计算机控制系统-第三章资料
第三章 计算机系统分层结构
PF
CF
奇偶（偶/奇）
进位（是/否）
PE
CY
PO
NC
3．总线
所谓总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路， 它分时接收各部件送来的信息，并发送信息到有关部件。
由于多个部件连接在一组公共总线上，可能会出现多个部件争 用总线，因此需设置总线控制逻辑以解决总线控制权的有关问题。
总线分类:
CPU内部总线用来连接CPU内的各寄存器与ALU ; 系统总线用来连接CPU、主存储器与I/O接口，它通常包括 三组：数据总线、地址总线和控制总线。 按总线传送的方向可将总线分为单向总线和双向总线。
CPU是计算机的核心组成部分
3.1.1
CPU的组成
• 由算术逻辑部件ALU 、控制器、各种寄存器（寄 存器群）和CPU内部总线（连接部件） • 另：Cache
•
1．ALU部件
ALU的功能是实现数据的算术与逻辑运算 两个输入端口，参加运算的两个操作数，通常 来自CPU中的通用寄存器或ALU总线。 控制信号：ADD,SUB,OR,AND等 输出：运算结果
时序控制方式就是指微操作与时序信号之间采取何种关系，
它不仅直接决定时序信号的产生，也影响到控制器及其他部件的组 成，以及指令的执行速度。
1．同步控制方式
同步控制方式是指各项操作由统一的时序信号进行同步控制。 同步控制的基本特征是将操作时间分为若干长度相同的时钟 周期（也称为节拍），要求在一个或几个时钟周期内完成各个微 操作。在CPU内部通常是采用同步控制方式 。 同步控制方式的优点是时序关系简单，结构上易于集中，相应 的设计和实现比较方便。
计算机系统结构
系统的层次结构
★★
5层
翻译(编译器)
DCS系统的介绍
第三章 DCS系统的介绍多级计算机分布控制系统又称集散控制系统（DCS,distributed control system），是网络技术和控制技术结合的产物。
它是根据分布设计的基本思想，实现功能上分离，位置上分散，达到以分散控制为主，集中管理为辅。
3.1 DCS系统的定义DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control Systerm），在国内自控行业又称为集散控制系统。
即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。
在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。
3.2 DCS的组成集散控制系统DCS（Distributed Control Systerm）是基于“4C”技术（Computer Control Communicatiao CRT）在20世纪70年代中期出现的新型工业控制系统。
采用分布式的计算机系统结构，目的是为了减少风险，提高系统可靠性。
它将整个控制系统按照区域、功能和回路作适当分解，再通过总线或通讯网络将它们连接为有机整体。
1975年Honey-well公司推出了第一套DCS控制系统，首先被应用于石油化工行业。
自1975年以来，DCS控制系统的硬件和软件功能不断完善和强化，已经经历了三代，但从基本结构来看特性相同，可分解为三大基本部分。
（1）过程控制站过程控制站是集散控制系统与生产过程之间的界面，生产过程的各种过程变量和状态信息通过过程控制站转化为操作监视的数据，而操作的各种信息业通过过程控制站送到执行机构。
在过程控制装置内，进行模拟量与数字量的相互转换，完成各种控制算法的运算，以及对输入和输出量的数据处理等运算。
（2）操作站操作站是操作人员与集散控制系统的界面，操作人员通过操作站了解生产过程的运行状况，并通过他发出操作指令。
计算机控制系统4第三章 (2)
②量程 它是指所能转换的电压范围。如5V、10V等。
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
③转换精度 它是指转换后所得结果相对于实际值的准确
度。A/D转换器的转换精度取决于量化误差q、微分线性 度误差DNLE和积分线性度误差INLE 。 积分线性度误差INLE: 在满量程输入范围内，偏离理想转
A/D转换器
PUSH DS
STI MOV AX,DATA
MOV AX,250AH
INT 21H MOV DX,220H
MOV DS,AX
MOV DX,220H IN AL,DX;读数 MOV ADTEMP,AL
