计算机控制技术与系统仿真答案

第一章绪论

1.什么是计算机控制系统？它主要有哪几部分组成？各部分的作用是什么？

计算机控制系统是利用计算机（包括其他多种控制器）来实现生产过程或运动对象自动控制的系统。

计算机控制系统主要由控制系统和被控生产过程对象两大部分组成。控制系统又包括硬件和所匹配的软件。

2.简述计算机控制系统的控制过程。

实时数据采集：利用检测、变送装置，实时地对被控制量的瞬时值进行采集和输入。

实时控制决策：对采集、输入的数据进行比较、分析和处理，并按照预定的控制策略（算法）进行运算，产生决策信号。

实时控制输出：根据决策信号实时控制执行机构，实现对被控制对象的控制任务。

3.计算机控制系统的典型形式有几种？各有什么特点？

(1)操作指导控制系统QICS: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DDCS：优点:实时性好、可靠性高和适应性强。(3)监督控制系统SCCS：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)计算机集成制造系统

4.试列举计算机控制系统的最新发展趋势，说明研究计算机控制系统的重要性。

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价比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛，并逐渐向智能化、网络化和集成化的方向发展。

5.略

6.略

第三章硬件设计基础

1.请说出计算机控制系统常用的主控制器有哪些？各有什么特点？

在计算机控制系统中，常用主控制器包括：工业控制计算机（IPC）、可编程序控制器（PLC）、智能工业调节器、数字信号处理器（DSP）、单片机（MCU)、ARM处理器等。IPC:性能可靠、软件丰富、价格低廉。PLC:可靠性高，抗干扰嫩力强，硬件配套齐全，功能完善，易学易用：系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造；体积小，重量轻，能耗低。智能工业调节器：测控精度高，抗干扰性能强，功能完备，操作简单。数字信号处理器DSP；单片机；ARM处理器：性能高、成本低、耗能省

2.总线可分为哪几类？分别用于什么场合？试各举几个。

总线按功能和规范可分为三大类型：片总线、内总线和外总线。

片总线：是把各种不同的芯片连接在一起构成特定功能模块的信息传输通路。

内总线：是微机系统中各插件之间的信息传输通路。

外总线：是微机系统之间或微机系统与其他系统之间信息传输的通路，它用于设备一级的互联。

3.计算机控制系统的开关量输出信号分别用于控制什么对象？试举例说明。

控制开关器件的闭合、断开、亮灭等，如指示灯、继电器等。

4.试用AEN(DMA地址使用信号，高电平有效)信号、地址信号A0~A9、74HCT138芯片，以及其他门电路，搭建一个地址译码电路，可寻址的地址分别为3A0H~3A7H.

5.试用PCI-1710HG总线工业板卡实现模拟量采集。画出接口电路原理图，并画出A/D转换程序。

6.用ADC0808测量某罐温度，其温度波动范围20~50°C，线性温度变送器输出0~5V，试求测量该温度的分辨率和精度。

7.数字量过程通道由哪几部分组成？各部分作用分别是什么？

数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道。数字量输入通道是把外界生产过程的开关状态信号或数字信号送至计算机进行处理，简称DI通道。主要由输入调理电路、输入缓冲器、输入地址译码电路等组成。数字量输出通道是把计算机或微处理器送出的数字信号（开关信号）传送给开关器件，简称DO通道。主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。

8.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。

9.在数据采样系统中，是不是所有的输入通道都需要采样保持器？为什么？

不是，对于输入信号变化很慢，如温度信号；或者A/D转换时间较快，使得在A/D转换期间输入信号变化很小，在允许的A/D转换精度内，就不必再选用采样保持器。