计算机控制系统作业参考答案
《计算机控制系统》第二次作业答案
《计算机控制系统》第二次作业答案你的得分：100.0完成日期：2018年09月10日01点51分说明：每道小题选项旁的标识是标准答案。
一、单项选择题。
本大题共16个小题，每小题3.0 分，共48.0分。
在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.（）是将生产过程工艺参数转换为电参数的装置。
A.传感器B.A/D转换器C.D/A转换器D.互感器2.在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道是（）。
A.接口B.过程通道C.模拟量输入通道D.开关量输入通道3.所谓量化，就是采用一组数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为（）。
A.模拟信号B.数字信号C.程序代码D.量化代码4.数控系统一般由输入装置、输出装置、控制器和插补器等四大部分组成，这些功能都由（）来完成。
A.人B.生产过程C.计算机D.实时计算5.外界干扰的扰动频率越低，进行信号采集的采样周期应该越（）。
A.长B.短C.简单D.复杂6.数字PID控制器是控制系统中应用最为广泛的一种控制规律，其中能迅速反应误差，从而减小误差，但不能消除稳态误差的是（）。
A.微分控制B.积分控制C.比例控制D.差分控制7.在计算机控制系统中，PID控制规律的实现必须采用数值逼近的方法。
当采样周期短时，用求和代替积分、用后向差分代替微分，使模拟PID离散化变为（）。
A.微分方程B.差分方程C.积分方程D.离散方程8.香农采样定理给出了采样周期的上限，采样周期的下限为计算机执行控制程序和（）所耗费的时间，系统的采样周期只能在Tmin和Tmax之间选择。
A.输入输出B.A/D采样时间C.D/A转换时间D.计算时间9.在有交互作用的多参数控制系统中，振铃现象有可能影响到系统的（）。
A.可靠性B.稳定性C.经济性D.通用性10.在实际生产过程中，因为前馈控制是一个（），因此，很少只采用前馈控制的方案，常常采用前馈－反馈控制相结合的方案。
A.开环系统B.闭环系统C.稳定系统D.不稳定系统11.软件是工业控制机的程序系统；其中面向控制系统本身的程序，并根据系统的具体要求，由用户自己设计的软件称作（）。
计算机控制系统课后习题答案
1-1 什么是计算机控制系统？画出一个实际计算机控制系统原理结构图，并说明一个计算机控制系统由哪些部分组成及各部分的作用。
利用计算机参与控制的系统称为计算机控制系统。
1-2 简述计算机控制系统的控制过程。
实时数据采样实时计算控制量实时控制实时管理1-3 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，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：生产过程和计算机系统直接连接，并接受计算机直接控制的方式称为在线或联机方式。
(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的方式叫做“脱机”方式或“离线”方式。
1-4 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？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。
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。
(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)。
(4)生产过程装置a.测量变送单元：为了测量各种参数而采用的相应检测元件及变送器。
b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构。
1.5 计算机控制系统的软件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。
系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。
系统软件包括：a.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等；b.诊断系统：指的是调节程序及故障诊断程序；c.开发系统：包括各种程序设计语言、语言处理程序(编译程序)、服务程序(装配程序和编辑程序)、模拟主系统(系统模拟、仿真、移植软件)、数据管理系统等；d.信息处理：指文字翻译、企业管理等。
计算机控制系统题目(含答案)
n=v-j+q=2 对单位速度输入信号，选择
e (z)
1 (z)
v j
(1 ai z1 )(1
z 1 )q F1( z)
(1
z 1 )2 (1
f11z 1 )
i1
( z )
z
d
i1
(1 bi z 1 )F2 ( z)
(1
z 1 )( f21z 1
f 22 z 2 )
VOUT1 为单极性输出，若 D 为输入数字量，VREF 为基准参考电压，且为 n 位 D/A 转换器，则有
VOUT1
VREF
D 2n
