应。 特别指出，通过实验的方法，求出离散系统的脉冲传递函数更为方便有效。 4. 方框图有哪些符号要素和等效变换规则
7. 已知某离散系统的脉冲传递函数模型如下表达式，求相应的零极点增益模型和状态空间模型(可尝
状态空间描述方法是基于系统状态转换为核心，不仅适用于描述单变量输入和单变量输出的系统， 也能适用于多变量的场合。系统的输出仅与当前的系统输入和状态变量有关。 2. 连续系统和离散系统分别使用哪些数学工具来表示
[指导信息]: 参见 2.1.1 控制系统的描述方法。 对连续系统用到的数学工具有微分方程、拉氏变换和传递函数，对离散系统用到的数学工具有差 分方程、Z 变换和脉冲传递函数。 对连续系统，可用微分方程、脉冲响应、传递函数建立系统模型；对离散系统，可用差分方程、 脉冲响应、脉冲传递函数建立系统模型； 对连续系统和离散系统，都可用方框图来描述系统结构。 3. 什么是连续系统的传递函数什么是离散系统的脉冲传递函数它们有什么实用意义
它需要随时检测系统的环境和工作状况，并可随时修正当前算法的一些参数，以适应环境和工作 状况的改变。
自学习控制：能够根据运行结果积累经验，自行改变和完善控制的算法，使控制品质愈来愈 好。它有一个积累经验和主动学习的过程，可以适时地调整算法的结构和参数，以不断地提高自 身算法质量。 9. 计算机控制系统中获取信息、传输信息、加工信息、执行信息等过程分别与哪些技术有关
典型计算机控制系统的结构框图
7. 计算机控制系统有哪些分类试比较 DDC、SCC、DCS 和 FCS 的各自特点。 [指导信息]: 参见 1.2.2 计算机控制系统的分类。
分类方法有：按系统结构的分类、按控制器与被控对象的关系分类、按计算机在控制系统中 的地位和工作方式分类、按控制规律分类。
其中 DDC(Direct Digital Control)、SCC(Supervisory Computer Control)、DCS(Distributed Control System) 和 FCS(Field bus Control System)是按计算机在控制系统中的地位和工作方式来 分类的。
设模拟信号为 e(t)，经采样开关后输出为采样信号 e*(t)。理想的采样信号 e*(t)的表达式为：
பைடு நூலகம்
通常在整个采样过程中采样周期 T 是不变的，这种采样称为均匀采样，为简化起见，采样信号 e*(t)
也可用序列 e(kT)表示，进一步简化用 e(k)表示，此处自变量 k 为整数。
香农的采样定理(也称抽样定理或取样定理)：只要采样频率 fs 大于信号(包括噪声)e(t)中最高频率 fmax 的两倍，即 fs≥2fmax，则采样信号 e*(t)就能包含 e (t)中的所有信息，也就是说，通过理想滤波器由 e*(t)可以唯一地复现 e(t)。
[指导信息]: 参见 1.1.2 自动控制中的基本问题。
一个控制系统可以由控制单元、执行单元、反馈单元、被控对象、目标规则组成，它们的相
互关系参见图 1 5 所示。
控制系统结构框图
5. 控制系统的性能指标有哪些试结合一个实例来说明。 [指导信息]: 参见 1.1.2 自动控制中的基本问题。
控制系统的性能指标有传统意义上的性能指标和广义的评价指标。统意的性能指标有稳定性、 快速性、准确性等。广义的评价指标包括可靠性、操作性、互换性、效率以及性价比等。
[指导信息]: 参见 1.1.2 自动控制中的基本问题。 控制过程本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馈信息、指令信息、执行信息 等，通常由电子或机械的信号来表示。
3. 自动控制中有哪些基本问题
[指导信息]: 参见 1.1.2 自动控制中的基本问题。
