计算机控制系统课后作业+++(1) 共39页
计算机控制系统课后习题答案1
第一章课后参考答案1-1简述计算机控制系统的控制过程。
计算机控制系统的控制过程可以归纳为以下三个步骤：1)实时数据采集：对被控量进行采样测量，形成反馈信号；2)实时控制计算：根据反馈信号和给定信号，按一定的控制规律，计算出控制量；3）实时控制输出，向执行机构发出控制信号，实现控制作用。
1-2什么是实时性？有哪些因素影响系统的实时性？硬件：1）控制器计算速度2）传感器采集速度3）执行器反应时间4）A/D、D/A转换速度软件：1）操作系统调度2）中断响应处理方式（包括定时器）3）延时函数的设置实时性：即信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内即时完成的，超出这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
1-3计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分作用是什么？计算机的硬件主要包括主机、输入输出通道和外部设备。
主机：主机是计算系统的核心，通过接口向系统的各个部分发出各种指令，对被控对象进行检测和控制。
输入输出通道：输入输出通道是计算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计算机可以接收的数字信号，过程输出通道把计算机输出的控制命令和数据，转化成可以对生产对象进行控制的的信号。
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。
外部设备：外部设备是实现计算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，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，还应有按键或开关，完成系统的启、停等功；操作台还要保证操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。
1-4计算机控制系统的软件由哪几部分组成？各部分作用是什么？计算机控制系统软件分为系统软件、应用软件及数据库。
系统软件是有计算机生产厂家提供的专门用来使用和管理计算机的程序。
对用户来说，系统软件只是用来开发应用软件的工具，不需要自己设计。
计算机控制系统课后参考答案概论
2-1 简述过程通道的作用、类型和组成？作用：过程通道是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。
类型：按信息传递的方向来分，过程通道可分为输入过程通道和输出过程通道；按所传递和交换的信息来分，过程通道又可分为数字量过程通道和模拟量过程通道。
组成：【数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道。
数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等组成。
数字量输出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。
其中：输入调理电路将来自控制装置或生产过程的各种开关量，进行电平转换，将其通断状态转换成相应的高、低电平，同时还要考虑对信号进行滤波、保护、消除触点抖动，以及进行信号隔离等问题。
模拟量输入通道一般由I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑电路组成。
(1)I/V变换：提高了信号远距离传递过程中的抗干扰能力，减少了信号的衰减，为与标准化仪表和执行机构匹配提供了方便。
(2)多路转换器：用来切换模拟电压信号的关键元件。
(3)采样保持器：A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。
在进行A/D转换时间内，希望输入信号不再变化，以免造成转换误差。
这样，就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。
(4)A/D转换器：模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量，能够完成这一任务的器件，称为之模/数转换器(Analog/Digital Converter，简称A/D转换器或ADC)。
模拟量输出通道一般由接口电路、D/A转换器、功率放大和V/I变换等信号调理电路组成。
(1)D/A转换器：模拟量输出通道的核心是数/模转换器(Digital/Analog Converter,简称D/A 转换器或DAC)。