VOUT2 为双极性输出，且可推导得到
VOUT2
(
R3 R1
VREF
R3 R2
VOUT1 )
VREF
(
D 2 n 1
1)
14、三相步进电机有哪几种工作方式？分别画出每种工作方式的各相通电顺序和电压波形图。（6 分）
步轨迹图，并标明进给方向和步数。[8 分]
（1） 插补计算过程如下表（4 分）
步数 偏差判别 坐标进给
偏差计算
坐标计算
终点判断
起点
F0=0
x0=0,y0=5
1
F0=0
-x
F1=F0-2x0+1=-9
x1=x0-1=4,y1=0
2
F1<0
+y
F2=F1+2y1+1=-8
x2=4,y2=y1+1=1
3
F2<0
对于三相步进电机则有单相三拍(简称单三拍)方式、双相三拍(简称双三拍)方式、三相六拍工作方式。 单三拍工作方式各相的通电顺序为：A→B→C→A→…，各相通电的电压波形：
(完整版)《计算机控制系统》课后题答案-刘建昌等科学出版社
第一章计算机控制系统概述习题与思考题1.1什么是计算机控制系统?计算机控制系统较模拟系统有何优点？举例说明。
解答：由计算机参与并作为核心环节的自动控制系统，被称为计算机控制系统.与模拟系统相比，计算机控制系统具有设计和控制灵活，能实现集中监视和操作,能实现综合控制，可靠性高，抗干扰能力强等优点。
例如，典型的电阻炉炉温计算机控制系统，如下图所示：炉温计算机控制系统工作过程如下：电阻炉温度这一物理量经过热电偶检测后，变成电信号（毫伏级），再经变送器变成标准信号（1—5V或4—20mA）从现场进入控制室;经A/D转换器采样后变成数字信号进入计算机，与计算机内部的温度给定比较，得到偏差信号，该信号经过计算机内部的应用软件，即控制算法运算后得到一个控制信号的数字量,再经由D/A转换器将该数字量控制信号转换成模拟量；控制信号模拟量作用于执行机构触发器，进而控制双向晶闸管对交流电压（220V）进行PWM调制，达到控制加热电阻两端电压的目的;电阻两端电压的高低决定了电阻加热能力的大小,从而调节炉温变化，最终达到计算机内部的给定温度。
由于计算机控制系统中，数字控制器的控制算法是通过编程的方法来实现的，所以很容易实现多种控制算法，修改控制算法的参数也比较方便。
还可以通过软件的标准化和模块化，这些控制软件可以反复、多次调用。
又由于计算机具有分时操作功能，可以监视几个或成十上百个的控制量，把生产过程的各个被控对象都管理起来,组成一个统一的控制系统，便于集中监视、集中操作管理。
计算机控制不仅能实现常规的控制规律，而且由于计算机的记忆、逻辑功能和判断功能，可以综合生产的各方面情况，在环境与参数变化时,能及时进行判断、选择最合适的方案进行控制，必要时可以通过人机对话等方式进行人工干预,这些都是传统模拟控制无法胜任的。
在计算机控制系统中，可以利用程序实现故障的自诊断、自修复功能，使计算机控制系统具有很强的可维护性。
另一方面，计算机控制系统的控制算法是通过软件的方式来实现的，程序代码存储于计算机中，一般情况下不会因外部干扰而改变，因此计算机控制系统的抗干扰能力较强。
西南交《计算机控制系统》离线作业
计算机控制系统第1次作业一、单项选择题(只有一个选项正确，共17道小题)1.D/A变换器将数字编码信号转换为相应的时间连续模拟信号，通常要完成2种变换：答案：（B ）(A) 采样保持、编码(B) 解码、保持(C) 编码、保持(D) 采样保持、解码2. 通常将时间断续幅值连续的信号称为：答案：（D ）(A) 连续信号(B) 模拟信号(C) 数字信号(D) 采样信号3.答案：（A ）(A)(B)(C)(D)4. 如果连续信号中所含频率分量的最高频率为，那么就完全可以用周期为T的均匀采样值来描述，T满足：答案：（C ）(A)(B)(C)(D)5.答案：（B ）(A)(B)(C)(D)6.答案：（A ）(A)(B)(C)(D)7. 采样周期T是影响稳定性的重要参数，一般来说，T减小，稳定性____。
答案：（B ）(A) 增大(B) 减小(C) 不变(D) 不确定8. 对于单位负反馈闭环连续系统，其相应的采用零阶保持器的离散系统的稳态误差与采样周期T的关系为____。
答案：（ D ）(A) 稳态误差随着T增大而增大(B) 稳态误差随着T增大而减小(C) 稳态误差与T不确定(D) 稳态误差与T无关9. 在离散系统中，已知脉冲传递函数的极点，若脉冲响应则脉冲响应为答案：（C ）(A) 正负交替收敛脉冲序列(B) 单调发散脉冲序列(C) 正负交替发散脉冲序列(D) 单调衰减脉冲序列10. 下面关于一阶向后差分的离散化方法，说法错误的为答案：（D ）(A)(B)(C)(D)11.答案：（C ）(A)(B)(C)(D)12. 下面关于数字PID调节器说法错误的是答案：（B ）(A) 增大比例系数可以加快系统的响应速度及减少稳态误差，但过大的比例系数可能加大系统超调；(B) 积分环节可以消除或减少控制系统的稳态误差，增加积分时间常数，有利于增加系统的稳定性，减少超调量，加快系统静态误差的消除；(C) 增加微分时间常数将有助于加速系统的动态响应，使系统超调量减少；(D) 微分作用有可能放大系统的噪声，减低系统的抗干扰能力；13.答案：（A ）(A) F(B) F，G(C) F，G，C(D) F，C14.答案：（D ）(A) S(B) S，Q(C) Q，R(D) Q15.对于计算机连续域-离散化设计方法，控制器等效传递函数中的是指（）环节。
