计算机控制技术第8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01-“计算机控制技术”实验教程(含全部指导书)_版权_北京交通大学
numg=[0.1 0.03 −0.07]; deng=[1 −2.7 2.42 −0.72]; g=tf(numg,deng,−1) get(g); [nn, dd]=tfdata(g,'v') [zz,pp,kk]=zpkdata(g,'v') %Unite circle region with distrbuting zeros points and poles points hold on pzmap(g), hold off axis equal
序列进行传递，而对象模型部分则以连续的信号方式进行传递，它们之间需要通过采样(A/D) 和保持(D/A)环节进行信号转换，并且在这个信号的转换过程中，要符合采样(Shannon)定理。 离散时间系统模型描述方法有差分方程、Z 传递函数和零极点增益等多种形式，最典型的连 续时间系统模型有微分方程、拉普拉斯传递函数等，它们之间能够相互转换。每一种模型都
F(z) 逆 变 换 得 到 的 离 散 点 序 列 为
f (k) = k ⋅ bk−1 。
《计算机控制技术》习题
南京工业大学继续教育学院《计算机控制技术》习题集2015学年度第一学期使用班级：HY电气升本141习题集1（绪论及第一章习题）一、填空题1．工业控制机包括（硬件）和（软件）两部分。
2．过程通道是计算机和生产过程之间信息传送和转换的连接通道，它包括（模拟量输入通道）和（模拟量输出通道）和（数字量输入通道）及（数字量输出通道）。
3．在A/D转换中，完成一次A/D转换的时间称为（孔径时间）。
4．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，又称（联机）方式。
5．计算机控制系统由（工业控制机）和（生产过程）两大部分组成。
6．接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁，包括（输入接口）和（输出接口）。
7．计算机控制系统中，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作相应操作的方式称为（离线）方式，又称（脱机）方式。
8．ADC08909是一种（8）位逐次逼近式A/D转换器。
9.AD574A是一种（12）位逐次逼近式A/D转换器。
10.CD4051是单端的（8）通道开关。
二、判断题（判断下列各题，在题后的括号内，对的打“√”，错的打“×”。
）1．一个在线的系统一定是一个实时系统，一个实时控制系统一定是一个在线系统。
（×）2．直接数字控制系统属于计算机闭环控制系统。
（√）3．所有的模拟量通道都需要采样保持器。
（×）4．计算机控制系统中，操作指导系统属于开环控制结构。
（√）5.干扰可能来源于外部，也可能来源于外部。
（√）三、单项选择题（在下列每小题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。
）1．香农定理指出，如果模拟信号频谱最高频率为f max．，只要按采样频率ｆ≥（C）采样，那采样信号y*（t）就能唯一的复观y（t）。
A．5f max B．3f max C．2f max D．10 f max2.1971年时计算机技术的（ C ）发展时期。
单选题(复习题)
（ A
）
（ C
）
（ C
）
A 0 B ∞ C 有限值 D 不确定 1 9 ．若被转换的模拟量满量程为 M，转换成计算机二进制有效数字的位数为 n，则量化 单位定义为 q =
M ，表明 2n
（ A
）
A 位数越大，量化误差越小 B 位数越大，线性误差越小
-2-
C 位数越大，绝对误差越小 D 位数的选择不影响量化误差 2 0 ．若被转换的模拟量满量程为 M，转换成计算机二进制有效数字的位数为 n，则量化 单位定义为 q =
y
m'
A ( x e , y e）
ym
m ( x m , y m）
m ''
0
xm
x
第一题（8）图 加工第一象限直线
A Fm +1 = Fm − xe C Fm +1 = Fm − y e
B Fm +1 = Fm + x e D Fm +1 = Fm + y e
⌒ 42．加工第一象限逆圆弧CD（如图） 。设加工点为 m 点，此时进给方向应
（
A ）
（
D ）
-1-
G(z)
R( s )
R ∗ ( s)
G1 ( s )
D( s)
V (z)
