计算机控制技术王建华主编第二版第三章课后答案
计算机控制技术(第二版)课后习题答案(王建华主编)(汇编)
计算机控制技术课后习题答案第一章 绪论1.计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：P2(1)实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入(2)实时决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按预定的控制规律，决定将要采取的控制策略。
(3)实时控制：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
2 . 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。
P3 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作用：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。
3. 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？P2(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)在计算机控制系统中要考虑实时性，因为根据工业生产过程出现的事件能够保持多长的时间；该事件要求计算机在多长的时间以内必须作出反应，否则，将对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 被控对象生产过程造成影响甚至造成损害。
计算机控制技术及其应用课后答案
第1章概述 ............................................................... 1-1第2章计算机控制系统的理论基础 ........................................... 2-1第3章数字控制器的设计与实现 ............................................. 3-1第4章控制系统中的计算机及其接口技术 ..................................... 4-1第5章计算机控制系统中的过程通道 ......................................... 5-1第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术 ....................................... 6-1第7章控制系统的组态软件 ................................................. 7-1第8章 DCS集散控制系统.................................................... 8-1第9章计算机控制系统的解决方案 ........................................... 9-1第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用 ............................. 10-1第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用 ........................... 11-1第1章概述1.什么就是自动控制、控制系统、自动化与控制论？[指导信息]:参见1、1自动控制的基本概念。
自动控制(autocontrol):不用人力来实现的控制,通常可用机械、电气等装置来实现。
通常相对手动控制而言。
控制系统(control system):通过控制来实现特定功能目标的系统。
计算机控制技术课后习题与答案
单路模拟量电路原理图如下列图所示。
10.采用DAC0832和PC/ISA总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A转换程序。
11.采用DAC1210和PC/ISA总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A转换程序。
答案：略。
12.请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推导出输出电压与输入数字量之间的关系式。
①无源I/V变换
无源I/V变换主要是利用无源器件电阻来实现，并加滤波和输出限幅等保护措施，如下图。
无源I/V变换电路
对于0～10mA输入信号，可取R1=100Ω，R2=500Ω，且R２为精细电阻，这样当输入的I为0～10mA电流时，输出的V为0～5V.对于4～20mA输入信号，可取R１=100Ω，R２=250Ω，且R２为精细电阻，这样当输入的I为4～20mA时，输出的V为1～5V。
