《计算机控制技术》(3)
《计算机控制技术》习题答案
《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。
计算机控制技术(曹立学)1-4章 (3)
第3章 人机接口技术
发光二极管(Light Emitting Diode, LED)是一种电-光转 换型器件， 是PN结结构。 在PN结上加正向电压， 产生少子 注入， 少子在传输过程中不断扩散， 不断复合而发光。 改 变所采用的半导体材料， 就能得到不同波长的发光颜色。
第3章 人机接口技术
LED的主要优点如下： ·主动发光。 一般产品的亮度大于1 cd/m2， 高的可达 10 cd/m2。 ·工作电压低。 约为2 V。 ·正向偏置工作。 性能稳定， 工作温度范围宽， 寿命 长(105 h)。 ·响应速度快。 对于直接复合型材料， 响应速度为16 MHz～160 MHz； 对于间接复合材料响应速度为105 Hz～106 Hz。 ·尺寸小。 一般LED的PN结芯片面积为0.3 mm2。 LED的主要缺点是电流大， 功耗大。
3.1.2
1. 采用8255A可编程并行输入/输出接口扩展独立式按键的电 路如图3.5所示。
第3章 人机接口技术 图3.5 采用8255A扩展独立式按键电路图
第3章 人机接口技术
若背景机选用8×C196CPU， 8255A的口地址分配如下：
PA口为7FFCH、 PB口为7FFDH、 PC口为7FFEH、 控制口为
第3章 人机接口技术 图3.1 按键抖动波形
第3章 人机接口技术
2.
一个按键的电路如图3.2所示。 当按下按键S时， VA=0， 为低电平； 当未按下按键S时， VA=1， 为高电平。 反之， 当VA=0时， 表示按键S被按下； 当VA=1时， 表示按键S未被
按下。 由按键电路的分析可见， 按键闭合与否， 反映在电压上
第3章 人机接口技术 表3.1 LED显示器字模表
第3章 人机接口技术
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PPT 第3章
3. 综合指标
在现代控制理论中，如最优控制系统的没计时，经常使用综
合性能指标来衡量一个控制系统。选择性能指标时．既要考虑
到能对系统的性能做出正确的评价，又要考虑到数学上容易处
理，以及工程上便于实现。因此，选择性能指标时，通常需要
做一定的试探和比较。综合性能指标通常有3种类型。
1）积分型指标：
（1）误差平方的积分：
3.5 线性离散时间系统的能控性与能观测性
线性定常离散时间系统的能控性定义及判据 线性定常离散时间系统的能观测性定义及判据
3.6 应用MATLAB进行离散系统分析
3.1 计算机控制系统概述
计算机控制系统(Computer Control System)是应用计算机 参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得 一定控制目的而构成的系统。
为n，Qc为由系数矩阵A和B按一定规则组成的分块矩阵，
表达式是：
n为系统的维数。 判别线性定常系统能控性的判据还有 其他的形式。对于线性时变系统，判别能控性的条件要复 杂一些，而且系统是否能控，常常还依赖于初始时刻的选 取。对于完全能控的线性定常系统，通过特别选定的坐标 变换，可以将其状态方程化成标准的形式，称为能控规范 形。
3.3 控制系统的性能指标描述
对于一个控制系统来说，人们总是要求它能根据实际 的被控对象，在给定信号的作用下达到稳定、快速和准确 的性能指标。对于计算机控制系统，计算机相当于人的大 脑，因此有更多的功能可以实现，系统就能实现最佳的性 能指标。本章描述了控制系统的基本性能指标，以及这些 性能指标与系统的固有参数和设计参数的关系，从而为分 析和设计控制系统提供了依据。
计算机控制技术 --控制组件分布和集成
2008.6
计算机控制技术3共60页文档
• HART通信协议是依照国际标准化组织(ISO) 的开放式系统互连(OSI)参考模型，简化并引 用其中三层：物理层、数据链路层、应用层而
制定的。物理层规定了信号的传输方法和传输
介质；数据链路层规定了数据帧的格式和数据 通讯规程；应用层规定了通讯命令的内容。
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
• 它也可以作为直流毫伏转换器来使用， 也将其它能够转换成直流毫伏信号的工 艺变量也变成统一的标准信号