Y ∗ ( s)
Y (s)
G2 ( s )
A G ( z ) = G1 ( z )G2 ( z ) C G ( z ) = G1 ( s )G2 ( s )
B G ( z ) = G1G2 ( s ) D G ( z ) = G1G2 ( z ) （ C ）
-6-
为
（ B ）
第一题（10）图 加工第一象限逆圆弧
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。
plc第八章柔性生产线(电子书)
第8章变频器控制系统本章以柔性生产线控制系统设计为目的，首先从最简单的变频器面板控制入手，逐步掌握变频器点动控制和变频器多段速控制的设计方法，最终完成柔性生产线控制系统设计，使学生逐步掌握变频器的使用方法，最终提高读者应用PLC按要求完成设计任务的能力。
教学导航教知识重点（1）变频器的结构和控制方式。
（2）变频器的外部接线和参数的设定。
（3）柔性生产线控制系统中触摸屏的设计方案和参数设置。
知识难点（1）变频器的结构和控制方式。
（2）变频器的外部接线和参数的设定。
推荐教学方法本章的知识链接部分用讲授法和引导文法；初步训练部分使用案例教学法；强化训练、拓展训练部分使用项目教学法。
学推荐学习方法循序渐进的完成变频器面板控制、点动控制、多段速控制和柔性生产线控制系统设计，在完成任务过程中逐步掌握S7-200新的编程指令和编程方法。
必须掌握的理论知识（1）变频器的结构和控制方式。
（2）变频器的外部接线和参数的设定。
必须掌握的技能（1）变频器控制系统的设计方法。
（2）触摸屏的设计方案和参数设置方法。
8.1 变频器控制系统介绍随着电力电子技术、微电子技术、计算机控制技术及自动化控制理论的发展，变频器制造技术有了跨越式的进步，以变频器为核心的交流电机调速已广泛应用于国民经济各部门，在工业自动化领域，交流电机调速已经取代传统的直流调速系统，而且大大提高了技术经济指标。
在耗电大户的风机、泵类(其耗电量几乎占工业用电一半)应用变频器控制，可以大大节约电能；在广泛关系各行各业的机械专业，应用变频器技术，是改造这一传统产业，实现机电一体化的重要手段；此外，在化纤、纺织塑料、化学、轻工等工业领域也广泛应用变频器技术实现自动化提高了产品的质量与数量。
变频器不仅应用于工业、交通领域，而且已进入家庭，在家电工业领域，空调器、电冰箱都有了变频器控制的相应产品，提高了家电产品的经济技术指标和智能化水平。
随着现代化的程度提高，对变频器的应用会更加普及。
计算机控制系统介绍
• 多级控制系统（MCS）
在现代生产企业中，不仅需要解决生产过程的在线控 制问题，而且还要求解决生产管理问题，每日生产品种、 数量的计划调度以及月季计划安排，制定长远规划、预 报销售前景等，于是出现了多级控制系统。 DDC级主要用于直接控制生产过程，进行PID或前馈 等控制；SCC级主要用于进行最佳控制或自适应控制或 自学习控制计算，并指挥DDC级控制同时向MIS（管理 信息系统）级汇报情况。DDC级通常用微型计算机， SCC和MIS级一般用小型计算机或高档微型计算机。
计算机控制系统
课程安排：
学习方式：课堂学习、课堂讨论、课程实验； 学习内容：课堂知识（课件，网络学堂下载）、
文献调研、习题、实验；
课后习题要求：每章课程学习完成后的下一周，
提交该章的习题作业，要求作业采用手写纸稿；
考试形式：考查，包括参加课堂学习和讨论、课
程实验，提交实验报告。
2
参考书籍
27
DCS在热电厂的应用
电厂管理计算机
厂级
1号机组计算机
2号机组计算机
3号机组计算机
单元 机组级
锅炉 控制
汽轮机 控制
局部 控制
程序 控制
制粉 控制
水处理 功能群 控级 控制
驱动器、 控制器群
执行级
被控过程
28
• 现场总线网络控制系统（FCS, fieldbus control system）
FCS为新型网络集成式全分布控制系统，它 将操作站、现场智能仪表以及其它信息资源作为网 络中的节点，将原来封闭、专用的系统变成开放、 标准的系统，从过程控制走向了过程管理。现场总 线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式双向 传输、多分支结构的通信网络。 现场总线系统具有以下技术特点：①系统开 放；②标准统一，互可操作性与可用性；③全数 字，现场设备的智能化与功能自治性；④系统结 构的高度分散；⑤对现场环境的适应性。
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。
计算机控制技术课后答案
计算机 -02