MOV AL,21H;发EOI 命令 OUT 20H,AL POP DS;恢复现场 POP DX POP AX IRET
A B C G2A VCC y0 y1 y2
G2B y3 G1 Y7 y4 y5
* 1 * * * 1 1 1 1 1 1 1 1 0 * * * * 1 1 1 1 1 1 1 1
1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1
地
y6
设计时，根据具体接口芯片的要求，AO、 A1用作端口地址。
A/D转换器
例 ： AD574与ISA总线前62根信号线（即PC/XT总线）的接口
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
74LS138 16芯译码器
• A.B.C为选择端 G1、G2A、G2B为允许端 G2=G2A+G2B
G1 G2 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
计算机控制系统复习资料(精简版 列出重点知识点)
第一章概论，讲述计算机控制系统的发展过程；计算机控制系统在日常生活和科学研究中的意义；计算机控制系统的组成及工作原理；计算机控制的特点、优点和问题；与模拟控制系统的不同之处；计算机控制系统的设计与实现问题以及计算机控制系统的性能指标。
1.计算机控制系统与连续模拟系统类似，主要的差别是用计算机系统取代了模拟控制器。
2.计算机系统主要包括：．A／D转换器，将连续模拟信号转换为断续的数字二进制信号，送入计算机；．D／A转换器，将计算机产生的数字指令信号转换为连续模拟信号(直流电压)并送给直流电机的放大部件；．数字计算机(包括硬件及相应软件)，实现信号的转换处理以及工作状态的逻辑管理，按给定的算法程序产生相应的控制指令。
3.计算机控制系统的控制过程可以归结为：．实时数据采集，即A/D变换器对反馈信号及指令信号的瞬时值进行检测和输入；．实时决策，即计算机按给定算法，依采集的信息进行控制行为的决策，生成控制指令；．实时控制，即D/A变换器根据决策结果，适时地向被控对象输出控制信号。
4.计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。
5.自动控制，是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。
6.计算机控制系统的特性系统规模有大有小系统类型多种多样系统造价有高有低计算机控制系统不断推陈出新7.按功能分类1)数据处理系统2)直接数字控制（DDC）3)监督控制（SCC）4)分散型控制5)现场总线控制系统按控制规律分类1)程序和顺序控制2)比例积分微分控制（PID）3)有限拍控制4)复杂控制5)智能控制按控制方式分类1)开环控制2)闭环控制9.计算机控制系统的结构和组成控制算法软件网络硬件11.硬件平台运算处理与存储部分：CPU，存储器（RAM，ROM，EPROM，FLASH-ROM，EEPROM以及磁盘等），时钟，中断，译码，总线驱动等。
输入输出接口部分：各种信号（模拟量，开关量，脉冲量等）的锁存、转换、滤波，调理和接线，以及串行通讯等。
第三章复习题计算机操作系统概论复习资料习题答案
第三章复习题计算机操作系统概论复习资料习题答案一、单项选择题1.多道程序设计是指（C）。
A.把一个计算问题的程序分成多个可独立执行的程序模块B.一个处理器上同时运行多个程序C.把多个计算问题同时装入主存储器并行执行D.每个用户同时编制多个程序2.进程队列是把（B）链接在一起而形成的。
A.进程B.进程控制块PCBC.程序D.数据3.把一个进程让出处理器，由另一个进程占用处理器的过程称为（C）。
A.进程转换B.进程阻塞C.进程切换D.进程撤销4.UNI某采用的进程调度算法是（D）。
A.先来先服务调度算法B.时间片轮转调度算法C.分级调度算法D.动态优先数调度算法5.一种能使作业平均周转时间最短的作业调度算法是（B）算法。
A.先来先服务B.计算时间短者优先C.响应比高者优先D.均衡调度6.程序是静止的，而进程是（A）的。
A.动态的B.活动的C.不动的D.顺序的5.操作系统把一些能完成特定功能、不可中断的过程称为（B）。
A.程序B.原语C.进程D.语句6.若某系统的进程调度采用优先级调度算法，则对具有相同优先级的进程经常又使用（A）算法。
A.先来先服务B.按优先级C.轮转法D.任何7.LRU页面调度算法总是选择（A）页面调出主存储器。