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
模拟式温度变送器
图 . 模拟式温度变送器原理框图
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
• 测量部分的作用是通过 电容式压力传感器及相 关电路把被测差压∆p成 比例的转换成为差动电 流信号Id。
• 差动电容的相对变化量 再通过电容/电流转换电 路比例的转换成差动电 流信号Id，经放大后转 换成4~20mA输出电流。
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
2.1 传感器和变送器
主要内容： • 信号传输及供电的四线制与两线制 • 压力检测及变送 • 温度检测和变送 • 流量检测及变送 • 物位检测及变送 • 其它检测仪表和装置
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
计算机控制技术PPT第3章
目的操作数 源操作数 功能: 可完成: OP1 OP2 通用寄存器 段寄存器 存储器 存储器 注意：目的操作数不能是CS！ 立即数 存储器
通用寄存器 通用寄存器 通用寄存器 段寄存器 通用寄存器
符号扩展传送指令MOVSX 格式：MOVSX OP1，OP2 ；OP1为16位或32位通用寄存器 OP2为8位或16位通用寄存器或存储器 例如： MOV MOVSX DL，-16 BX，DL ；DL = F0H ；BX = FFF0H，而DH，DL不变
AH,4CH ；设置功能号 21H ;返回DOS START
CODE
查表转换指令XLAT 格式: XLAT ；将DS:[BX+AL]
● ● ● ●
AL
使用XLAT指令的条件:
在数据段中建一张表 数据段段基址送DS 表首地址的偏移量送BX 待转换数放入AL中
例：将16进制数 0～F 转换为与之对应的ASCII码 ACTAB MOV MOV XLAT ┇ DB ‘0123456789ABCDEF’ ┇ BX，OFFSET ACTAB AL，[SI] ；表首地址的偏移量→BX ；取待转换数 ；转换结果→AL
PUSHA
执行后有：
注意：压栈的顺序为 AX、CX、DX、BX、 SP、 BP、SI、DI 33H 00H SP 11H 00H xxH 2007EH 20080H
如：AX=11H， BX=22H CX=33H， DX=44H SI =55H， DI =66H SP=7CH， BP =84H
PUSHA
零扩展传送指令MOVZX 格式：MOVZX OP1，OP2 ；OP1为16位或32位通用寄存器 OP2为8位或16位通用寄存器或存储器 例如：MOVZX EAX，CX ；将CX中16位数高位加0扩展为32位送入EAX
计算机控制技术王建华主编第二版第三章课后答案
第一章答案1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。
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分组成。
（2）方块图如下图1.1所示：工业计算机 PIO 设备 生产过程图1.1 计算机控制系统的组成框图1、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。
2.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？（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。
4、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)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。
CPU/MEM 人-机接口 内部总线 系统支持版 磁盘适合器 数字量输出（DO ）通道 数字量输入（DI ）通道模拟量输出（AO ）通道 模拟量输入（AI ）通道 电气开关 电气开关 执行机构 测量变送 被控对象（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。
计算机控制技术：3.3 数字控制技术(三)
新的加工点的偏差为 Fm+1=xm+12+ym+12-R2=(xm-1)2+ym2-R2=Fm-2xm+1