上世纪末期开展起来的单片机及嵌入式系统等以其价格低和体积小的优势，使智能仪器和智能仪表在控制场合中的应用也越来越广。现代工业生产规模的日益复杂化和大型化趋势，对控制计算机提出了更高的要求。计算机不仅要完成面向过程的控制和优化任务，还要在获取生产过程各种信息的根底上进展这个过程的信息综合和优化调度，完成生产、经营管理和其它综合管理工作。这种集企业的管理、监视与控制为一体的计算机综合自动化系统被称为计算机集成制造系统(CIMS)或计算机集成过程系统(CIPS)。此外，监视控制与数据采集系统(SCADA)、可编程自动化控制器(PAC)和无线传感器网络(WSN)等各种控制系统也为计算机控制方法提供了新的应用领域。
微型计算机控制技术课后答案 (3)
微型计算机控制技术课后答案1. 介绍本文档为微型计算机控制技术课后答案，主要涵盖了一系列与微型计算机控制技术相关的问题及其解答。
微型计算机控制技术是现代工业自动化中不可或缺的一项技术，它以微型计算机作为核心控制器，通过各种输入输出接口实现对工业设备和系统的控制和监控。
本文档将涉及的内容包括微型计算机的基本组成、微型计算机控制系统的工作原理、传感器和执行器等相关知识点。
2. 微型计算机的基本组成微型计算机是由中央处理器（CPU）、内存、输入输出接口以及存储器组成的。
其中，CPU负责执行指令的处理和计算，内存用于存储程序和数据，输入输出接口用于与外部设备进行数据交换，存储器用于存储程序和数据。
具体来说，微型计算机的基本组成如下：•中央处理器（CPU）：负责执行程序指令，包括运算、逻辑判断、控制等功能。
•内存：用于存储程序和数据，包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
•输入输出接口：用于与外部设备进行数据交换，包括通用输入输出接口和特殊输入输出接口。
•存储器：用于存储程序和数据，包括硬盘、固态硬盘和闪存。
3. 微型计算机控制系统的工作原理微型计算机控制系统的基本工作原理是通过读取输入信号并根据预设的程序进行处理，最后输出相应的控制信号。
具体来说，微型计算机控制系统的工作原理如下：1.读取输入信号：微型计算机通过输入接口读取外部传感器或其他设备的信号。
常见的输入信号包括温度、湿度、压力等物理量的信号。
2.处理信号：微型计算机根据预设的程序对输入信号进行处理，包括数据采集、数据处理、控制算法等。
3.输出控制信号：微型计算机通过输出接口将处理后的结果转换为控制信号，控制执行器执行相应的动作，例如驱动电机、开关阀门等。
4.监控反馈信号：微型计算机通过输入接口读取控制执行器的反馈信号，为控制系统提供实时的状态信息。
可以通过比较反馈信号与预设值来调整控制策略。
4. 传感器与执行器在微型计算机控制系统中，传感器和执行器是非常重要的组成部分。
计算机控制技术课后习题与答案
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
（2）当被测信号变化缓慢时，若A/D转换器转换时间足够短，可以不加采样保持器。
7（附加）：采样保持器中保持电容的大小对数据采集系统的影响。
采样保持器的作用：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。
计算机控制系统的组成框图
3、计算机控制系统的典型型式有哪些?各有什么优缺点?
答：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、分散控制系统、现场总线控制系统、综合自动化系统
(1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作用。(2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC(Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。DDC系统是闭环系统，是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。
上世纪末期发展起来的单片机及嵌入式系统等以其价格低和体积小的优势，使智能仪器和智能仪表在控制场合中的应用也越来越广。现代工业生产规模的日益复杂化和大型化趋势，对控制计算机提出了更高的要求。计算机不仅要完成面向过程的控制和优化任务，还要在获取生产过程各种信息的基础上进行这个过程的信息综合和优化调度，完成生产、经营管理和其它综合管理工作。这种集企业的管理、监督与控制为一体的计算机综合自动化系统被称为计算机集成制造系统(CIMS)或计算机集成过程系统(CIPS)。此外，监督控制与数据采集系统(SCADA)、可编程自动化控制器(PAC)和无线传感器网络(WSN)等各种控制系统也为计算机控制方法提供了新的应用领域。
计算机控制技术课后习题与答案
在模拟量输入通道中，A/D转换器将模拟信号转换成数字量总需要一定的时间，完成一次A/D转换所需的时间称之为孔径时间。对于随时间变化的模拟信号来说，孔径时间决定了每一个采样时刻的最大转换误差，即为孔径误差。
7、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?