A.最近最久未被使用B.在贮存中驻留时间最长的C.最近被访问的次数最少的D.最先被装入主存储器的8.原语是操作系统中用来完成特定功能的程序模块，它们的执行是（D）的。
A.可并发B.可交叉C.可被中断D.不可被中断9.下列对进程的属性描述错误的是（D）。
A.进程具有动态性B.进程可以并发执行C.进程具有等待态、就绪态和运行态三种基本状态D.多个不同的进程不可以包含相同的程序10.一个作业被选中装入主存储器后，系统就为该作为创建一个（A）。
A.进程B.文件C.作业D.程序11.作业调度选中了一个作业且把它装入主存储器时就为该作业创建了一个进程，该进程（C）。
A.立即可占用处理器运行B.应排入等待队列等待分配外围设备C.就排入就绪队列等待分配处理器D.应排入等待队列等待分配处理器12.进程在执行过程中状态会发生变化，然而下列变化是不可能发生的（C）。
计算机控制系统课后答案 (3)
计算机控制系统课后答案问题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技术对物理过程或机械设备进行监控、控制和管理的系统。
它由计算机硬件、软件和工程配套设备等多个组成部分构成。
计算机控制系统具有实时性好、反应速度快、准确性高等特点，广泛应用于各种工业自动化领域。
问题2：计算机控制系统的组成部分有哪些？计算机控制系统由以下几个部分组成：1.传感器和执行器：传感器用于感知物理过程的状态和参数，并将其转换为电信号，以便计算机能够处理。
执行器根据计算机的指令来执行控制动作，控制物理过程或机械设备的运行。
2.计算机硬件：包括中央处理器（CPU）、内存、输入输出接口等。
计算机硬件负责接收传感器采集的数据，并根据预设的算法进行处理和判断，进而控制执行器的动作。
3.计算机软件：包括控制算法、界面程序等。
控制算法根据输入的传感器数据进行计算和判断，生成相应的控制指令。
界面程序提供控制系统的人机交互界面，使操作员能够对系统进行监控和控制。
4.工程配套设备：包括可编程逻辑控制器（PLC）、仪表仪器等。
这些设备与计算机系统相连，作为中间装置，用于完成不同领域的控制任务。
问题3：计算机控制系统的工作原理是什么？计算机控制系统的工作原理是通过传感器采集物理过程的状态和参数，将其转换为电信号输入到计算机系统中。
计算机根据预设的控制算法，对输入的数据进行处理和判断，生成相应的控制指令。
这些控制指令通过输出接口发送给执行器，执行器根据指令来执行相应的控制动作，从而实现对物理过程或机械设备的控制。
计算机的工作过程可以理解为以下几个步骤：1.信号采集：传感器采集物理过程的状态和参数，并将其转换为电信号。
2.信号处理：计算机系统接收传感器的电信号，对其进行滤波、放大、数字量化等处理，以获取准确的数据。
3.控制计算：根据输入的数据，计算机系统进行控制算法的计算和判断，生成相应的控制指令。
4.控制输出：控制指令通过输出接口发送给执行器，执行器根据指令来执行相应的控制动作。
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。
(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)。
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2023计算机控制系统（李华著）课后答案下载2023计算机控制系统（李华著）课后答案下载
本书是300MW火力发电机组丛书的第四分册,主要介绍300MW火力发电机组普遍应用的计算机分散控制系统(DCS)。
全书共分十一章,分别叙述了分散控制系统的`基本结构与特点、主要硬件、软件系统、通信网络,以及在300MW火电机组上实现的数据采集与监控系统、协调控制系统、炉膛安全监控系统、汽轮发电机数字电液控制系统、给水泵控制系统和旁路控制系统等。
计算机控制系统（李华著）：内容提要
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计算机控制系统（李华著）：图书目录
前言
第一章概论
第一节火力发电厂生产过程的特点与控制要求
第二节火力发电厂生产过程自动化的历史概况
第三节计算机控制系统的基本组成
第四节计算机控制系统的基本类型
第五节计算机控制系统的基本要求
第二章分散控制系统(DCS)的结构与特点第一节分散控制系统概述
第二节典型分散控制系统的结构
第三节分散控制系统的结构分析
第四节分散控制系统的特点
第三章分散控制系统的主要硬件
第一节过程控制设备
第二节人机接口设备
...。
计算机控制技术及工程应用复习资料