在本模块中，学生将学习算法初步、统计、概率的基础知识。1．算法是数学及其应用的重要组成部分，是计算科学的重要基础。随着现代信息技术飞速发展，算法在科学技术、社会发展中发挥着越来越大的作用，并日益融入社会生活的许多方面，算法思想已经成为现代人应具备的一种数学素养。中学数学中的算法内容和其他内容是密切联系在一 起的，比如线性方程组的 求解、数列的求和等。具体来说，需要通过模仿、操作、探索，学习设计程序框图表达解决问题的过程，体会算法的基本思想和含义，理解算法的基本结构和基本算法语句，并了解中国古代数学中的算法。在本教科书中，首先通过实例明确了算法的含义，然后结合具体算法介绍了算法 的三种基本结构：顺序、条件和循环，以及基本的算法语句，最后集中介绍了辗转相除法 与更相减损术、秦九韶算法、排序、进位制等典型的几个算法问题，力求表现算法的思想，培养学生的算法意识。2．现代社会是信息化的社会，人们面临形形色色的问题，把问题用数量化的形式表示，是利用数学工具解决问题的基础。对于数量化表示的问题，需要收集数据、分析数据、解答问题。统计学是研究如何合理收集、整理、分析数据的学科，它可以为人们制定 决策提供依据。本教科书主要介绍最基本的获取样本数据的方法，以及几种从样本数据中提取信息的统计方法，其中包括用样本估计总体分布及数字特征和线性回归等内容。本教科书介绍的统计内容是在义务教育阶段有关抽样调查知识的基础上展开的，侧重点放在了介绍获得高质量样 本的方法、方便样本的缺点以及随机样本的简单性质上。教科书首先通过大量的日常生活 中的统计数据，通过边框的问题和探究栏目引导学生思考用样本估计总体的必要性，以及样本的代表性问题。为强化样本代表性的重要性，教科书通过一个著名的预测结果出错的案例，使学生体会抽样不是简单的从总体中取出几个个体的问题，它关系到最后的统计分析结果是否可靠。 然后，通过生动有趣的实例引进了随机样本的概念。通过实际问题情景引入系统抽样、分 层抽样方法，介绍了简单随机抽样方法。最后，通过探究的方式，引导学生总结三种随机抽样方法的优缺点。3．随机现象在日常生活中随处可见，概率是研究随机现象规律的学科，它为人们认识客观世界提供了重要的思维模式和解决问题的模型，同时为统计学的发展提供了理论基础。因此，统计与概率的基础知识已经成为一个未来公民的必备常识。在本模块中，学生将 在义务教育阶段学习统计与概率的基础上，结合具体实例，学习概率的某些基本性质和简单的概率模型，加深对随机现象的理解，能通过实验、计算器（机）模拟估计简单随机事件发生的概率。教科书首先通过具体实例给出了随机事件的定义，通过抛掷硬币的试验，观察正面朝上的次 数和比例，引出了随机事件出现的频数和频率的定义，并且利用计算机模拟掷硬币试验， 给出试验结果的统计表和直观的折线图，使学生观察到随着试验次数的增加，随机事件发生的频率稳定在某个常数附近，从而给出概率的统计定义。概率的意义是本章的重点内容。教科书从几方面解释概率的意义，并通过掷硬币和掷骰子的试验，引入古典概型，通过转盘游戏引入几何 概型。分别介绍了用计算器和计算机中的Exc el软件产生（取整数值的）随机数的方法， 以及利用随机模拟的方法估计随机事件的概率、估计圆周率的值、近似计算不规则图形的面积等。教科书首先通过具体实例给出了随机事件的定义，通过抛掷硬币的试验，观察正面朝上的次数和比例，引出了随机事件出现的频数和频率的定义，并且利用计算机模拟掷硬币试验，给出试 验结果的统计表和直观的折线图，使学生观察到随着试验次数的增加，随机事件发生的频 率稳定在某个常数附近，从而给出概率的统计定义。概率的意义是本章的重点内容。教科书从几方面解释概率的意义，并通过掷硬币和掷骰子的试验，引入古典概型，通过转盘游戏引入几何概型。分别介绍了用计算器和计算机中的Excel软件产生（取整数值的）随机数的方法，以及利用随机模拟的方法估计随机事件的概率、估计圆周率的值、近似计算不规则图形的面积等。
计算机控制技术第3章 计算机控制系统分析
第3章 计算机控制系统分析 y(t) 1.6 1.4
a b
1.2
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 t
第3章 计算机控制系统分析
(2) 现将图中的保持器去掉，k=1，T=τ=1；则
G (z)
W (z)
0 . 632 z (1 z
由此可见，离散系统的时间响应是它各个 极点时间响应的线性叠加。
第3章 计算机控制系统分析
设系统有一个位于zi的单极点，则在单位脉冲 作用下，当zi位于Z平面不同位置时，它所对应的 脉冲响应序列如图所示。
jIm j -1 0 -j 1 Re