计算机控制系统清华大学出版社何克忠李伟习题参考答案
第一章1.1 计算机控制系统是怎么样分类的？按功能和控制规律可各分几类？答：计算机控制系统可按功能分类，按控制规律分类和按控制方式分类。
按功能计算机控制系统的分类：（1）数据处理系统。
（2）直接数字控制（简记为DDC）。
（3）监督控制（简记为SCC）。
（4）分级控制。
（5）集散控制。
（6）计算机控制网络。
按照控制规律计算机控制系统的分类：（1）程序和顺序控制。
（2）比例积分微分控制（简称PID控制）。
（3）有限拍控制。
（4）复杂规律控制。
（5）智能控制。
1.2 计算机控制系统由哪些部分组成？并画出方框图。
答：计算机控制系统由控制对象、执行器、测量环节、数字调节器及输入输出通道等组成。
方框图：P115 图1.21 输出反馈计算机控制系统1.9 简述采样定理及其含义。
答：采样定理：如果采样角频率ωω=2π/T大于2ωmax，即ωω≥2ωmax，则采样的离散信号ω∗(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)。
式中ωmax是连续信号y(t)的频谱特性中的最高角频率。
含义：要使采样信号ω∗(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)，必须正确选择采样角频率，使ωω≥2ωmax1.10 多路巡回检测时，采样时间τ，采样周期T和通道数N之间的关系。
答：采样时间是足够短的时间，y(kT)≈y(kT+?t),0<?t<ωω。
应满足 T≥Nωω。
1.12 设有模拟信号(0～5)V 和(2.5～5)V ，分别用8位、10位和12位A/D 转换器，试计算并列出各自的量化单位和量化误差。
答：量化单位q=ωωωω∗−ωωωω∗2ω−1≈ωωωω∗−ωωωω∗2ω,量化误差ε=q /2根据以上公式可求得(0~5)V ：(2.5~5)V ：1.14 试述数模转换器的作用？如何选择转换器的位数？答：数模转换器把数字量u(kT)转换成离散的模拟量ω∗(t)。
转换的精度取决模-数转换器的位数n ，当位数足够多时，转换可以达到足够高的精度。
3计算机控制系统(大作业)答案
一问答题 (共6题，总分值60)1.根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型？（10 分）答案：答：根据采样过程的特点，可以将采样分为以下几种类型。
(1) 周期采样(2) 同步采样(3) 非同步采样(4) 多速采样(5) 随机采样2.简述线性定常离散系统的能控性定义。
（10 分）无答案3. 简述积分调节的作用（10 分）答案：答：为了消除在比例调节中的残余静差，可在比例调节的基础上加入积分调节。
积分调节具有累积成分，只要偏差e不为零，它将通过累积作用影响控制量u，从而减小偏差，直到偏差为零。
积分时间常数T I大，则积分作用弱，反之强。
增大T I将减慢消除静差的过程，但可减小超调，提高稳定性。
引入积分调节的代价是降低系统的快速性。
4. 简述现场总线控制系统的基本组成。
（10 分）现场总线控制系统由控制系统、测量系统、管理系统、通信网络等部分组成。
5. 等效离散化设计方法存在哪些缺陷？（10 分）答案：答：等效离散化设计方法存在以下缺陷：(1) 必须以采样周期足够小为前提。
(2) 没有反映采样点之间的性能。
(3) 等效离散化设计所构造的计算机控制系统，其性能指标只能接近于原连续系统，因此，这种方法也被称为近似设计。
6. 列举三种以上电源抗扰措施。
（10 分）安装电源低通滤波器 ,2 采取变压器屏蔽和分路供电措施 3 使用压敏电阻和均衡器4直流侧去耦措施二计算题 (共2题，总分值40)1.写出从坐标原点出发的任意象限直线的逐点比较法插补的程序框图。
（20 分）2. 已知某连续控制器的传递函数为试用双线性变换法求出相应的数字控制器的脉冲传递函数D(z)，其中T=1s 。
（20 分） 解：令1111212112111z z z s T z T z z -------===+++ 112221n n 22222121n n n n n n n 21(21)()()()2(44)(28)44z s z z z U z D z E z s s z z ωωωξωωωξωωωξ-------=+++===++-++-+++ 控制器的差分形式为222n n n n 222n n n n n n 2844()(1)(2)(()2(1)(2))444444u k u k u k e k e k e k ωωωξωωωξωωξωωξ--++-+-=+-+-++++++。
计算机控制系统习题参考答案--第2章
习题参考答案2-3 信号调理单元的功能是什么？通常包括哪些电路？放大、电平变换、电隔离、阻抗变换、线性化和滤波，将传感器输出的电信号尽可能不失真地转变为标准的电流或电压信号（通常为4～20mA、0～5V等）。
通常包括标度变换器、滤波电路、线性化处理及电参量间的转换电路等。
2-5 仪表放大器与普通运算放大器有何不同？其特点有哪些？对于输出阻抗大，共模电压高的输入信号，需要用到高输入阻抗和高共模抑制比的差动放大器，仪器放大器是专为这种应用场合设计的增益可调的放大器。