一体化工
作
站
（ WS-843
）
技有限公司
泓信嵌入式技 术有限公司
境的坚固结构，在表面处理上采用全面防腐蚀的技术保障用户 的使用。通过自行设计和制造的母板保障了用户工作的连续性 及兼容性在对要求连续运转及高可靠性的用户极为适用。 SIMATIC 机架式 PC 是坚固的工业 PC，设计安装于 19"机柜和 控制台内。它优越的系统性能和良好的扩展和延伸能力，使它 能用于所有的工业领域。SIMATIC 机架式 PC 包括基本型 IL 40 和高性能 PC 840 两种类型，可用于不同的工业要求的场合。
计算机控制系统中要考虑实时性？ 答：实时性是指工业控制时计算机系统应该具有的能够在限定的时间内对外
来事件作出反应的特性。 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
式称在线方式或联机方式。 在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作
相应操作的方式称离线方式或脱机方式。 由计算机控制系统的工作原理可知，计算机控制系统要进行实时数据采集，
实时控制决策，实时控制输出。在生产过程中系统要对生产过程进行跟踪与作出
实时的反应，所以计算机控制系统要考虑实时性。
3、计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？
答：①操作指导控制系统(OIS)：其主要优点是结构简单、控制灵活和安 全。缺点是要由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。
②直接数字控制系统(DDC)：由于计算机直接承担控制任务，所以要求其 实时性好、可靠性高和适应性强。但由于集中控制的固有缺陷，硬件可靠性低， 未能普及。
启动转换及读出控制信号的连接方法；电源和地线的处理；与计算机 信息传递的方式。
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》习题参考答案(完整版)
《计算机控制技术》（机械工业出版社范立南、李雪飞）习题参考答案第1章1．填空题(1) 闭环控制系统，开环控制系统(2) 实时数据采集，实时决策控制，实时控制输出(3) 计算机，生产过程(4) 模拟量输入通道，数字量输入通道，模拟量输出通道，数字量输出通道(5) 系统软件，应用软件2．选择题(1) A (2) B (3) C (4) A (5) B3．简答题(1) 将闭环自动控制系统中的模拟控制器和和比较环节用计算机来代替，再加上A/D转换器、D/A转换器等器件，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图所示。
计算机控制系统由计算机（通常称为工业控制机）和生产过程两大部分组成。
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、测量变送、执行机构、电气开关等装置。
(2)操作指导控制系统：其优点是控制过程简单，且安全可靠。
适用于控制规律不是很清楚的系统，或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。
其缺点是它是开环控制结构，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分发挥计算机的作用。
直接数字控制系统：设计灵活方便，经济可靠。
能有效地实现较复杂的控制，如串级控制、自适应控制等。
监督计算机控制系统：它不仅可以进行给定值的控制，还可以进行顺序控制、最优控制、自适应控制等。
其中SCC+模拟调节器的控制系统，特别适合老企业的技术改造，既用上了原有的模拟调节器，又可以实现最佳给定值控制。
SCC+DDC的控制系统，更接近于生产实际，系统简单，使用灵活，但是其缺点是数学模型的建立比较困难。
集散控制系统：又称分布式控制系统，具有通用性强、系统组态灵活，控制功能完善、数据处理方便，显示操作集中，调试方便，运行安全可靠，提高生产自动化水平和管理水平，提高劳动生产率等优点。
缺点是系统比较复杂。
计算机集成制造系统：既能完成直接面向过程的控制和优化任务，还能完成整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。
第八章 打印机端口练习
第8章控制打印机端口8.1 数字输出8.2 数字输入8.1 数字输出•所谓数字输出就是在程序要求某一个设备的某一开关点开或关，也可以说是高电位和低电位。