它是指将数字量转换成模拟量的元件或装置。
(2)V/I变换：一般情况下，D/A转换电路的输出是电压信号。
在计算机控制系统中，当计算机远离现场，为了便于信号的远距离传输，减少由于传输带来的干扰和衰减，需要采用电流方式输出模拟信号。
计算机控制系统课后答案,李华
计算机控制系统课后答案1. 介绍本文是针对计算机控制系统课后作业的答案汇总。
在课程中涉及到的问题和概念将会一一解答和说明，帮助读者更好地理解和掌握计算机控制系统。
2. 问题解答2.1 列举计算机控制系统的应用领域。
计算机控制系统广泛应用于以下领域：- 工业自动化控制：用于控制工业生产线上的各种设备和工艺过程。
- 交通运输系统：包括地铁、公交、航空、航天等领域的运输工具的控制。
- 农业自动化：应用于农业机械和设备的控制，提高农业生产效率。
- 医疗设备控制：用于医疗设备的自动控制和监测。
- 建筑智能化：用于建筑内部的照明、供暖、空调等控制系统。
- 安防、监控系统：包括视频监控、入侵报警等各种安全系统的控制。
2.2 计算机控制系统的组成结构是什么？计算机控制系统的基本组成结构包括： - 传感器：用于将被控制对象的状态转换为电信号，并输入到控制系统中。
- 执行器：根据控制系统的指令，执行相应的动作，控制被控制对象。
- 控制器：对传感器采集到的数据进行处理和分析，并产生相应的控制指令。
- 通信网络：用于传输控制指令和传感器数据的通信网络。
- 计算机：负责控制器的运行和算法的执行，对控制系统进行监控和管理。
2.3 什么是开环控制系统和闭环控制系统？它们的区别是什么？开环控制系统是指控制器只根据预先设置的控制指令，对被控制对象进行控制，而不对被控制对象的输出进行测量和反馈。
因此，开环控制系统的控制效果受到外界扰动和被控制对象本身性能变化的影响。
闭环控制系统是指控制器在对被控制对象进行控制的同时，通过测量被控制对象的输出信号，并与设定值进行比较，产生反馈信号进行控制调节。
闭环控制系统能够根据被控制对象实际输出的变化来调整控制指令，使控制效果更加稳定和准确。
区别： - 开环控制系统没有反馈环路，只根据预先设置的控制指令对被控制对象进行控制；闭环控制系统设有反馈环路，通过测量被控制对象的输出进行调节。
计算机控制系统课后习题附标准答案
1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。
图1.1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。
计算机控制系统习题答案
（ c ）由系统结构图
C ( z ) NG2 ( z ) R ( z ) DD 2 ( z )Gh ( z )G1G2 ( z ) E ( z ) DD1 ( z )Gh ( z )G1G2 ( z ) E ( z ) R( z ) C ( z ) NG2 ( z ) R( z ) DD 2 ( z )Gh ( z )G1G2 ( z ) DD1 ( z )Gh ( z )G1G2 ( z ) R ( z ) C ( z ) C ( z) NG2 ( z ) R( z ) DD 2 ( z )Gh ( z )G1G2 ( z ) DD1 ( z )Gh ( z )G1G2 ( z ) R ( z ) 1 DD1 ( z )Gh ( z )G1G2 ( z ) 1 DD1 ( z )GhG1G2 ( z )
1
计算机监督控制 SCC 系统有两种类型，一种是 SCC+模拟调节器，另一种是 SCC+DDC 控制系统。SCC 的优点是不仅可进行复杂控制规律的控制，而且工作可靠性高，当 SCC 出现故障时，下级仍可继续执行控制任务。 1.4 实时、在线方式和离线方式的含义是什么？ 解答：(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。 1.5 如果按应用场合分类，计算机控制系统大致可以分为几类？各有什么主要特点？ 解答： （1）数据采集与监视控制系统。特点：机构简单，控制灵活安全，特别适应于未 摸清控制规律的系统，常被用于计算机控制系统研究的初级阶段，或用于试验新的数学 模型和调制新的控制程序等。 （2）直接数字控制系统。特点：a、控制灵活。只要改变算法程序，就可以方便地改变 控制方法，无需改变系统任何硬件。b、可以有效地实现较复杂的控制，用来改善控制 品质。c、可以实现多回路控制，费用比模拟系统节省。 （3）计算机监督控制系统。特点：SCC 的优点是不仅可进行复杂控制规律的控制，而 且工作可靠性高，当 SCC 出故障时，下级仍可继续执行控制任务。 （4）分布式计算机控制系统。特点：a、分布式结构。b、具有较高的可靠性。c、设计， 开发与维护，操作方便。 1.6 为什么说计算机集成制造系统是工业自动化的发展趋势？ 解答：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能价格比，从而 使计算机控制系统的应用也越来越广泛。为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模， 以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求。