一、第一章1）计算机控制系统的监控过程步骤a .实时数据采集--对来自测量变送器的被控量的瞬时值进行采集和输入 ；b .实时数据处理--对采集到的被控量进行分析、比较和处理，按一定的控制规律运算，进行控制决策； c.实时输出控制--根据控制决策，适时地对执行器发出控制信号，完成监控任务；2）按控制方案来分，计算机控系统划分成那几大类？数据采集系统（DAS ） 操作指导控制系统(OGC) 直接数字控制系统（DDC ） 监督计算机控制系统（SCC ） 分散控制系统分散控制系统 （DCS ） 现场总线控制系统（FCS ）3）计算机控制装置种类 可编程控制器；可编程控制器； 可编程调节器；可编程调节器； 总线式工控机；总线式工控机； 单片微型计算机；单片微型计算机； 其他控制装置其他控制装置4）计算机控制系统与常规仪表控制系统的主要异同点是什么？同：1）计控系统是由常系统演变而来的； 2）两者的结构基本相同异：1）计控系统中处理的信号有两种：模拟信号和数字信号。
而常系统处理的只有模拟信号2）计控系统具有智能化3）计控系统有软件也有硬件，而常系统只有硬件二、第二章1）4 位 D/A 转换器为例说明其工作原理假设D3、D2、D1、D0全为1，则BS3、BS2、BS1、BS0全部与“1”端相连。
根据电流定律，有：由于开关 BS3 ~ BS0 的状态是受要转换的二进制数的状态是受要转换的二进制数 D3、D2、D1、D0 控制的，并不一定全是“1”。
因此，可以得到通式：考虑到放大器反相端为虚地，故：选取 R fb = R ，可以得到：对于 n 位 D/A 转换器，它的输出电压V OUT 与输入二进制数B( Dn-1~ D0) 的关系式可写成：的关系式可写成：结论：可见，输出电压除了与输入的二进制数有关，还与运算放大器的反馈电阻 Rfb 以及基准电压VREF 有关。
2）D/A 转换器性能指标是（1）分辨率 是指 D/A 转换器能分辨的最小输出模拟增量。
第三章 计算机软件复习资料
第三章计算机软件【知识点1】计算机系统的概念(1) 计算机系统的基本组成：①计算机硬件：组成计算机各种物理设备的总称②计算机软件：是指示计算机完成特定任务的，以电子格式存储的程序、数据和相关的文档。
程序：计算机如何完成任务逐步执行的命令；数据：程序所处理的对象及处理过程中使用的参数；文档：程序开发、维护和使用所涉及的资料。
(2)软件的三层含义（从科学概念上讲）：①个体含义：即上面所说的计算机系统中的程序、规程、规则及其文档。
②整体含义：指在特定计算机系统中所有个体含义下的软件的总体。
③学科含义：即指软件在研究、开发、维护以及使用中所涉及的理论、方法、技术所构成的学科，在这一意义上称为软件学。
【典型例题】55．计算机软件指的是能指示计算机完成特定任务的、以电子格式存储的程序、______和相关的文档的集合。
【知识点2】软件的分类从应用的角度出发，通常将软件分为：系统软件、应用软件(1) 系统软件①系统软件：是给其他程序提供服务的程序的集合.（如各种操作系统、编译程序、磁盘清理程序等）②系统软件的主要特征：与计算机硬件系统有很强的交互性，对计算机的硬件资源进行统一的控制、调度、管理。
具有通用性，任何计算机系统必不可少。
购买计算机时，厂商必须提供一些基本的系统软件(2)应用软件①应用软件：泛指专门用于解决各种具体应用问题的软件。
②应用软件分类：按软件的开发方式和适用范围分为：通用应用软件：可以在许多行业和部门共同使用如：word、excel、绘图软件、媒体播放软件定制应用软件：按照不同领域用户的特定应用要求而专门设计的软件如：某大学的教务管理系统、某超市的销售系统③主要通用应用软件类别和功能【典型例题】8．下列软件中，_____是专门的网页制作软件。
A ．FrontPage 2000B ．Visual BASIC 6.0 C ．Excel 2000D ．PowerPoint 2000 11．在计算机的软件分类中，应用软件和系统软件的相互关系是______A ．前者以后者为基础B ．后者以前者为基础C ．每一类都不以另一方为基础D ．每一类都以另一方为基础11．在计算机系统中，对计算机各类资源进行统一管理和调度的软件是_______。
计算机系统结构第三章自考练习题答案---文本资料
第三章总线、中断与输入输出系统历年真题精选1. 通道程序执行结束后引起的中断是（B ）。
A. 外中断B. I/O 中断C. 程序性中断D. 机器校验中断2．磁盘外部设备适合于连接到（ B ）。