第3章 计算机控制系统分析
极点在单位圆外的正实轴上，对应的暂态响应 分量y(kT)单调发散。 极点在单位圆与正实轴的交点，对应的暂态响 应y(kT)是等幅的。
第3章 计算机控制系统分析
离散系统的稳定性分析
jω [S] 0
1 对应关系
jIm j -1 0 [Z]
1
Re
2 直接稳定判断
δ
j
3 W变换，Routh稳定性判断
j
ω
0
[W]
δ
第3章 计算机控制系统分析
离散系统的过渡响应分析
一个控制系统在外信号作用下从原有稳定 状态变化到新的稳定状态的整个动态过程称之为 控制系统的过渡过程。 一般认为被控变量进入新稳态值附近±5% 或±3%的范围内就可以表明过渡过程已经结束。 通常，线性离散系统的动态特征是系统在单 位阶跃信号输入下的过渡过程特性(或者说系统 的动态响应特性)。如果已知线性离散系统在阶 跃输入下输出的Z变换Y(z)，那么，对Y(z)进行Z 反变换，就可获得动态响应y*(t)。将y*(t)连成光 滑曲线，就可得到系统的动态性能指标（即超调 量σ%与过渡过程时间ts）。
计算机控制技术3篇
计算机控制技术计算机控制技术（一）计算机控制技术是指将计算机技术应用到控制领域，通过运用计算机的运算、存储、控制等能力，从而实现对设备、机器人、生产线等进行控制的一种技术。
它主要包括计算机辅助控制（CAC）、计算机数值控制（CNC）、计算机集成制造（CIM）、计算机远程控制（CRC）、计算机故障诊断与维护（CAD、CAM及CAE）等方面。
一、计算机辅助控制（CAC）计算机辅助控制是指利用计算机对传统控制方法进行辅助改善的方法。
计算机辅助控制主要采用人机界面方式完成进行操作，从而实现对控制系统的监控、控制和管理。
通过计算机辅助控制能够有效地提高整个生产过程的效率和可靠性，并且方便用户操作，提高管理效率，降低设备运行成本等好处。
二、计算机数值控制（CNC）计算机数值控制是指利用计算机对数控机床、数控加工中心等进行控制的一种技术。
靠着计算机的控制，可以使得机床按照预定的工艺和程序进行自动化数控加工。
数控加工设备可以根据不同的要求来调整加工参数，完成各种各样的加工任务，从而实现更高效、更精准的加工效果。
三、计算机集成制造（CIM）计算机集成制造是建立在计算机控制基础上的集成制造系统。
CIM 是一种高度自动化、柔性化的制造方式，可以对生产过程进行快速、精确的控制，满足不同的加工需要。
CIM 系统主要由 CAD/CAM 系统、计算机控制系统、传感器和执行器组成。
通过 CIM 系统，可以将各种加工设备、工具、自动运输系统等进行集成，提高企业的生产水平和竞争力。
四、计算机远程控制（CRC）计算机远程控制是指通过远程计算机网络对另一台机器进行监控、控制和管理的一种技术。
远程计算机网络可以实现对多个设备进行远程控制，极大地提高了企业的管理效率。
远程控制技术可以应用于电力、金融、交通等多个行业，使得不同地点的设备或系统都可以互相控制和监视，从而提高生产效率。
五、计算机故障诊断与维护（CAD、CAM及CAE）计算机故障诊断与维护是指利用计算机技术对设备、机器人、自动化生产线等进行故障诊断和维护的一种技术。
计算机控制技术试卷3答案
计算机控制技术标准答案一1、操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督计算机控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统2、标度变换器3、XT 总线、ISA 总线、PCI 总线4、DMAI/O 控制5、逐次逼近式6、1.2mA 7.输出保持器 8、查询I/O 控制 9. 积分项 10、max 2s ωω≥ 11.、模拟化设计法、直接设计法 12、遇限削弱积分法 积分分离法二.1、共模干扰是指同时加到计算机控制系统两个输入端上的公有的干扰电压。
措施有：采用共模抑制比高的、双端输入的运算放大器做被测信号的前置放大器；采用光电耦合器或隔离变压器；采用隔离放大器。
2、系统的适应性差；对参数变化的灵敏度大；控制作用易超出限定范围； 在采样点之间有波纹。
3、（1）、查询外围设备状态，若外设准备好，则/M IO 与RD 低电平有效译码器选通地址，输入缓冲器导通，输入数据。
（2分）（2）、查询外围设备状态，若外设准备好，则/M IO 与WR 低电平有效译码器选通地址，输出锁存器导通，输出数据。
（2分）（3）、采用查询式I/O 方式，由程序定时巡回查询外设的状态。