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。
计算机控制系统_课后答案全解
第1章习题B 习题B1-1 举例说明2-3个你熟悉的计算机控制系统，并说明与常规连续模拟控制系统相比的优点。
B1-2 利用计算机及接口技术的知识，提出一个用同一台计算机控制多个被控参量的分时巡回控制方案。
B1-3 题图B1-3是一典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图。
由雷达测出目标的高低角、方位角和斜距，信号经滤波后，由模拟式计算机计算出伺服系统高低角和方位角的控制指令，分别加到炮身的高低角和方位角伺服系统，使炮身跟踪指令信号。
为了改善系统的动态和稳态特性，高低角和方位角伺服系统各自采用了有源串联校正网络和测速反馈校正，同时利用逻辑电路实现系统工作状态的控制(如偏差过大时可断开主反馈，实现最大速度控制，当偏差小于一定值后实现精确位置控制)。
试将其改造为计算机控制系统，画出系统原理结构图。
题图B1-3典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图B1-4水位高度控制系统如题图B.1-4所示。
水箱水位高度指令由W1 电位计指令电压u r确定，水位实际高度h由浮子测量，并转换为电位计W2 的输出电压u h。
用水量Q1 为系统干扰。
当指令高度给定后，系统保持给定水位，如打开放水管路后，水位下降，系统将控制电机，打开进水阀门，向水箱供水，最终保持水箱水位为指令水位。
试把该系统改造为计算机控制系统。
画出原理示意图及系统结构图。
题图B1-4 水箱水位控制系统原理示意图B1-5 题图B1-5为一机械手控制系统示意图。
将其控制器改造为计算机实现，试画出系统示意图及控制系统结构图。
题图B1-5机械手控制系统示意图B1-6题图B1-6为仓库大门自动控制系统示意图。
试将其改造为计算机控制系统，画出系统示意图。
题图B1-6 仓库大门自动控制系统示意图B1-7车床进给伺服系统示意图如题图B1-7所示。
电动机通过齿轮减速机构带动丝杠转动，进而使工作台面实现直线运动。
该系统为了改善系统性能，利用测速电机实现测速反馈。
试将该系统改造为计算机控制系统，画出系统示意图。
计算机控制系统课后习题答案
计算机控制系统课后习题答案计算机控制系统课后习题答案2.1 在计算机控制系统中，为了获取系统的运行状态或设定信息，经常需要进行开关量信号的输入。
2.2 把从控制对象检测到的模拟信号，转换成二进制数字信号，经I/O接口送入计算机。
2.3 在计算机控制系统中，经常需要控制执行机构的开/关(如对电磁阀的控制)或启/停(如各种交、直流电机的控制)，某些控制算法(如脉宽调制方法，最优控制中的乒乓控制算法等)也需要控制执行机构在一定时间T内全负荷工作一段时间t(0 t T)，这些控制可通过计算机开关量输出通道来实现。
2.4 把计算机输出的数字量转换成模拟量。
2.5 光电耦合器的作用：从工业现场获取的开关量或数字量的信号电平往往高于计算机系统的逻辑电平，即使输入开关量电压本身不高，也有可能从现场引入意外的高压信号，因此必须采取电隔离措施，以保障计算机系统的安全。
常用的隔离措施是采用光电耦合器件实现的。
光电耦合器的用法：下图为原理图。
当输入侧(即发光二极管)流过一定的电流IF时，发光二极管开始发光，它触发光敏三极管使其导通;当撤去该电流时，发光二极管熄灭、三极管截止。
这样，就实现了以光路来传递信号，保证了两侧电路没有电气联系，从而达到了隔离的目的。
2.5 光电耦合器的注意事项：① 输入侧导通电流要使光电隔离器件导通，必须在其输入侧提供足够大的导通电流，以使发光二极管发光。
不同的光电隔离器件的导通电流也不同，典型的导通电流IF=10mA。
② 频率特性受发光二极管和光敏元件响应时间的影响，光电隔离器件只能通过一定频率以下的脉冲信号。
因此，在传送高频信号时，应该考虑光电隔离器件的频率特性，选择通过频率较高的光电隔离器。
③ 输出端工作电流光电隔离器输出端的灌电流不能超过额定值，否则就会使元件发生损坏。