A. 字节多路通道B. 数组多路通道或选择通道C. 选择通道或字节多路通道D. 数组多路通道或字节多路通道3.总线控制机构为解决N 个部件使用总线时优先次序的裁决，集中式定时查询，需外加控制线线数为（D ）。
A．3 B. N+2 C. 2N+1 D. 2+[log 2 N]4.尽管中断响应次序由硬件排队器固定好，但中断实际处理完的次序是可以通过（系统软件）修改各中断级处理程序的（中断屏蔽）位，而动态改变。
5.在满足通道设计流量不低于设备工作时的最大流量时，为使微观上不丢失设备信息，可以加设（数据缓冲器）或动态提高响应的（优先级）来弥补。
6.总线控制方式有哪三种？各需要增加几根用于总线控制的控制线？并说明每种方式优先级的灵活性。
（P64-65 ）7.(1)20,20,25,40,40,100 us 2)200 B/ms 3) 5 us )8.（ 1） 1-3-4-2同步强化练习一、填空题。
1. 中断响应就是允许其中断 CPU （ 包括保存（断点及其现场响应 ）硬件和中断（ 处理平衡 ）软 高 ）速设备，其通道“数据宽度”为（ 定长设备控制器 ）及输入输出操作有关的 （软硬件 ）。
）式控制，分散在各部件的称（ 分布 ） 程序员 ）安排， I/O 系统设计主要解决）上的巨大差异。
现行程序 ）运行，转去对该请求进行预处理，），调出有关处理该中断服务程序，准备运行。
2. 中断系统软硬件功能分配实质是中断（ 件的功能分配。
3. 数组多路通道适用于连接多台（块 ）。
4. 输入输出系统包括输入输出设备、 （5. 总线控制机构集中在一处的称（ 集中 式控制。
6. 多数低性能单用户计算机的输入输出由（ CPU 、主存和 I/O 设备在（ 速度7. 信息在总线上的双向传输有（ 半 ）双向和（ 全）双向两种。
计算机控制系统---第三章
的z变换。
解：
另一种由F(s) 求取F(z) 的方法是留数计算方法。本书对此不予讨论
利用MATLAB软件中的符号语言工具箱进行F(s)部分 分式展开
已知
，通过部分分式展开法求F(z) 。
MATLAB程序：
F=sym(′(s+2)/(s*(s+1)^2*(s+3))′)； %传递函数F(s)进行符号定义
即得到
3.4.4 干扰作用时闭环系统的输出
根据线性系统叠加定理，可分别计算指令信号和干扰信号作用下的输出响应。
G(z)
Z
1
esT s
G1(s)G2 (s)
R(s)单独作用时的 系统输出[N(s)=0]
干扰单独作用时的 系统输出[R(s)=0]
共同作用时的系 统输出
图3-13 有干扰时的计算机控制系统
图3-10采样控制系统典型结构
一般系统输出z变换可按以下公式直接给出：
C(z)
前向通道所有独立环节z变换的乘积 1闭环回路中所有独立环节z变换的乘积
3.4.3 计算机控制系统的闭环脉冲传递函 数
1. 数字部分的脉冲传递函数
控制算法，通常有以下两种形式：
差分方程
脉冲传递函数D(z)
(z变换法)
连续传递函数
2. 由脉冲传递函数求差分方程
z反变换
z反变换
3.4.1 环节串联连接的等效变换
1. 采样系统中连续部分的结构形式
并不是所有结构都能写出环节的脉冲传递函数
3.4.1 环节串联连接的等效变换
2. 串联环节的脉冲传递函数
3.4.1 环节串联连接的等效变换
3. 并联环节的脉冲传递函数
根据叠加定理有：
DDC 直接数字控制器控制系统
资料仅供参考
五 直接数字控制DDC系统的优点
• 9．改善居住条件
• 许多大楼的所有者使用DDC系统以鼓 励租期已到的客户留在大楼中，当客 户看到他们住处具有成效管理系统时， 他们对大楼就更满意。
资料仅供参考
五 直接数字控制DDC系统的优点
资料仅供参考
第三章直接数字控制器控制系统
• 应知：
• 1．了解直接控制器工作原理。 • 2．掌握Excel 5000集散控制系统网络结构和
总线结构。 • 3．能正确选择Excel 500控制器模块。
• 应会：
• 1．熟悉Excel 50和Excel 500控制器硬件连接 方式。
• 2．熟悉Excel 50控制器面板操作。
• 可编程模块化控制器是最灵活、功能最强 的DDC 设备。它具备通信功能，控制程序 可根据要求进行编写或修改，在系统设计 和使用中，主要掌握DDC 的输入和输出的 连接。
资料仅供参考
三 直接数字控制器的结构模拟量输入（AI）
• 2 数字量输入（DI）
资料仅供参考
五 直接数字控制DDC系统的优点
• 1．简化操作
• 1) 直接数字控制DDC系统是建筑物管理的有 力工具，它的操作系统可方便地管理一个或多 个岗位，可及时按客户要求或程序要求作出反 应，DDC系统允许控制器在操作时间内同时具 有其它功能，这一点是区别于传统系统的。