如果由普通的运放构成增益可设定的差动放大器，因其输入阻抗低，电阻参数对称性调整复杂，共模抑制比低，故而不适合作为传感器输出信号的差动放大器。
2-11 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？采样保持器的作用是：在A/D转换期间保持输入模拟信号不变。
并不是所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器，如被采样的模拟信号的变化频率相对于A/D转换的转换速度较低的话，可以不加采样保持器。
实用文档实用文档2-13 A/D 转换器有哪些技术指标？(1) 分辨率 通常用转换后的数字量的位数表示，如8位、10位、12位、16位等(2) 量程 它是指所能转换的电压范围。
如5V 、10V 等。
(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 。
通常用绝对精度和相对精度两种表示方法。
绝对精度常用数字量的位数表示法，如绝对精度为±1/2LSB 。
，相对精度用相对于满量程的百分比表示。
如满量程为10V 的8位A ／D 转换器，其绝对精度为81/210/219.5mV ⨯=±，而8位A ／D 的相对精度为%59.0%1002/)2/1(8=⨯FSR 。
精度和分辨率不能混淆。
即使分辨率很高，但温度漂移、线性不良等原因可能造成精度不是很高。
计算机控制系统习题及部分解答
g0=(1/T)*5*abs(1/(10+(GW+ws)*i)); G11=[g0];
g0=(1/T)*5*abs(1/(10+(GW-ws)*i)); G12=[g0];
g0=(1/T)*5*abs(1/(10+(GW+2*ws)*i)); G21=[g0];
g0=(1/T)*5*abs(1/(10+(GW-2*ws)*i)); G22=[g0];
题图 1-6 飞机连续模拟式姿态角控制系统结构示意图
第2章 习 题
2-1 下述信号被理想采样开关采样，采样周期为 T，试写出采样信号的表达式。
(1) f (t) = 1(t)
(2) f (t) = te−at
(3) f (t) = e−at sin(ωt)
解：
∞
∑ (1) f *(t) = 1(kT )δ (t − kT ) ； k =0 ∞
结果表明，不满足采样定理，高频信号将变为低频信号。
2-8
试证明
ZOH
传递函数
Gh
(s)
=
1
−
e− s
sT
中的 s＝0 不是 Gh
(s)的极点，而
Y
(
s
)
=
1
− e− s2
sT
中，只有一个单极点 s＝0。
证明：
Gh
(s)
=
1
−
e s
−
sT
≈ 1− (1− sT
+ (−sT )2 / 2 + ⋅ ⋅⋅ = T − T 2s + ⋅⋅ ⋅⋅
计算。采样幅频曲线可以用如下 MATLAB 程序绘图：
T=0.1;
计算机控制系统习题及答案
1.采样频率越高，采样数据描绘的曲线实际曲线。
为了提高控制精度，应尽可能。
2.在三相步进电机系统中，为了提高控制力矩，常常采用方法来实现。
3.在PID调节器中，比例系数KP的确定比微分和积分系数更重要，因为它关系到______。
4.采样/保持器有两种工作方式。
在采样方式中，采样-保持器的输出__________在保持状态时，采样-保持器的输出______。
5.在PID控制系统中，I的作用主要是______，它一般不单独使用的原因是__ _。
6.线性插值法最根本的问题是____________________。
7.CD4051是________路________向多路开关，当其INH端接_____伏时，芯片被选通。
8.在计算机控制系统中，采样周期T的确定很重要，因为它关系到_______,T太大_______。
9.步进电机的步距角指________,齿距角指______，拍是指________。
10.3相（A、B、C）步进电机有3种通电方式，是，和。
二、判断题（正确，在括号内划∨，错误，在括号内划╳，并改正（只对错误部分进行改正即可）（本题共5 小题，共10分）1. 在显示系统中，若为动态显示，需将待显示数变成显示码才能输出到显示器进行显示。
若在显示电路中增加一级锁存器，则可直接将待显示数输出到显示器进行显示。
（）2. DAC0832是常用的8位D/A转换器，内部设有两级缓冲器，目的是使转换数椐得到充分缓冲，确保转换精度。
（）3. 由于各种传感器提供的电压信号范围很宽，需要通过可编程增益放大器，对信号进行调整，使A/D转换器满量程信号达到均一化。
（）4. 某系统采用程序判断滤波方式进行数据处理，发现总有一些杂波无法滤掉，原因是采样时间间隔太大（）。
5. 在工业过程控制系统中，由于被控对象所处环境复杂，常使采样值偏离实际值。
所以一般要加入滤波环节，且常常将模拟滤波和数字滤波同时使用。
（）三、简答题（本题共6 小题，共35 分）1.（本题6 分）简要说明多路开关的主要特点。
计算机控制系统作业答案
计算机控制系统作业答案作业一第一章1.1什么是计算机控制系统？画出典型计算机控制系统的方框图。