一般输出端额定电流在mA量级，不能直接驱动大功率外部设备，因此通常从光电隔离器至外设之间还需设置驱动电路。
2.5 光电耦合器的注意事项：④ 输出端暗电流这是指光电隔离器处于截止状态时，流经输出端元件的电流，此值越小越好。
计算机控制系统课后作业PPT课件
D(
z)
(1
Z
1
)Z[GC
(
S
)
1 S
]
第18页/共37页
第五章习题答案
5.9解： 阶跃响应不变法
D(z)
(1-z-1 )Z
[Gc
(s)
1] s
(1
z 1 )Z
[
(s
2 1)( s
2)
1] s
(1 z1)Z [1 2 1 ] s s 1 s 2
0.399z 0.588 z2 0.503z 0.05
T
T
(1 e Tc )(1 eTd z1)
D(z)
T
T
T
Kd (1 e Td )[1 e Tc z1 (1 e ) z Tc (N 1)
稳定。
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第五章习题
5.9 已知某系统连续控制器的传递函数
D(s)
2
(s 1)(s 2)
试分别用阶跃响应和脉冲响应不变法求D(z)的等效数 脉gD字冲(kT响)是应模不拟变控法制：器离的散脉近冲似响后应的采数样字值控g制(k器T)的的脉T倍冲。响应 控制器，其中D采(z样) 周TZ期[GTC=(S1)s]。 阶跃响应不变法：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。
K s 5
s 4 s 2 48s 1600
试求采用计算机闭环控制时采样周期的选择范围。
解：将系统的开环传递函数写成
Ks 5
G(s) s
1
[ s
1
2
322 ]
0.25 0.04
从 而 ： T1 ＝ 0.25 秒 ， 1 ＝ 0.04 秒 ， 1 ＝ 2/32 秒 0.196 秒 。 得 min ＝
计算机控制作业及答案
计算机控制作业及答案标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N].计算机控制系统是由哪级部分组成的各部分作用硬件组成：微控制器或微处理器、ROM、RAM、外部设备、网络通信接口、实时时钟、电源。
软件组成：系统软件和应用软件。
作用：硬件中有A/D称为模拟数字转换器，它包括采样保持和量化，其输出为数字形式，何时采样由计算机控制。
D/A称为数字模拟转换器，它是将数字信号转换成模拟信号形成控制量。
应用软件根据要解决的问题而编写的各种程序，系统软件包括操作系统，开发系统。
.为适应控制现场的工作环境，对工业控制机有何要求（1）适应性（2）可靠性（3）实时性（4）扩展性结构：（1）基于通用计算机的结构（2）基于嵌入式系统的结构. PCI总线，CPCI总线，PC/104总线以及RS232,RS422,RS485有何特点，电平特性，适用场合.何谓IO接口在计算机控制系统中为什么要有IO接口（1）解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题（2）解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题（3）解决CPU的负载能力和外围设备端口的选择问题.计算机与外围设备交互信息有哪几种控制方式各有何优缺点（1）并行通信。
优点：传送速度快、信息率高。
缺点：传输线多，成本高（2）串行通信。
全双工方式 RS-422 ,RS-232。
半双工方式 RS-485（3）同步通信。
要求收发双方具有同频同相的同步时钟信号，每帧信息开始加特定的同步字符，不允许有间隙（4）异步通信。
开始位，停止位，发送的字符间允许有间隙.模拟输入通道中为何要加采样保持器，采样保持器的组成及要求是什么（1）用采样保持电路使得在A/D转换期间保持输入模拟信号不变（2）孔径时间：AD转换器完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间。
孔径误差：在孔径时间ta/d内，由于输入信号x(t)的变化所引起的误差称为孔径误差δ。
以ta/d＝10μs的10位ADC芯片为例：为保证不低于%的转换精度的主要性能指标有哪些10V8位的ADC转换精度如何计算(1). 接口特性(2). 量程(3). 分辨率(4). 误差和精度(5). 转换速率(6). A/D转换的方法一个8位A/D转换器，孔径时间为100。
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。
[计算机控制系统答案]计算机控制系统 _课后答案全解