（1）A/D转换过程(即采样信号的量化过程)需要时间，这个时间称为A/D转换时间。在A/D转换期间，如果输入信号变化较大，就会引起转换误差。所以，一般情况下采样信号都不直接送至A/D转换器转换，还需加保持器作信号保持。保持器把t=kT时刻的采样值保持到A/D转换结束。
当尖峰型串模干扰成为主要干扰源时用双积分式转换器可以削弱串模干基于rs485总线扩展卡的硬件设计方案可编程控制器rs485rs485总线扩rs485其它智能装置智能io模块智能调节器rs485rs485rs485ipc系统总线基于rs232rs485转换模块的硬件设计方案可编程控制器rs485转换器rs232rs485其它智能装置智能io模块智能调节rs485rs485rs485ipc扰的影响
计算机控制技术课后习题答案
计算机控制技术课后习题答案第一章绪论习题 1：计算机控制系统的控制过程可概括为以下三个步骤：1. 及时数据收集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。
2. 及时决策：对收集到的被控量进行分析和处理，并按预定控制规律，决定将要采取的控制策略。
3. 及时控制：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，达成控制任务。
答案：上述三个步骤分别对应计算机控制系统的三个基本环节：数据采集、数据处理和控制执行。
这些环节确保了控制系统能够实时响应并调整被控对象的运行状态。
习题 2：计算机控制系统是由哪几部分构成？画出方块图并说明各部分的作用。
答案：计算机控制系统主要由以下几部分构成：1. 工业控制机：包括CPU、内存、输入输出接口等，负责数据处理和控制指令的执行。
2. 测量变送装置：用于检测被控量的变化，并将模拟信号转换为数字信号。
3. 执行机构：根据控制指令执行相应的动作，如调节阀门、电机启动等。
4. 被控对象：需要被控制的物理过程或设备。
方块图：```被控对象|v测量变送装置 --> 工业控制机 --> 执行机构```各部分作用：- 测量变送装置：将物理量转换为电信号，便于工业控制机处理。
- 工业控制机：进行数据处理、控制策略制定和指令输出。
- 执行机构：根据指令执行动作，实现对被控对象的控制。
习题 3：计算机控制系统的实时、在线方式和离线方式的含义是什么？答案：1. 实时：指信号的输入、计算和输出都在一定时间范围内完成，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定时间内作出反应进行控制。
2. 在线方式：生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机控制。
3. 离线方式：生产过程设备不直接与计算机连接，通过中间记录介质进行联系和控制。
第二章微型计算机控制系统习题 1：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？答案：微型计算机控制系统的硬件主要由以下几部分组成：1. CPU：核心部件，负责数据处理和控制指令的执行。
微型计算机控制技术 第2版 书后习题答案
书后习题参考答案第一章习题1答：微型计算机控制系统是利用计算机(通常采用工业控制计算机，简称工控机)来实现生产过程自动控制的系统，它由控制计算机本体(包括硬件、软件和网络结构)和被控对象两大部分组成。
微型计算机控制系统是实时系统，也是在线系统。
2答：计算机做控制器用。
控制系统中引进计算机，可以充分运用计算机强大的运算、逻辑判断和记忆等功能。
只要运用微处理器的各种指令，就能编出符合某种控制规律的程序。
微处理器执行该程序，就能实现对被控参数的控制。
输入信息来自于各种传感器，输出信息用于驱动执行机构。
3答：如果计算机能够在工艺要求的时间范围内及时对被控参数进行测量、计算和控制输出，则称为实时控制。
实时的概念不能脱离具体过程，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。
4答：微型计算机控制系统硬件一般包括：计算机主机、输入/输出(I/O)接口、I/O通道、传感器及变送器、执行机构、人机联系设备(如键盘和显示器)、网络通信接口和电源等。
它们通过微处理器的系统总线(地址总线、数据总线和控制总线)构成一个完整的系统。
计算机的输入/输出通道，又称过程通道。
为了实现计算机对生产过程的控制，必须在计算机和生产过程之间设置信息的传递和变换的连接通道，这就是过程输入/输出通道。
过程通道一般可分为：模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道5答：操作指导控制系统：优点是结构简单，控制灵活和安全。