参考答案：答：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用算机代替模拟控制装置,对被控对象进行调节和控制. 控制系统中的计算机是由硬件和软件两部分组成的.硬件部分: 计算机控制系统的硬件主要是由主机、外部设备、过程输入输出设备组成; 软件部分: 软件是各种程序的统称，通常分为系统软件和应用软件。
1.2.计算机控制系统有哪几种典型的类型？各有什么特点。
参考答案：计算机控制系统系统一般可分为四种类型：①数据处理、操作指导控制系统；计算机对被控对象不起直接控制作用,计算机对传感器产生的参数巡回检测、处理、分析、记录和越限报警，由此可以预报控制对象的运行 趋势。
②直接数字控制系统；一台计算机可以代替多台模拟调节器的功能，除了能实现PID 调节规律外, 还能实现多回路串级控制、前馈控制、纯滞后补偿控制、多变量解 藕控制，以及自适应、自学习,最优控制等复杂的控制.③监督计算机控制系统；它是由两级计算机控制系统：第一级DDC 计算机, 完成直接数字控制功能；第二级SCC 计算机根据生产过程提供的数据和数学模型进行必要的运算，给 DDC 计算机提供最佳给定值和最优控制量等。
④分布式计算机控制系统。
以微处理机为核心的基本控制单元，经高速数据通道与上一级监督计算机和CRT 操作站相连.1.3.计算机控制系统与连续控制系统主要区别是什么？计算机控制系统有哪些优点？参考答案：计算机控制系统与连续控制系统主要区别：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用计算机代替模拟控制装置,对被控对象图1.3-2 典型的数字控制系统给进行调节和控制.与采用模拟调节器组成的控制系统相比较，计算机控制系统具有以下的优点：(1)控制规律灵活，可以在线修改。
(2)可以实现复杂的控制规律，提高系统的性能指标.(3)抗干扰能力强，稳定性好。
计算机控制作业答案1
第一章作业课本(p.12)题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。
答：计算机控制系统由计算机主机系统、模拟量输入输出接口、数字量输入输出接口、键盘显示接口、打印接口和通信接口等部分组成。
课本(p.12)题4. 实时、在线方式和离线方式的含义是什么？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直接连接，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。
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。
实时地概念不能脱离具体的过程，一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时控制系统必定是在线系统。
补充题1. 两种USB口的特点及区别？通用指标，传输模式，USB器件，硬件接口。
答：两种USB的特点：(1)USB接口支持设备的热插拔功能,采用菊花式的连接.(2)USB有2电源线（5V）,2数据线,采用差分信号传输,可为连接在其上的设备提供5V电压/100mA电流的供电,最大可提供500mA的电流.(3)一个USB控制器可以连接多达127个外设,而两个外设间的距离（线缆长度）可达5米.两种USB的区别:协议不同,USB1.1传输速率是12Mbps,USB2.0传输速率是480Mbps.补充题2. 光驱、硬盘、软驱的总线形式。
答：(1)光驱:IDE，ATA/ATAPI，SCSI，USB，内部并行总线.(2)硬盘:IDE，SATA，SCSI，内部并行总线.(3)软驱:软驱分内置和外置两种,内置软驱使用专用的FDD接口,而外置软驱一般用于笔记本电脑,使用USB接口.补充题3. I²C、SPI、SCI总线的特点？答：(1)I²C总线由数据线SDA与时钟线SCL两条线构成通信线路，既可以发送数据也可以接收数据，在CUP与被控IC之间，IC与IC之间都可以进行双向传送，最高传输速度为400Kbps.(2)SPI是一个环形总线结构,是一种标准的四线同步双向串行总线,在SCK的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换,可以同时发出和接收串行数据.(3)SCI是一种通用异步通信接口UART. SCI模块采用标准非归零（NRZ）数据格式,能够实现多CPU之间或同其他具有兼容数据格式SCI端口的外设进行数据通信.第二章作业PC总线PC总线共有62条信号线，用双列插槽连接，分A面（元件面）和B面。
计算机控制系统参考答案A
计算机控制系统参考答案（A ）1答：计算机控制系统由硬件和软件两部分组成，硬件是指计算机及外围设备实体，软件是指管理计算机的程序及过程控制的应用程序。
2.答：采样方式主要有：（1）周期采样指任意相邻两次采样的时间间隔相等的采样方式；（2）随机采样指采样形式没有固定的采样周期；（3）同步采样指一个系统中有多个采样开关，它们的采样周期相同且同时采样；（4）非同步采样指一个系统中有多个采样开关，它们的采样周期相同单不同时采样；（5）多速采样指一个系统中有多个采样开关，每个采样开关都是周期采样，但它们的采样周期不相同。
3.答：线性离散系统的脉冲传递函数定义为零初始条件下，系统或环节的输出采样函数z 变换和输入采样函数z 变换之比。