以计算机来说，低电位在0.7V以下（0），高电位是2.1V(1),若电位处在（0.7V～2.1V）时，电位状态无法被计算机判读。
这样计算机会模糊判断，所以最好直接数字输出最好。
•8.1.1数据端口输出控制•8.1.2控制端口输出计算机控制技术课件8.1.1数据端口输出控制•1、清楚硬件电路2 使用IO地址驱动程序进行IO地址控制•步骤：•1、安装正确的驱动程序•2、将函数声明的模块复制一份到项目目录下•3、调用函数的初始化程序•4、开始调用函数库中的WriteByte或ReadByte函数•5、关闭驱动程序•3 做一个数据端口的输出控制• 3.1 界面设计•3.2 功能设计•我们利用IO控制函数库，通过函数的功能，输出数值控制数据端口，使其实现我们想要的功能。
•特别指出要用数据端口控制，就必须先知道打印机数据端口的基地址（378H）• 3.2 功能设计•（1）• Dim DataAddress As Short '印表机位址• Dim fInit As Boolean '初始化旗标•这两个变量分别记录是否为打印机地址及是否为初始化标记•在窗体Load事件里输入（注是双击窗体进入）•(2) 程序初始化•（3）8.1.2 控制端口输出1、控制端口输出硬件图（请大家尝试连连线？？？）8.1.2 控制端口输出•2、界面设计7.2.1 函数库安装跑马灯设计•首先跑马灯页面设计跑马灯功能实现的三大难点•第一，PictureBox1如何引用图片第一，PictureBox1如何引用图片第二，如何改变button控件的属性•如何改变这种状态呢？•1、考虑应该改变控件的什么属性呢？？•2、改变属性的同时，要控件实现对应变化的属性的功能，应该怎么做呢？？•3、需要变量吗？？第三，定时器Click事件的难点第四怎么实现图片替换的效果呢•1、写子函数来实现•2、怎么通过改变变量的值实现图片的替换•总结：•此例，有两点是大家值得注意的：•1、就是变量的灵活使用•2、就是自定义函数的写法——参数的调用8.2 数字输入•所谓数字输入，也就是外界的状态被计算机用0或者1的数值予以记录下来而存储，0与1就代表了外界的两种情形，例如某个开关的“开”或“关”的状态等。
计算机控制技术课后习题
第一章1. 什么是计算机控制系统? 它的工作原理是怎样的？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。
3. 计算机控制系统的典型型式有哪些?各有什么优缺点?4. 实时、在线方式和离线方式的含义是什么?5. 简述计算机控制系统的发展概况。
6. 讨论计算机控制系统的发展趋势。
第二章1. 什么是接口、接口技术和过程通道?2. 采用74LS244和74LS273与PC/ISA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，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。
3. 用8位A/D转换器ADC0809与PC/ISA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。
4. 用12位A/D转换器AD574与PC/ISA总线工业控制机接口，实现模拟量采集。
请画出接口电路原理图，并设计出A/D转换程序。
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?6. 什么是采样过程、量化、孔径时间?7. 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?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，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少?9. 试AD574、LF398、CD4051和PC/ISA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路模拟量数据采集程序。
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。
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。
自动控制原理第八章
6. 卷积定理 设
c(kT ) = ∑ g[(k − n)T ]r (nT )
n=0
k
则卷积定理可以表示为
C ( z ) = G ( z ) R( z )