（2分）三、化成微分方程：)()()()()(2121t Ke t u t u T T t uT T =+++ 差分得：)()()]1()([)]2()1(2)([21221k Ke k u k u k u T T T k u k u k u TT T =+--++-+-- 整理得：)2()1()2()()(212121212--++-+++=k u TT TT T T k u TT TT T T k Ke T k u 四、()()()()()()()()()()()()()()()p 0p 1p 2p 0121210.25s 0.2s 2,0.25,0.21 6.51272.5:12 6.571 2.52:11 6.571 2.52D I D I D D D s K T T T T q K T T T q K T T q K TPID u k q e k q e k q e k e k e k e k PID u k u k u k u k e k e k e k ⎡⎤=++⎢⎥⎣⎦===⎛⎫=++= ⎪⎝⎭⎛⎫=-+=- ⎪⎝⎭==∆=+-+-=--+-=-+∆=-+--+-增量型控制算式位置型控制算式五、（1）、s T s s D i 1)(+=τ 其中1s T =τ，)122(21)1()()()(222+=+==s T s T s T s T K s G s D s G s i c⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=⇒==22222222s i s i KT T T T T K T ；得：s KT s T s D s s 2121)(+=（7分） （2）、KT T K s s P 212=，1s I T T =， 用差分法离散可得：)2()1()()1()(210-+--+-=k e a k e a k e a k u k u 其中：)1(0T T T T K a D I P ++=，)21(1T T K a D P +=，TT K a D P =2（7分）六. )()(1101--Φ+Φ=ΦZ Z Z ⎩⎨⎧=Φ+Φ=Φ=Φ+Φ=Φ02)1(1)1(1010 （5分） )718.01)(1()368.01)(5.01(545.0)(1)()(1)(1111----+---=Φ-Φ=Z Z Z Z Z Z Z G Z D （5分） 七.1、单缓冲工作方式（4分）2、单极性电压输出方式（4分）3、－5～0V （4分）4、outportb(08H,i)（4分）。
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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。
ﻩ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。
计算机控制技术题库(附答案)
计算机控制技术练习题（附答案）一、填空题（每空2分，共20分）1．闭环负反馈控制的基本特征是。
2．闭环控制系统里，不同输出与输入之间的传递函数分母。
3．惯性环节的主要特点是，当其输入量发生突然变化时，其输出量不能突变，而是按变化。
4．静态误差系数是系统在典型外作用下精度的指标，静态误差系数越大，精度。
5．系统的相稳定裕度?M，定义为开环频率特性在截止频率?c处。
6．离散系统稳定性与连续系统不同，它不仅与系统结构和参数有关，还与系统的有关。
7．零阶保持器是一个相位滞后环节，它的相频特性φ(?)= 。
8．若已知闭环系统自然频率为?n，经验上，采样频率?s应取。
9．通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为。
10．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。
二、选择题(每题2分，共10分)1．在计算机控制系统里，通常当采样周期T减少时，由于字长有限所引起的量化误差将。
A 增大；B 减小；C 不变。
2．控制算法直接编排实现与串联编排实现相比，有限字长所引起的量化误差。
A 较大；B 较小；C 相当。
3．某系统的Z传递函数为G(z) = 0.5(z+0.5) / (z+1.2)(z-0.5) ，可知该系统是。
A稳定的；B不稳定的；C 临界稳定的。
4．若以电机轴的转角为输入量，电机轴的转速为输出量，则它的传递函数为环节。
A 积分；B 微分；C 惯性。