其表达式为：00()()()()()kk kk y kT zY z G z R z r kT z∞-=∞-===∑∑4.答：阶跃响应不变法的基本思想是：离散近似后的数字控制器的阶跃响应序列与模拟控制器的阶跃响应的采样值一致，即11()(1)[()]D z z Z D s s-=-5. 答：设计一个合适的数字控制器D （z ），使系统在单位阶跃函数的作用下，整个系统的闭环传递函数为一个延迟环节和一个惯性环节相串联的形式，即理想的闭环传递函数为： 0()1se G s T s θ-=+6. 答：若系统(1)()()()()D ()x k Ax k Bu k y k Cx k u k +=+=+ 若已知输入序列{}(0),(1),,(1)u u u n -和有限个采样瞬间测量到的输出序列()y k ，即{}(0),(1),,(1)y y y n -，可以唯一地确定出系统的任意初始状态0(0)x x =，则称系统是状态能观测的，或简称能观测。
二、答：图一所示的控制系统为直接数字控制系统，计算机通过模拟量输入通道及接口AI ，数字开关量输入通道及接口DI 进行实时数据采集，然后按已设定的控制规律进行实时控制决策，最后通过模拟量输出通道及接口AO 、数字开关量输出通道及接口DO 输出控制信号，实现对生产过程的直接控制。
计算机控制系统_清华大学出版社_何克忠_李伟_习题参考答案
第一章1.1 计算机控制系统是怎么样分类的？按功能和控制规律可各分几类？答：计算机控制系统可按功能分类，按控制规律分类和按控制方式分类。
按功能计算机控制系统的分类：（1）数据处理系统。
（2）直接数字控制（简记为DDC）。
（3）监督控制（简记为SCC）。
（4）分级控制。
（5）集散控制。
（ 6）计算机控制网络。
按照控制规律计算机控制系统的分类：（1）程序和顺序控制。
（2）比例积分微分控制（简称PID 控制）。
（3）有限拍控制。
（4）复杂规律控制。
（5）智能控制。
1.2计算机控制系统由哪些部分组成？并画出方框图。
答：计算机控制系统由控制对象、执行器、测量环节、数字调节器及输入输出通道等组成。
方框图： P115 图 1.21输出反馈计算机控制系统1.9简述采样定理及其含义。
答：采样定理：如果采样角频率=2 /T 大于2，即≥ 2，则采样的离散信号(t) 能够不失真地恢复原来的连续信号y(t) 。
式中y(t) 的频谱特性中的最高角频率。
含义：要使采样信号(t) 能够不失真地恢复原来的连续信号是连续信号y(t) ，必须正确选择采样角频率，使≥1.10多路巡回检测时，采样时间，采样周期T和通道数N之间的关系。
答：采样时间是足够短的时间，y(kT) y(kT+ ),0< <。
应满足T≥N。
1.12设有模拟信号(0～5)V和(2.5～5)V，分别用8位、10位和12位A/D转换器，试计算并列出各自的量化单位和量化误差。
答：量化单位 q=, 量化误差根据以上公式可求得 (05)V：转换位数81012量化单位 q/mV19.53 4.88 1.229.76 2.440.61量化误差(2.5)V：转换位数81012量化单位 q/mV9.76 2.440.614.88 1.220.30量化误差1.14试述数模转换器的作用？如何选择转换器的位数？答：数模转换器把数字量u(kT) 转换成离散的模拟量(t) 。
转换的精度取决模 - 数转换器的位数n，当位数足够多时，转换可以达到足够高的精度。
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2) 直接数字控制系统：可完全取代模拟调节器，实现多回路的 PID 控制，而且只要改变 程序就可实现复杂的控制规律。
3) 监督控制系统：可考虑许多常规调节器不能考虑的因素，如环境温度和湿度对生产过 程的影响，可以进行在线过程操作的在线优化；可以实现先进复杂的控制规律，可靠性 好。
第二章 线性离散系统的数学描述和分析方法 P42
2-1 简述离散控制系统中信号变换的原理。 先经过采样过程，即采样开关按一定的周期进行闭合采样，使原来在时间上连续的 信号 f(t) 变成时间上离散、幅值上连续的离散模拟信号 f * (t) 。再经过量化过程，采用一组 数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换成数字信号。 2-2 已知函数 f(t) ，求取 Z 变换 F(z) 。
10 ，采样周期 T=1s，采用零阶保持器，单位负反馈系 s(0.1s+1)
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G(z)=Z[
1-e-Ts 10 10 9z -1 (1+0.11z -1 ) ]=(1-z −1 )Z[ 2 ]= ⋅ s s(0.1s+1) s (0.1s+1) (1-z -1 )(1-e-10 z -1 )
1)
f(t)=a mt
* -k mT -1 2mT -2 Z [ f(t) ] =Z f (t) = ∑ f(kT)z =1+a z +a z +... k=0 ∞
①ห้องสมุดไป่ตู้
①-① ⋅a mT ⋅ z -1 得：
Z[f(t)]=
1 1-a z
mT -1
2)
f(t)=1-e-at
1 1 (1-e-aT )z -1 F(z)=Z[1-e ]= -1 - -aT -1 = 1-z 1-e z (1-z -1 )(1-e-aT z -1 )