• 2) DDC系统可以单个终端获得整个建筑操作 的所有信息，这就具有很强的故障诊断能力。
• 1 对现场设备进行周期性的数据采集。 • 2 对采集的数据进行调整和处理（滤波、
放大、转换）。 • 3 对现场设备采集的信息进行分析和运
第三章_计算机控制系统的数学描述2(差分方程_脉冲传递函数)
对第1种情况：
Y1 ( z ) R( z )G1 ( z ) Y ( z ) Y1 ( z )G2 ( z ) Y ( z) R( z)G1 ( z)G2 ( z)
Y1 (s) G1 (s) R( z ) Y (s) Y1 ( z) G2 ( s) Y1* (s) R( z )G1* (s) * * Y (s) Y1 ( z) G2 ( s)
y (k ) ai y (k i ) b j r (k j )
i 1 n j 0 n m
Y ( z ) ai z iY ( z ) b j z j R( z )
i 1 j 0
m
Y ( z) G( z) R( z )
m
1 ai z i
1 eTs G p (s) 1 G ( z ) Z G ( s ) Z G p (s) (1 z ) Z s s
什么是零阶保持环节？即保持一个采样周期的采样信号， 如图3.6所示。
us (t )
T
o
t
o
t
us (t T )
§3.2 差分方程
连续系统的动态过程，用微分方程来描述； 离散系统的动态过程，用差分方程来描述。
1、差分方程的一般形式 系统的输出Z传递函数与系统输入Z传递函数之比，当初 始条件为零时，称为系统的Z传递函数。一般可表示为
Y ( z ) b0 b1 z 1 b1 z 2 bm z m R( z ) 1 a1 z 1 a2 z 2 an z n
y(k ) y(k 1) r (k ) 2r (k 2)
设初始条件 y(0) 2 ，求
微型计算机控制系统课件第3章 输入输出接口及输入输出通道
除缓冲器和锁存器外，还有一类既有缓冲功能又有锁存功 能的器件，Intel公司8255A可编程并行I/O扩展接口芯片就是 这样的器件。8255A与工业控制计算机（ISA）总线的连接如 图3-5所示。8255A有三个可编程的8位输入输出端口A、B和 C，内部有一个控制寄存器。通过向控制寄存器写入控制字定 义A、B、C端口的数据传输方向（输入或输出）。图中 ATF16V8作译码器用。
数字量输入接ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原理图
数字量输出接口原理图
输入输出接口设计
输入接口是输入通道与工业控制机总线之间的桥梁，输出接口是输出通道与工业控制机总线之间 的桥梁。下图是由缓冲器和译码器组成的数字量输入接口示例，以及锁存器和译码器组成的数字量输 出接口示例。
数字量输入接口示例
数字量输出接口示例
输入输出接口设计
S1=/A9+/A8+A7+A6+A5+A4+A3+A2 Y0=AEN+S2
输入输出接口与输入输出通道 数据信息的输入输出控制方式 数字量/模拟量输入输出通道的基本组成
基于板卡的输入输出接口与通道的设计
基于计算机通讯接口的输入输出接口与通道的 设计
计算机控制复习
1.计算机控制系统由硬件和软件两大部分组成。
软件由系统软件和应用软件两部分组成。
硬件包括哪些内容。
2.计算机控制系统的四种类型的信号及位置，结合图能够进行说明。
3.控制的过程通常被分为实时数据采集、实时控制决策、实时控制输出。
4.能够区分实时、在线、离线的概念。
5.计算机控制系统的分类及主要特点。
（明确以什么分类，各个分类又有哪些内容。
）6.分散控制系统的特点。
（分散控制，集中管理）7.按照被控对象的规模，参加控制的计算机可被分为单片微型计算机、可编程逻辑控制器（PLC）、STD总线工业控制机、工业PC机。
8.嵌入式的概念。
9.大型火电机组过程计算机控制的主要功能系统。
10.火电厂热工自动化发展前景。
11.能说明常规控制系统、计算机控制系统、分散控制系统、现场总线控制系统、厂级监控系统的概念和内涵，并能说明这些系统之间的主要区别。
12.集散控制系统和现场总线控制系统有什么区别和联系。
第二章：计算机控制系统的硬件基础1.计算机理论的三个层次。
2.冯·诺依曼(Von Neumann)计算机由5个组成部分构成，他们是？系统总线（内部总线）有那些？3.能够区分微处理器、微机、微机系统的概念，多板机、单板机、单片机的概念。
4.能够区分接口和端口。