5．在确定A/D变换器精度时，通常要求它的精度应传感器的精度。
A 大于；B 小于；C 等于。
三、简答题（每小题5分，共20分）1．图1为水箱水位自动控制系统，试说明基本工作原理。
图12．已知单位负反馈闭环控制系统的单位阶跃响应的稳态误差为0.1，试问该系统为几型系统，系统的开环放大系数为多少3．试简单说明系统稳定性与稳态误差相互矛盾的关系。
4．试表述采样定理，并说明若一高频信号采样时不满足采样定理，采样后将会变成何种信号。
四、（10分）已知单位负反馈系统开环传递函数为G(s)=?n 2/s(s+2??n )实测求得单位阶跃响应的?%=4.3%，t s =2.5秒，试写出闭环传递函数并求?n ，?为多少。
计算机控制技术 第3章 过程输入输出通道
36
SM331的8个模拟量输入通道共用一 个积分式A／D转换部件，即通过模拟切 换开关，各输入通道按顺序一个接一个 地转换。 某一通道从开始转换模拟量输入值 起，一直持续到再次开始转换的时间称 模入模块的循环时间，它是模块中所有 活动的模拟量输入通道的转换时间的总 和。
37
实际上，循环时间是对外部模拟量 信号的采样间隔。 对于一个积分时间设定为20ms，8个 输入通道都接有外部信号且都需断线监 视的SM331模块，其循环时间为 (22+10)*8ms=256ms 因此，对于采样时间要求更快一些的 场合，优先选用二输入通道的SM331模 块。
激励电压 激励电压 全桥和半桥设置 全桥和半桥设置 隔离，放大， 噪声滤波 隔离，放大，噪声滤波 隔离，放大， 隔离，放大，
Demo
泛华测控 / Pansino
22
温度传感器的信号调理
绝大多数传感器均有相应的变送器，但温 度传感器的调理电路往往需自己制作，当然也 有现成的产品，但价格较高。常见的温度调理 电路采用桥式电路原理进行测量。
18
液位传感器
磁致伸缩液位传感器：
测量范围： 测量范围：0.2~5m 基本测量精度： 基本测量精度：0.05%
19
压力型液位变送器
JYB-K*-**型液位变送器 型液位变送器 量 程 ： 0-0.5m,4m,100m 精度： 级 ± 精度：A级≤±0.25％ ％ B级≤±0.5％ 级 ± ％
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27
A/D转换器
A/D转换器是将模拟电压或电流转换成数 字量的器件或装置，它是一个模拟系统和计算 机之间的接口，它在数据采集和控制系统中， 得到了广泛的应用。
28
3.1.1 模拟量输入通道
变送器输出的信号为0～ 变送器输出的信号为 ～10mA或4 ～ 20mA 或 的统一信号，需要经过I/V变换变成电压信号 变换变成 电压信号后 的统一信号 ， 需要经过 变换 变成 电压信号 后 才能处理。 对于电动单元组合仪表， 才能处理 。 对于电动单元组合仪表 ， DDZ—Ⅱ Ⅱ 号标准为0～ 型的输出信 号标准为 ～10mA，而DDZ—III型 ， 型 输出信号标准为4～ 输出信号标准为 ～20mA。 。
《计算机控制技术》第三章线性化处理
一：热电偶的非线性补偿。 T=A*E^4+B*E^3+C*E^2+D*E+F
也可以写成 T=(((A*E+B)*D+C)*E+D)*E+F
C语言实现…………
计算法
• 二：平方根的数字实现 直接法：如计算根2. 级数展开法： 牛顿迭代法：
二：二次插值原理 y=y0+k1*(x-x0)+k2*(x-x0)*(x-x1) 简写成：y=y0+(x-x0)*(k1+k2*(x-x1))
二次插值精确，但是运算量大。
折线近似
• 原理见图（P88） 思想：将曲线分段，每段看成一小段直线。 程序：。。。。。。。。。。
查表法
• 适用范围：有计算公式，但是计算机较为 复杂，如：三角函数，微分，积分等。 或没有计算公式。 根据自变量多少，选取数组的维数。 见黑板举例。T=F(X,Y,Z)
表格中数据是离散的，两点间的数据需要插 值处理。
插值逼近
一：一次线性插值原理（P87，图3.14） y=y0+k*(x-x0) k=(y1-y0)/(x1-x0)
线性化处理
• 线性化处理的意义：一般传感器 简单。
• 如：流量传感器，差压信号P和流量G之间 的关系是G=K*P0.5
线性处理方法
• 硬件方式：凸轮机，曲线板，非线性电位 器等。
• 缺点：精度不高，设备复杂。 • 软件方式：计算法，查表法，折线法。
计算法
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《计算机控制技术》模拟题