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相关资料一: 计算机控制系统_课后答案全解第1章习题B 习题B1-1 举例说明2-3个你熟悉的计算机控制系统，并说明与常规连续模拟控制系统相比的优点。
[]B1-2 利用计算机及接口技术的知识，提出一个用同一台计算机控制多个被控参量的分时巡回控制方案。
B1-3 题图B1-3是一典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图。
由雷达测出目标的高低角、方位角和斜距，信号经滤波后，由模拟式计算机计算出伺服系统高低角和方位角的控制指令，分别加到炮身的高低角和方位角伺服系统，使炮身跟踪指令信号。
为了改善系统的动态和稳态特性，高低角和方位角伺服系统各自采用了有源串联校正网络和测速反馈校正，同时利用逻辑电路实现系统工作状态的控制(如偏差过大时可断开主反馈，实现最大速度控制，当偏差小于一定值后实现精确位置控制)。
试将其改造为计算机控制系统，画出系统原理结构图。
题图B1-3典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图B1-4水位高度控制系统如题图B.1-4所示。
水箱水位高度指令由W1 电位计指令电压ur确定，水位实际高度h由浮子测量，并转换为电位计W2 的输出电压uh。
用水量Q1 为系统干扰。
当指令高度给定后，系统保持给定水位， 1计算机控制系统答案计算机控制系统_课后答案全解如打开放水管路后，水位下降，系统将控制电机，打开进水阀门，向水箱供水，最终保持水箱水位为指令水位。
[）试把该系统改造为计算机控制系统。
画出原理示意图及系统结构图。
题图B1-4 水箱水位控制系统原理示意图B1-5 题图B1-5为一机械手控制系统示意图。
将其控制器改造为计算机实现，试画出系统示意图及控制系统结构图。
题图B1-5机械手控制系统示意图B1-6题图B1-6为仓库大门自动控制系统示意图。
计算机控制技术课后习题详解答案
计算机控制技术课后习题详解答案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参考答案1.计算机控制系统的控制过程是什么？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：检测控制量的瞬时值并输入计算机。
(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，及时向执行机构发送控制信号，完成控制任务。
2.实时、在线和离线模式的含义是什么？(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”模式：如果生产工艺设备不直接与计算机连接，其工作不直接由计算机控制，而是通过中间记录介质，则称为“离线”模式或“离线”模式。
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）主持人：这是微机控制系统的核心。
通过该接口，它可以向系统的各个部分发送各种命令，并实时检测和处理被控对象的被控参数。
主机的主要功能是控制整个生产过程，根据控制规律进行各种控制操作（如调整规律操作、优化计算等）和操作，并根据操作结果做出控制决策；监督生产过程，使其处于最佳工作状态；预测和报警事故；准备生产技术报告、打印和制表等。
1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。
(完整版)《计算机控制系统》课后题答案-刘建昌等科学出版社(可编辑修改word版)
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。
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② 频率特性
受发光二极管和光敏元件响应时间的影响，光电隔离器件只 能通过一定频率以下的脉冲信号。因此，在传送高频信号时， 应该考虑光电隔离器件的频率特性，选择通过频率较高的光电 隔离器。
③ 输出端工作电流
光电隔离器输出端的灌电流不能超过额定值，否则就会使元 件发生损坏。一般输出端额定电流在mA量级，不能直接驱动大 功率外部设备，因此通常从光电隔离器至外设之间还需设置驱 动电路。
查表求逆z变换得 g(kT)2k(1k)
第三章习题
3.11 设被控对象传递函数为
G(s) K s 1
在对象前接有零阶保持器，试求广义对象的脉冲传递函数。
1 eTs Gh0(s) s
Gp
(s)
Gh0
(s)
G(s)
பைடு நூலகம்
1 eTs s
K s 1
(1
eTs
)(