5.计算机与外设之间的数据传送方式有程序控制方式(分为无条件传送方式和条件传送方式查询方式)、中断方式和DMA(Direct Memory Access，直接存储器存取)方式。
6.OPC的概念。
7.能说明PC总线、ISA总线、PCI总线的关系和特点。
8.能说明I/O接口有那些实现方式及功能。
9.过程通道的概念、功能、分类10.采样的概念、香农定理的内容，为什么要对输入输出信号进行保持、简述什么是零阶保持器。
11.量化、量化过程、量化单位、量化误差。
12.为什么要使用采样保持器。
13.能解释逐次逼近式A/D转换器的原理，并能计算具体的逐次逼近过程。
14.模拟量输入通道分辨率、精度的概念。
计算机科目三谱子
计算机科目三谱子第一章：计算机基本知识计算机是一种能够执行人类所设计的指令，并能够完成一系列复杂的计算和处理任务的电子设备。
它由硬件和软件两部分组成，硬件是计算机的物理部分，包括主板、CPU、内存、硬盘等；软件是控制硬件工作的程序和数据。
1.1 计算机的组成1.1.1 CPUCPU（Central Processing Unit）是计算机的核心部件，它承担着执行程序指令和进行数据处理的任务。
CPU的性能直接关系到计算机的运行速度。
1.1.2 内存内存（Memory）是计算机用来存储数据和程序的地方，它分为RAM（Random Access Memory）和ROM（Read-Only Memory）两种。
RAM是临时存储，当计算机断电时数据会丢失；ROM是只读存储，其中存储了计算机的启动程序和固化程序，不会因为断电而丢失。
1.1.3 硬盘硬盘是存储程序和数据的地方，它可以保存数据长期不丢失。
硬盘的容量越大，可以存储的数据越多。
1.1.4 显卡显卡是计算机的图形输出部分，它负责计算机屏幕上的图像显示。
好的显卡可以提高计算机的图形处理性能。
1.1.5 主板主板是计算机的中枢，它连接了计算机的各种硬件设备，是计算机的命脉。
1.2 计算机的工作原理计算机的工作原理主要包括数据输入、数据处理、数据输出和存储。
1.2.1 数据输入数据输入是用户通过输入设备将数据输入到计算机中，如键盘、鼠标、摄像头等。
1.2.2 数据处理数据处理是计算机根据程序指令进行的计算和处理任务，包括算术运算、逻辑运算、数据传输等。
1.2.3 数据输出数据输出是计算机将处理结果通过输出设备输出给用户，如显示器、打印机等。
1.2.4 存储存储是将数据和程序保存在计算机的硬盘或内存中，以便长期使用。
1.3 计算机的分类根据用途和规模的不同，计算机可以分为超级计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机等。
1.4 计算机的发展历史计算机起源于20世纪40年代，经过几十年的发展，如今的计算机已经成为人们日常生活和工作中不可缺少的工具。
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3.2 Z变换
Z变换的定义 Z变换的性质和定理
求Z变换的方法
13
3.2.1 Z变换的定义
f(t)的采样信号 f *(t) f (kT ) (t kT ) k 0
拉氏变换
F*(s) f (kT )ekTs k 0
在拉氏变换中引入新复变量
从而有
z eTs
F
(z)
F*(s)
|
初始条件为y[0]=0, r[n]=1. 解： y[n] =0.6y[n-1]+r[n]
n=1, y[1]= 0.6y[0]+r[1]=1 n=2 , y[2]= 0.6y[1]+r[2]=1.6 n=3 , y[3]= 0.6y[2]+r[3]=1.96 ……
10
练习：
已知离散系统的差分方程 y[n]-2y[n-1]=r(k)
重根
y f [k] l11k k m1 l21k k m2 lm1k
l k
m1 m1
lN Nk
4
2. 差分方程的求解
差分方程的求解方法包括经典法、迭代法、z变换法 ✓差分方程的经典解法 （2）非齐次方程的一个特解yp[k]
输入函数r[n]形式
特解形式
λn （指数 函数）
nm（多项式） λ不是方程的特征根 单根
（2）时移性质
左位移定理（超前定理）：Z
[x[n
n0 ]]
z n0
X
(z)
n0 1
zk
x[k ]
k 0
右位移定理（延迟定理）： Z [x[n n0 ]] zn0 X (z)
6
例 3.1
求解差分方程 y[n]+3y[n-1]+2y[n-2]=2nu[n]
初始条件为y[0]=0, y[1]=2.
7
练习：
求解差分方程 y[n]-5y[n-1]+6y[n-2]= 2nu[n]
初始条件为y[1]=5, y[2]=9.