三、Z变换方法 级数求和法 1. 级数求和法 在各个采样时刻的数值, 只要知道连续函数f(t)在各个采样时刻的数值, 即可求得其 Z 变换 。 这种级数展开式是开放式的 , 有无穷多项 。 但有一些常 变换。这种级数展开式是开放式的, 有无穷多项。 变换的级数展开式可以用闭合型函数表示。 用的Z变换的级数展开式可以用闭合型函数表示。 求单位阶跃函数1 变换。 例 求单位阶跃函数1(t)的Z变换。 解 单位阶跃函数的采样函数为 1(nT)=1 (n=0, 1, 2, …) 可得
R1 R2 C uo
4、零阶保持器的工程实现
1 − e −Ts Gh (s ) = s
R ui C uo
eTs ≈1+Ts
ui
R3 L
8.3 Z变换 变换
一、 Z变换定义 连续函数f(t)的拉氏变换为
F ( s ) = L[ f (t )] = ∫ f (t )e − st dt
0 ∞
设f(t)的采样信号为
Z [ f (t − kT )] = z − k F ( z )
Z [ f (t + kT )] = z k F ( z ) − z k ∑ f ( nT ) z −n
n =0
k −1
3. 复数位移定理 4. 初值定理 设 lim F ( z )存在, 则
z →∞
Z [ f (t )e ∓ at ] = F ( ze ± aT )
f (0) = lim F ( z )
z →∞
《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。
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最少拍控制系统的性能要求
（1）稳定性：闭环控制系统应该是稳定的。 （2）准确性：控制系统对特定的典型输入（阶 跃、等速度和等加速度信号），其输出序列应 无稳态误差，也即在稳态时输出序列和输入序 列一致。 （3）快速性：系统的暂态响应时间为有限拍， 且拍数应尽可能的少。 （4）因果性：控制系统D(z)应该是因果系统。
（2）积分系数Ki对系统性能的影响
积分系数Ki通常会使系统的稳定性下降。Ki太 小会使系统不稳定。Ki偏大，振荡次数较多， 反之若Ki太小，对系统性能影响较小。Ki可以 消除系统的稳态误差，提高控制系统的控制精 度。
（3）微分系数Kd对系统性能的影响
微分控制经常与比例控制和积分控制联合作用， 构成PD控制和PID控制。微分控制系数Kd可 以改善动态特性，如超调量σp减少，调节时间 ts缩短，使稳态误差减少，提高控制精度。
8.2.2 最少拍控制系统的设计
最少拍控制系统是指一类计算机快速跟踪系统或快速响应系 统。这种系统对特定的典型输入（阶跃、等速度或等加速度输入 信号）具有最快的响应速度。最少拍控制系统有两种响应特性， 一种是系统在特定的典型输入作用下，经过若干拍（即采样周期） 后，系统输出序列（即采样值）就与输入序列保持一致，即系统 稳态误差序列为零。这种系统的输出序列在稳态时能无差跟踪输 入序列，但是系统连续输出在各相邻采样点间存在相对于连续输 入的上、下波动的纹波，所以通常称这种系统为最少拍有纹波系 统或最少拍系统。另一种是系统在特定典型输入作用下，经过若 干拍后，输出序列不仅能无差跟踪输入序列，而且系统连续输出 在各相邻采样点之间也不存在纹波。这种系统通常称为最少拍无 纹波系统。
8.1.4.1 PID调节器参数对控制性能 的影响
（1）比例系数Kp对系统性能的影响 比例系数对系统性能的影响可以从以下两 个方面讨论：首先，是对动态性能的影响。加 大Kp导致系统的响应速加快，振荡次数加大， 调节时间加长。当Kp过大时，系统会处于不 稳定状态。反之，若Kp过小，会使系统的动 作缓慢。其次，是对稳态特性的影响。增加比 例系数Kp，可以减少稳态误差，提高控制精 度，但是却不能完全消除稳态误差。
8.1.2 数字PID控制器的设计
PID控制器是指一类由反馈系统偏差的比例 （P）、积分（I）和微分（D）的线性组合构成的反 馈控制律。它具有原理简单，直观易懂，易于工程实 现，鲁棒性强，适用面广等一系列优点，多年以来它 一直是工业过程控制中应用最广泛的一类基本控制律。 在计算机应用于工业过程控制以前，工业过程控制采 用的是由气动或液动、电动硬件仪表实现的模拟PID 控制器，自70年代以来，随着计算机技术飞速发展和 应用普及，由计算机实现的数字PID控制正逐渐取代 模拟PID控制器。
8.1 数字控制器的模拟化设计