K s
K) s 1
其中初始条件为 y(0)=0 , y(1)=1。
解：对y(k+2)-8y(k+1)+12(k)=0进行z变换得(平移定理)
z 2 Y ( z ) z 2 y ( 0 ) z y ( 1 ) 8 z Y ( z ) 8 z y ( 0 ) 1 2 Y ( z ) 0
Y(z)z2
查表求逆z变换得
g(k) 25[10.2k] 2
(2)G (z)(z (1 1 )(e z aTe ) zaT)z z1zz eaT
查表求逆z变换得
g(t)1eaT
(3)G (z) 2z2 4 z 2 z (z1)(z2) z2 z1
查表求逆z变换得 g(k)4(2)k2(1)k
2.15 已知连续系统的开环传递函数为
G(s)s4sK 2 s4 5s8 1600
试求采用计算机闭环控制时采样周期的选择范围。
解：将系统的开环传递函数写成
G(s)
Ks5
s
1
[s
1
2
32 2]
0.25 0.04
从 而 ： T1 ＝ 0.25 秒 ， 1 ＝ 0.04 秒 ， 1 ＝ 2/32 秒 0.196 秒 。 得 min ＝
0.04秒。
3.6 求下列脉冲传递函数的终值
⑴ G(z)
z2
(z0.8)(z0.1)
(2)
G(z)
1 1 z1
(3) G(z)
z(z2z1)
(z20.5z1)(z2z0.5)
(1)limz 1G(z) limz 1
z2
0
z1 z
z1 z (z0.8)(z0.1)
(2)lim(1z1)G(z) z1
lzi m1(1z1)11z1
1
(3)limz z1
1G(z) z
limz z1
1 z (z2
z(z2 z1) 0.5z1)(z2 z
0.5)
0
3.7 用z变换求解差分方程
y ( k 2 ) 8 y ( k 1 ) 1 y ( k 2 ) 0
试求其脉冲传递函数。
由差分方程有
y(k)+2y(k-1)+1.4y(k-2)=4r(k-1)+r(k-2) 求z变换得
Y(z)2z1Y(z)1.4z2Y(z)4z1R(z)z2R(z) Y(z) 4z1z2
G(z)R(z)12z11.4z2
第三章习题答案
(4)G(z) z z 0.5
查表求逆z变换得 g(k) (0.5)k
(5 )G (z)(zz 2 2 )z2 z 1z 211 2z 1
t
查表求逆z变换得 g(t)(tT)(t2T)2T
(6)G(z)
2z2 3z (z2)(z1)2
z
z
8z12 (z2)(z6)
1( z z ) 4 z6 z2
查表得 y(k) 1(6k 2k ) 4
第三章习题
3.8 用部分分式法求下列脉冲传递函数的z反变换
(1) G(z)
10z
(z1)(z0.2)
(2)
G(z)
(z
(1eaT )z 1)(zeaT
)
④
这是指光电隔离器处于截止状态时，流经输出端元件的 电流，此值越小越好。在设计接口电路时，应考虑由于输 出端暗电流而可能引起的误触发，并予以处理。
⑤ 隔离电压
它是光电隔离器的一个重要参数，表示了其电压隔离的 能力。
⑥ 电源隔离
光电隔离器件两侧的供电电源必须完全隔离。无论是输 入隔离还是输出隔离，只要采取光电隔离措施，就必须保 证被隔离部分之间电气完全隔离，否则就起不到隔离作用 了。
(3) G(z)
2z2
(z 1)(z 2)
(4) G(z) z z 0.5
(5)
G(z) z 2 (z 2)z2
(6)
G(z)
(z
2z2 3z 2)(z 1)2
第三章习题答案
3.8 解： (1)G(z)
10z
25[ z z ]
(z1)(z0.2) 2 z1 z0.2
极管)流过一定的电流IF时，发光二极管开始发光，它触发
光敏三极管使其导通；当撤去该电流时，发光二极管熄灭、 三极管截止。这样，就实现了以光路来传递信号，保证了 两侧电路没有电气联系，从而达到了隔离的目的。
2.5 光电耦合器的注意事项：
① 输入侧导通电流
要使光电隔离器件导通，必须在其输入侧提供足够大的导通 电流，以使发光二极管发光。不同的光电隔离器件的导通电流
G(z)
Z[Gp
(s)]
(1
z1)
K
[11z1
1
1 eT
z1
]
1 eT K z eT
第三章习题
3.12 设线性离散系统的差分方程为
y ( k 2 ) 2 y ( k 1 ) 1 . 4 y ( k ) 4 r ( k 1 ) r ( k )
2.5 说明光电耦合器的作用、用法及注意事项。
光电耦合器的作用：从工业现场获取的开关量或数字量的 信号电平往往高于计算机系统的逻辑电平，即使输入开关 量电压本身不高，也有可能从现场引入意外的高压信号， 因此必须采取电隔离措施，以保障计算机系统的安全。常 用的隔离措施是采用光电耦合器件实现的。
光电耦合器的用法：下图为原理图。当输入侧(即发光二