8
2. 差分方程的求解
✓差分方程的求解方法包括经典法、迭代法、z变换法 ✓差分方程的迭代解法
1
za
Z
[e j0nu[n]]
1 1 e j0 z 1
Z
[e
j0nu[n]]
1
1 e j0
z 1
z e j0 1 z e j0 1
Z [cos[0n]u[n]]
1 2
1
1 e j0
z 1
1
1 e j0
z 1
z(z cos0 ) z2 2z cos0 1
z 1 19
3.2.2 Z变换的性质和定理
λ是方程的特征根 (m-1)重根
pmnm+pm-1nm-1+…+p1n+p0 pλn
p1nλn+p0λn pm-1nm-1λn+pm-2nm-2λn+…+p0λn
5
2. 差分方程的求解
差分方程的求解方法包括经典法、迭代法、z变换法 ✓差分方程的经典解法 （3）差分方程的全解
y[k] y f [k] yp[k]
Z [ax1[n] bx2[n]]
(ax1[n] bx2[n])zn n
ax1[n]zn bx2[n]zn
n
n
aX1(z) bX2 (z)
18
例3.5 利用Z变换的性质，求余弦函数
cos[0n]u[n]
1 2
(e
j0n
e
j0n
)u[n]
的Z变换
解： 已知
Z
[anu[n]]
1
1 az
s
1
ln
z
f (kT )zk
T
k 0
14
3.2.1 Z变换的定义
离散序列x[n]的Z变换定义为: X (z) x[n]zn n
✓ Z变换实际是一个无穷级数形式，它必须是收敛的。 就是说，极限
lim x[n]zn
n n
存在时， x[n]的Z变换才存在。
✓ Z变换常记为 Z [x[n]] X (z)
如果已知系统的差分方程和输入值序列，则在给定 输出值序列的初始值之后，就可以利用迭代方法计算出 任何时刻的输出值。 原理：根据初始条件(边界条件)，逐步递推计算出后面 各时刻的输出，即由前一时刻的已知结果，递推出后一 时刻的待求值。
9
例 3.2
已知离散系统的差分方程 y[n]-0.6y[n-1]=r[n]
✓ 连续时间函数与相应的离散时间函数具有相同的Z变 换，即
Z [x(t)] Z [x[n]] X (z)
15
例3.3 求下列离散序列的Z变化及收敛域，其中a为任意复常数
(1) Z [ (t)] [k]zk 1
k 0
(2)
Z
[u(t)]
k 0
z
k
1
1 z
1
z 1
(3) Z [at Tu(t)] Z [anu[n]]
ak zk k 0
1 1 az1
za
16
例3.4求下列离散序列的Z变化及收敛域，其中a为任意复常数
x[n] anu[n 1]
X (z) anu[n 1]zn n
1
an zn
n
ak zk
k 1
a1z 1 a1z
z
za
za
17
3.2.2 Z变换的性质和定理
（1）线性性质
证明：
Z [ax1[n] bx2[n]] aX1(z) bX2(z)
2
1. 差分方程的一般概念
✓ 输入序列
r=r[k]={r[0],r[1],r[2],…} ✓输出序列
c=c[k]={c[0],c[1],c[2],…} ✓系统的输入与输出之间可以用线性常系数差分方程来描述，即
N
M
c[n] aic[n i] bjr[n j]
i1
j0
其中，aj，bj是由系统物理参数确定的常数。方程的求解方法包括经典法、迭代法、z变换法 ✓差分方程的经典解法 （1） 对应齐次方程的通解
齐次方程 y[n] a1y[n 1] aN y[n N ] 0
特征方程 N a1 N1 an1 an 0
单根
y f [k] l11k l22k lN Nk
初始条件为y[0]=0, r[k]={1,0,1,0,1,0,…}.
11
Matlab程序 clear; clc; ck=0;rk=1; for k=1:10
ckplus1=2*ck+rk; a=num2str(k); b=num2str(ckplus1); c=['y(' a ')=' b]; disp(c) rk=1-rk; ck=ckplus1; end
第三章 线性常系数差分方程
3.1 线性常系数差分方程 3.2 z变换
3.3 z反变换
3.4 用z变换求解线性常系数差分方程
1
3.1 线性常系统差分方程
在离散系统中，用差分方程、脉冲传递 函数和离散状态空间表达式三种方式来描述表 示输出和输入信号关系的数学模型。
差分方程的一般概念 差分方程的求解