FCS 是建立在网络基础上的高级分布式控制系统。在 FCS 中，控制器、智能传感器和执行器、 交互设备、通信设备都含有计算机，并通过现场总线相连接。这些计算机的功能不仅仅在于对一 般信息处理，而是更强调计算机的信息交换功能。 8. 试通过实例来说明不同控制规律的特征。
[指导信息]: 参见 1.2.2 计算机控制系统的分类。 不同控制规律分类有恒值控制、随动控制、PID 控制、顺序控制、程序控制、模糊控制、最 优控制、自适应控制、自学习控制等。 恒值控制：控制目标是系统的输出根据输入的给定值保持不变，输入通常是在某一时间范围 内恒定不变或变化不大的模拟量。如恒温炉的温度控制，供水系统的水压控制，传动机构的速度 控制。 随动控制：控制目标是要求系统的输出跟踪输入而变化，而输入的值通常是随机变化的模拟 量，往往不能预测。如自动导航系统、自动驾驶系统、阳光自动跟踪系统、雷达天线的控制等。 PID 控制：根据给定值与输出值之间偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)进行的反馈控制，是工 业上适用面较广、历史较长、目前仍得到广泛应用的控制规律。许多连续变化的物理量如温度、 流量、压力、水位、速度等的控制，都可采用 PID 控制。许多恒值控制和某些随动控制也可采用 PID 规律来实现。 顺序控制：根据给定的动作序列、状态和时间要求而进行的控制。如交通信号灯的控制、电 梯升降的控制、自动包装机、自动流水线的控制。 程序控制（数值控制、数字控制）：指根据预先给定的运动轨迹来控制部件行动。如线切割机 的控制、电脑绣花机的控制。 模糊控制：基于模糊集合和模糊运算，采用语言规则表示法进行的控制。在许多家用电器（电 饭煲、洗衣机等）、工业过程控制等领域得到了越来越多的应用。 最优控制（最佳控制）：使系统的某些指标达到最优，而这些指标往往不能直接测量，如时间、 能耗等。 自适应控制：在工作条件改变的情况下，仍能使控制系统对被控对象的控制处于最佳状态。
[指导信息]: 参见 1.2.3 计算机控制技术及其发展。 计算机控制系统中的获取信息、传递信息、加工信息、执行信息等过程都有相应的技术来实 现，而这些过程中的信息大部分由电子信号来表示，信息处理的工具是电子计算机。在这些过程 用到的计算机控制技术包括控制用计算机技术、输入输出接口与过程通道技术、控制网络与数据 通信技术、数字控制器设计与实现技术、控制系统的人机交互技术、控制系统的可靠性技术以及 计算机控制系统的设计技术等。 10. 学习计算机控制技术可遵循哪些原则
离散系统的状态空间描述与连续系统类似，其模型框图参见图 2-14 所示。A 为状态矩阵、B 为输 入矩阵、C 为输出矩阵、D 为传输矩阵，延时单元 z-1 可以看成一组 D 型触发器或数据寄存器。
离散系统的状态空间描述方法
输出方程和状态方程表达式用矩阵表示为：
6. 简述采样过程和采样定理。
[指导信息]: 参见 2.3.2 采样过程和采样定理。
DDC 中的计算机直接承担现场的检测、运算、控制任务，相当于“一线员工”。
SCC 系统中的 SCC 计算机主要完成监督控制，指挥下级 DDC 计算机完成现场的控制，相当 于“车间主任”或“线长”。
DCS 由多台分布在不同物理位置的计算机为基础，以“分散控制、集中操作、分级管理”为原 则而构建的控制系统，DCS 中的计算机充当各个部门的“管理人员”，如过程管理、生产管理、经 营管理等职能。
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]: 参见自动控制的基本概念。
自动控制(autocontrol)：不用人力来实现的控制，通常可用机械、电气等装置来实现。通常 相对手动控制而言。
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复杂性， 否则常称为控制装置或控制机构。