一、填空
1、8位A/D 转换器与CPU 的接口可以采用( )。
2、采样/保持器的作用是（ ）。
3、DDC 系统所采用的数字PID 算式有（ ）。
4、PID 控制中，引入积分的原因是（ ），引入微分的原因是（ ）。
5、常用的数字滤波方法有（ ）。
二、简答题
1、计算机控制系统有哪几部分组成？
2、模拟量输入通道中为什么要对模拟量信号进行预处理？
3、什么是PID 控制规律？用微分方程写出其控制规律，并说明P 、I 、D 的作用。
4、简述企业网络信息集成系统的层次结构。
5、抗串模干扰、抗共模干扰的措施有哪些? 参考答案：
1、计算机控制系统有哪几部分组成？ 答：计算机控制系统由计算机及其输入输出通道和工业生产对象（包括被控对象和工业自动化仪表）组成。
2、模拟量输入通道中为什么要对模拟量信号进行预处理？
答：这是因为不同的模拟量有不同的量纲，首先要将他们转换为电压信号，然后经过A/D 转换，变成计算机可以接受的数字信号。
3、什么是PID 控制规律？用微分方程写出其控制规律，并说明P 、I 、D 的作用。
答：按照偏差的比例、积分、微分进行的控制是PID 控制。
其控制规律的微分方程表示如下： P ：改善动态特性；I ：消除静差；D ：改善动态特性，加快调节速度。
4、简述企业网络信息集成系统的层次结构。
答：统一的企业网络信息集成系统有三层结构：过程控制层、制造执行层、企业资源规划层。
其层次结构图如下：
])
()(1)([)(dt
t de T dt t e T t e K t u d i p ⎰++=
5、抗串模干扰、抗共模干扰的措施有哪些?
答：抗串模干扰的措施：光电隔离、继电器隔离、变压器隔离、布线隔离、硬件滤波电路、过压保护电路等。
抗共模干扰的措施：平衡对称输入、选用高质量的差动放大器、控制系统的接地技术等。
三、计算
试写出加权平均滤波的算式，当n=16时，并用汇编语言编写出实现程序。
参考答案： 参考答案： 加权平均滤波算式： ，并且 均为常数项，是各次采 样值的系数，且满足 。
程序：首先把采样值存放在以SBUFFER 为首址的内存单元中，加权平均系数存放在以COEFF 滤为首址的内存单元，波后的结果存放在DBUFFER+2单元。
具体程序清单如下：
互联网 Internet 内部网Intranet 现场总线控制网络
企业资源规划层ERP
制造执行层MES
过程控制层PCS
∑==n i i C 1
1n C C C ,...,,21
AWVPR PROC FAR
PUSH SI ；保护现场
PUSH DI PUSH AX PUSH BX PUSH CX
MOV AX ，DATA MOV DS ，AX LEA SI ，
SBUFFER ；采样数首址
SI LEA DI ，COEFF ；系数首址DI MOV CX ，N ；采样次数
CX
MOV AX ，0 ；累加结果单元清0
MOV [DBUFFER]，AX
MOV [DBUFFER+2]，AX
AWVPR1：MOV AX ，[SI] ；取MUL AX ，WORD PTR [DI] ；求ADD WORD PTR[BUFFER]，DX ；累加ADC WORD PTR[BUFFER+2]，AX INC SI ；采样值地址加2INC SI
INC DI ；系数地址加2
INC DI
LOOP AWVPR1
；未完转AWVPR1i
X i i X C
POP CX ；恢复现场POP BX POP AX POP DI POP SI
RET
；返回
AWVPR ENDP
四、数据采集系统设计
画出8位A/D 转换器ADC0809与8088CPU 的直接连接电路图，它能对8个通道的模拟量进行采集。
1、画出电路图并简述工作过程；
2、采样值D 与T 的关系如下图所示，写出T=f(D)。
参考答案：
答：1、ADC0809与CPU8088直接连接的电路图如下：
0 D T 500 255
工作过程：上图中，V IN0—V IN7为8路模拟量输入，-
CS =0380H ，-
CS 与控制信号线-
IOW 组合接到START 和ALE 引脚，在8088CPU 低3位地址线A 0—A 2的配合下，选择某一模拟通道，并启动A/D 转换，转换结束后，发出结束信号EOC ，通过中断（或查询）即可读取结果。
2、函数关系为：
⎪⎪⎪
⎩
⎪
⎪
⎪⎨⎧≤<-⨯-≤<-⨯-≤≤⨯==)255180( )255(2500)18065( )180(115150350)650( 65200
)(D D D D D D D f T。