在本章将系统地介绍单输入单输出计算机控制系 统的一些常用的基本设计方法。计算机控制系统通常 是指，在已经确定的反馈控制系统结构情况下，按照 控制任务要求的控制系统性能指标、被控制对象特性 和数学模式设计出数字控制器使控制系统达到要求的 性能指标。计算机控制系统的数字控制器就是由计算 机在线执行的数字控制算法，也称数字控制规律。 按照各种设计方法所采用的理论和系统模型的形 式，可以大致分为：模拟化设计法、离散化设计法 （或Z域设计法）。
计算控制技术
大连理工大学出版社
高职高专电气类教材
第8章 数字控制器的设计
教学目的： 明确数字控制器的概念，并可以利用模拟设计方法和数字设计 方法设计满足性能指标的数字控制器。掌握数字PID控制器的原理， 及其参数对控制系统的影响，并可以依据被控对象的特点调整数 字PID控制器的参数。了解数字控制器的直接设计方法，重点掌握 最少拍控制器，并了解达林控制器的设计方法。 学习任务： 初识数字控制器的概念及发展 掌握几种数字控制器的设计方法 认知几种典型的数字PID控制器的改进方法 掌握最少拍控制的设计方法 了解达林控制算法
8.1.4 数字PID控制器的参数整定
模拟PID控制调节器参数的整定是依据对控制性 能的要求，确定调节器的参数（Kp，Kd，Ki）。数 字PID调节器的参数整定除了确定以上的参数（Kp， Kd，Ki）外，还需要确定数字控制系统的采样周期T。 由于控制对象通常都有较大的时间常数，大多数情况 下，采用周期与控制对象的时间常数相比要小得多， 可以忽略不计，因此数字调节器的参数整定可以参考 模拟PID调节器参数整定的各种方法。数字PID控制 参数整定的过程就是，首先按照模拟PID控制参数的 整定方法来选择，然后在适当的调整，并考虑采样周 期对参数整定的影响。
8.1.3 数字PID控制器的改进
数字PID控制算法是一种普遍的控制规律， 人们在实践中不断的改进，使得PID控制算法 日臻完善。下面介绍几种数字PID的改进控制 算法如积分分离算法，不完全微分算法，微分 先行算法，带死区的PID算法等。 1、积分分离PID控制算法 2、不完全微分PID算法 3、 微分先行PID算法 4、带死区的PID控制方法
8.1.1 数字控制器的模拟化设计步骤
r (t )
e(t )
e* (t )
采样器 A/D
e(nT )
计算机
u (nT )
D/A
u * (t )
保持器
u (t )
被控制 对象
y (t )
典型计算机控制系统结构及其组成部分
采用模拟化设计的步骤大致如下：
（1）选取合适的采用周期T，并确定所采用的保持器 的类型（大多数情况下采用零阶保持器）； （2）将被控制对象模型改写为一阶或二阶系统模型 G0(s)； （3）以G0(s)为对象，用连续控制设计理论和方法 （波特图或者根轨迹）设计出满足系统性能指标的模 拟控制器D(s)； （4）将模拟控制器D(s)离散化为数字控制器D(z)； （5）验证以上所设计出的控制器是否满足指标要求。
8.2.3 达林控制算法
达林控制算法是基于极点配置方法，其实质是基 于控制器与对象零极点相消的一种设计思想。1968年 Dahlin提出了这种控制思想，被称为达林控制算法。 但是达林控制算法不同于传统的极点配置设计方法， 达林控制算法是先按控制系统的性能要求直接确定期 望的闭环模拟传递函数，进而在对其进行离散化，得 到期望的闭环Z域传递函数。最后将其带入到单位反 馈控制器中，就可以得到达林控制器的Z域传递函数。 达林控制器常用来控制具有延迟特性的一阶或二阶控 制对象，在实际的工程应用中有非常广泛的使用。但 是由于它是用控制完全抵消控制对象的零极点，故此 它不能用于含有不可抵消零极点的控制对象。
8.2 数字控制器的直接设计
8.2.1 数字控制器的直接设计步骤 数字控制器D(z)设计步骤可以归纳为： （1）根据控制系统的性能指标要求及其它约束， 如因果性、稳定性、准确性和快速性等确定控 制系统的闭环传递函数Φ(z)； （2）根据公式8.17确定控制器脉冲Z域传递函数 D(z)； （3）根据D(z)编制控制算法程序。
本章小结
在计算机控制系统中，控制器的设计决定了计算 机控制系统的性能。在实际应用中PID控制算法是一 种经久不衰的控制算法，但是由于实际的工况不同， 导致在实际应用中的控制器的PID参数调节比较困难。 本章介绍了几种比较常用的调节方法，可以根据实际 情况选择参数设计方法。随着，控制技术的发展近些 年也出现了一些先进的控制算法，如微分先行PID算 法等。对于一些常用控制算法，已经出现了各种各样 的PID运算子程序库，用户只要根据自己的需要调用 即可，有的子程序还可以通过组态的方法，选择不同 的调节规律。总之，PID调节方法是目前应用最广泛 的方式，同时也是最成熟的数字控制方法。