缺点是要由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。
直接数字控制系统：优点是实时性好、可靠性高和适应性强，可控制多个回路。
缺点是修改控制器参数不方便。
监督控制系统：优点是能自动改变模拟调节器或以直接数字控制方式工作的微型计算机中的给定值，从而使生产过程始终处于最优工况。
集散控制系统：优点是分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。
缺点是不同厂商的设备不能通用。
现场总线控制系统：具备集散控制系统的优点，因为采用标准总线设计，不同厂商设备通用性好，组网方便。
计算机控制技术王建华主编第二版第二章课后答案
1.什么是工业控制计算机？它们有哪些特点？解：工业控制计算机是“应用在国民经济发展和国防建设的各个领域，具有恶劣环境适应能力，能长期稳定稳定工作的加固型计算机”其特点是：可靠性高、实时性好、环境适应性强、模块化设计，完善的I∕O通道、系统扩充性好、系统开放性好、控制软件包功能强。
2.为什么要制定计算机总线标准？采用总线结构有哪些优点？解：在工业控制机系统中，利用总线实现芯片内部、印制电路板各部之间，机箱内各插件板之间、主机与外部设备间或系统与系统之间的连接与通信。
一个工业控制机的硬件可以含几块、十几块插件和外部设备，这些插件和部件连起来即可构成系统。
许多工业控制机制造厂大量地以插件方式向各用户提供产品，由用户根据自己的需要集成计算机控制系统。
这些OEM产品包括CPU、RAM、ROM、EPROM、硬盘、AI、AO、DI、PIO及SIO等，从用户的角度说来，希望不同厂家购买的OEM插件能插入外购或自制的机箱，亦即希望各个厂家生产的插件是兼容的，方便地配置不同生产过程需要的工业控制机。
为了兼容的目的就要求个插件的几何尺寸、插件数目相同插头各插针的定义相同，以及控制插件工作的时序相同，从制造商的角度出发，按照总线标准生产插件，其产品应用更广，一个厂家不必生产全部插件，只需生产本厂专长的插件和OEM 即可。
优点是①简化了硬件的设计。
便于采用模块化结构设计方法，面向总线的微型计算机设计只要按照这些规定制作cpu插件、存储器插件以及I/O插件等，将它们连入总线就可工作，而不必考虑总线的详细操作。
②简化了系统结构。
整个系统结构清晰。
连线少，底板连线可以印制化。
③系统扩充性好。
一是规模扩充，规模扩充仅仅需要多插一些同类型的插件。
二是功能扩充，功能扩充仅仅需要按照总线标准设计新插件，插件插入机器的位置往往没有严格的限制。
④系统更新性能好。
因为cpu、存储器、I/O借口等都是按总线规约挂到总线上的，因而只要总线设计恰当，可以随时随着处理器的芯片以及其他有关芯片的进展设计新的插件，新的插件插到底板上对系统进行更新，其他插件和底板连线一般不需要改。
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》习题参考答案
第1章(1)什么是计算机控制系统？它有哪几部分组成？答：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。
计算机控制系统由计算机和生产过程两大部分组成。
(3)操作台一般包括那几个组成部分？答：操作台是一个实时的人机对话的联系纽带。
通过它人们可以向计算机输入程序，修改内存的数据，显示被测参数以及发出各种操作命令等。
它主要包括以下4个部分：作用开关、一组功能键、屏幕或显示器、一组数字键。
(4)工业控制机的特点有哪些？答：可靠性高和可维修性好、控制的实时性好、环境适应性强、输入和输出通道配套好、系统的扩充性好、控制软件包功能强、系统通信功能强(5)现场总线的控制系统与传统的分布式控制系统相比，具有哪些特点？答：具有实现全数字化、开放性、智能化、互操作性、风险分散性、适应性强等优点。
(6) 嵌入式控制系统具有哪些特点？答：①是将先进的计算机技术、半导体技术以及电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。
②通常是面向用户、面向产品、面向特定应用的。
③和具体应用有机地结合在一起，其升级换代也是和具体产品同步进行的。
④为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机中，而不是存贮于磁盘等载体中。
⑤嵌入式系统本身并不具备在其上进行进一步开发的能力。
在设计完成以后，用户如果需要修改其中的程序功能，也必须借助于一套开发工具和环境。