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《计算机控制系统》作业参考答案作业一第一章1.1什么是计算机控制系统？画出典型计算机控制系统的方框图。
答：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用算机代替模拟控制装置,对被控对象进行调节和控制. 控制系统中的计算机是由硬件和软件两部分组成的.硬件部分: 计算机控制系统的硬件主要是由主机、外部设备、过程输入输出设备组成; 软件部分: 软件是各种程序的统称，通常分为系统软件和应用软件。
图1.3-2 典型的数字控制系统1.2.计算机控制系统有哪几种典型的类型？各有什么特点。
答：计算机控制系统系统一般可分为四种类型：①数据处理、操作指导控制系统；计算机对被控对象不起直接控制作用,计算机对传感器产生的参数巡回检测、处理、分析、记录和越限报警，由此可以预报控制对象的运行趋势。
②直接数字控制系统；一台计算机可以代替多台模拟调节器的功能，除了能实现PID调节规律外, 还能实现多回路串级控制、前馈控制、纯滞后补偿控制、多变量解藕控制，以及自适应、自学习,最优控制等复杂的控制。
③监督计算机控制系统；它是由两级计算机控制系统：第一级DDC计算机, 完成直接数字控制功能；第二级SCC计算机根据生产过程提供的数据和数学模型进行必要的运算，给DDC计算机提供最佳给定值和最优控制量等。
④分布式计算机控制系统。
以微处理机为核心的基本控制单元，经高速数据通道与上一级监督计算机和CRT操作站相连。
1.3.计算机控制系统与连续控制系统主要区别是什么？计算机控制系统有哪些优点？答：计算机控制系统与连续控制系统主要区别：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用计算机代替模拟控制装置,对被控对象进行调节和控制。
与采用模拟调节器组成的控制系统相比较，计算机控制系统具有以下的优点：(1)控制规律灵活，可以在线修改。
(2)可以实现复杂的控制规律，提高系统的性能指标.(3)抗干扰能力强，稳定性好。
(4)可以得到比较高的控制精度。
(5)能同时控制多个回路，一机多用，性能价格比高。
(6)便于实现控制、管理与通信相结合，提高工厂企业生产的自动化程度.(7)促进制造系统向着自动化、集成化、智能化发展。
第二章2.1.计算机控制系统有哪四种形式的信号？各有什么特点?答：在计算机控制系统中，通常既有连续信号也有离散信号，这些信号一般是信息流,而不是能量流。
可分为四种形式：⑴ 连续模拟信号：时间和信号的幅值都是连续的。
⑵ 阶梯模拟信号：时间是连续的，信号的幅值是阶梯形的。
⑶ 采样信号：时间是离散的，信号的幅值是连续的脉冲信号。
⑷ 数字信号：信号的时间以及幅值都是离散的，且幅值经过了量化处理。
2.2.采样信号的频谱和原连续信号的频谱有何不同？答：采样信号的频谱和原连续信号的频谱的区别：①通常，连续信号带宽是有限的，频率的极限值wmax, 它的频谱是孤立的。
采样信号的频谱是以ωs 为周期的无限多个频谱所组成。
②∣y(jw)∣和∣y*(jw) ∣形状相似。
幅值只差一个比例因子1/T(又称为采样增益)。
2.3.计算机控制系统中的保持器有何作用，简述零阶保持器的特点。
答：保持器的原理是根据现在时刻或过去时刻输入的离散值,用常数、线性函数或抛物函数形成输出的连续值。
零阶保持器有如下特性：①低通特性：保持器的输出随着信号频率的提高，幅值迅速衰减。
②相位滞后持性：信号经过零阶保持器会产生相位滞后，它对控制系统的稳定性是不利的。
2.4.试求下例函数的Z 变换：(采样周期为T)答：（1）f (t)1(t T)=- （2）9t t 0f (t)0t 0≥⎧=⎨<⎩1()1F z z =- 29()(1)Tz F z z =- （3）k 1a k 1,2,3,f (k)0k 0-⎧=⋅⋅⋅=⎨≤⎩ （4）at e sin 2t t 0f (t)0t 0-⎧≥=⎨<⎩ ()()zF z a z a =- 22sin 2()2cos 2aT aT aTze T F z z ze T e ---=-+2.5.设函数的La 氏变换如下，.试求它们的Z 变换:答：（1）s 3F(s)(s 2)(s 1)+=++ （2）21F(s)(s 5)=+22()T Tz zF z z e z e ---=+-- 552()()T T Tze F z z e --=-（3）31F(s)s=（4）210F(s)s (s 1)=+ 23(1)()2(1)T z z F z z +=- 21010(1)()(1)(1)()T TTz e zF z z z z e ---=---- （5）210F(s)s 16=+22.5sin 4()2cos 41z TF z z z T =-+2.6已知函数的Z 变换如下，.试求它们的y(kT):答：（1）2zY(z)z 1=- （2）2z Y(z)(z 1)(z 2)=-- 1(1)()22k y kT -=- ()21ky kT k =--（3）22z Y(z)(z 1)(z 2)=++ （4）1Y(z)z(z 0.2)=-()2(1)4(2)k k y kT =--+- ()25(0.2)k y kT =（5）20.6zY(z)z 1.6z 0.6=++ （6）111113z 3z Y(z)(10.5z )(10.8z )-----+=-- () 1.5(0.6) 1.5(1)k k y kT =--- 3531()0.50.836k ky kT =-+ （7）412z Y(z)(1z )--=- （8）aT aT 2Te zY(z)(z e )--=- ()3y kT k =- ()akT y kT kTe -=2.7求下列函数的初值和终值：答：（1） 2.7zF(z)z 0.8=- （2）221.6z z F(z)z 0.8z 0.5-=-+(0) 2.7()0y y =∞= (0) 1.6()0y y =∞=作业二第三章3.1 已知差分方程x(kT)ax(kT T)1(kT)--= ，又知x(kT)0(k 0);1a 1=<-<<.试用Z 变换法求x(kT)和x(∞)。
答：1()11()1ka x kT a x a-=-∞=-3.2 已知22z F(z)z 1.2z 0.2=++ ,试用长除法和Z 反变换法求解f(kT)。
答：1234()1 1.2 1.24 1.248 1.2496f kT zz z z ----=-+-+-⋅⋅⋅(0.2)5()(1)44k k f kT -=-+-3.3 已知差分方程y(k 1)2y(k)0,y(0)1++==，⑴ 用递推法求y(k)的前三项。
⑵ 用反变换法求解y(k)。
答：（1）(1)2(2)4(3)8y y y =-==-（2）()(2)ky kT =-3.4 用Z 变换法求解下例差分方程:答：（1）kf (k 1)f (k)a,f (0)0++==()(2)k y kT =-（2）f (k 2)3f (k 1)2f (k)r(k)+-++=其中f (0)f (1)0==，且k 0< 时f (k)0=;0k 0r(k)1k 0,1,2,<⎧=⎨=⋅⋅⋅⎩()12k f kT k =--+（3）y(k)2y(k 1)k 1+-=- 其中 y(0)1=10(2)13()9k ky kT --+=3.5 利用劳斯判据，决定下列单位负反馈系统闭环稳定时，K 的取值范围。
（1） k K(0.1z 0.08)G (z)(z 1)(z 0.7)+=-- 答：0 3.75K <<(2) k K(0.1z 0.08)G (z)z(z 1)(z 0.7)+=-- 答：0 1.23K <<3.6 已知下列系统的特征方程，试判别系统的稳定性。
（1） 2z1.5z 90++= 答：系统不稳定。
（2） 32z 2z 2z 0.50-+-= 答：系统不稳定。
（3） 32z 1.5z 0.25z 0.40--+= 答：系统稳定。
3.7 设离散系统的框图如图所示，试确定闭环稳定时K 的取值范围. （其中T=1s,K1=2 T 1=1)题图3.7 单位反馈闭环系统框图答：20.736( 1.717)()(1)(0.368)(0.736 1.368)(0.368 1.264)000.5z HG z z z z z K K K +=--+-++=<<3.8 用长除法或Z 反变换法或迭代法求下列闭环系统的单位阶跃响应。
（1） c 2z 0.5G (z)3(z z 0.5)+=-+答：11()()(2)()0.5(2)36y kT r kT T r kT T y kT T y kT T =-+-+-+- 即：157()(2)(3)366y T y T y T ===⋅⋅⋅（2） c 20.5zG (z)z z 0.5=-+答：1234567()0.5 1.25 1.25 1.1250.9375(0)0,()0.5,(2)1,(3) 1.25,(4) 1.25,(5) 1.125(6)1,(7)0.9375,Y z z z z z z z z y y T y T y T y T y T y T y T -------=+++++++⋅⋅⋅========⋅⋅⋅（3）c 0.05(z 0.904)G (z)(z 1)(z 0.819)0.05(z 0.904)+=--++答： ()0.05()0.045(2) 1.769()0.864(2)y kT r kT T r kT T y kT T y kT T =-+-+---(0)0,()0.05,(2)0.183,(3)0.376,y y T y T y T ====⋅⋅⋅3.9 开环数字控制系统如图所示，试求Y(z)、y(0)、y(∞).已知：1E(s)s=（1）数字调节器: u(k)u(k 1)e(k 1)=--+-被控对象： 1Gp(s)s=（2）数字调节器: u(k 1)0.5e(k 1)0.95e(k)0.995u(k)+=+-+被控对象： p 1G (s)(s 1)(s 2)=++答： （1） 2()()(0)0(1)(1)TzY z y y z z =∞=∞=+-（2）20.50.95()[]2(1)2()0.995()45(0)0T T z z z z Y z z z e z e z y y ---=-+----∞=-=3.10 设系统如图所示，试求系统的闭环脉冲传递函数。
答：1212()()()1()()G z G z G z G z G z =+3.11 设系统如图所示，试求:（1）系统的闭环脉冲传递函数。