⑥要求嵌入式系统所支持的开发工具易学、易用、可靠、高效。
第2章(2)简述采样定理。
答：如果连续信号)(t x 具有有限频谱，其最高频率为max ω，则对)(t x 进行周期采样且采样角频率max 2ω≥ωs 时，连续信号)(t x 可以由采样信号)(*t x 惟一确定，亦即可以从)(*t x 不失真地恢复)(t x 。
(3)在数据采集系统中，是不是所有的输入通道都需要加采样保持器，为什么？答：不是。
《计算机控制技术》习题参考答案(完整版)
《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。
计算机控制技术王建华主编第二版第三章课后答案
1、A/D 转换的主要性能指标有哪些？ 答：转换时间、分辨率、线性误差、量程、对基准电源的要求等。
2、计算机与模拟量输入接口交换信息有哪几种控制方式？它们各有什么优缺点？ 答：程序查询式：程序设计比较简单，可靠性高，但实时性差； 延时采样方式：硬件设计简单，但信息传递较前述方式慢； 中断方式：提高了系统的工作效率； DMA 方式：传输速率大大提高。
3、模拟量输入接口设计主要解决那几个方面的问题？ 答：数据输出线的连接方式，选通信号、启动转换及读出控制信号的连接方法，电源和地 线的处理，与计算机信息传递的方式。
4、模拟量输入通道由那几部分组成？ 答：模拟量输入通道一般由 I/U 变换，多路转换器、程控放大器、采样/保持器、A/D 转 换器、接口及控制逻辑等组成。
5、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？ 答：为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随时间变化较快的信号的要求，可 采用带有保持电路的采样器，即采样保持器（为了防止在 A/D 转换之前信号就发生了变化， 致使 A/D 转换的结果出错，因而采用采样保持器来使得信号维持一段时间）。
并不是所有 的模拟量输入通道都需要采样保持器的，因为采样保持器是为了防止在 A/D 转换之前信号 就发生了变化，致使 A/D 转换的结果出错，所以只要 A/D 转换的时间比信号变化的时间短 就不需要。
6、在模拟量输入通道中，为何通常要使用可编程放大器？ 答：因为在模拟输入通道中，多路被测信号常常共用一个测量放大器，而各路的输入信号 大小往往不同， 但都要放大到模数转换器的同一量程范围内获取适合的分辨力， 所以常要使 用可编程放大器。
7、隔离放大器有几种形式？各有什么特点？ 答： （1）变压器耦合隔离放大器：线性和稳定性好，隔离电压和共模抑制比高，应用电路 简单，频带较宽； （2）主要起到抗共模干扰和良好的安全保障作用。
计算机控制技术课后习题详细讲解答案
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。
《计算机控制技术》习题参考答案(完整版)
《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。
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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。
（6）PLC+上位系统优点：通过预先编制控制程序实现顺序控制，用PLC代替电器逻辑，提高了控制是现代灵活性、功能及可靠性。
第二章答案3计算机总线大致可分为几类？其中内部总线又可分为几类？解：按传送数据可分为串行总线和并行总线；按应用的场合可分为芯片总线、版内总线、机箱总线、设备互联总线、现场总线及网络总线；按用途可分为:计算机总线、外部设备总线、和控制总线；按总线的作用域可分为全局总线和本地总线；按标准化程度可分为标准总线和费标准总线等。
内部总线可分为：数据总线、地址总线、控制总线、电源线与地线。
6说明ISA总线中AEN、IOR、IOW信号的作用。
解：ANE:为地址允许信号，用于把微处理器及其他装置从I/O通道上释放以便能够执行DMA 传送；IOR：为I/O 读信号，它指示I/O装置把数据传送到数据总线上；IOW：为I/O写信号，它指示I/O装置读取数据总线上的数据。
8 PCI总线的主要优点是什么？解：高性能，通用性好，成本低，使用方便第三章答案2、A/D转换的主要性能指标有哪些？答：转换时间、分辨率、线性误差、量程、对基准电源的要求等。
3、计算机与模拟量输入接口交换信息有哪几种控制方式？它们各有什么优缺点？答：程序查询式：程序设计比较简单，可靠性高，但实时性差；延时采样方式：硬件设计简单，但信息传递较前述方式慢；中断方式：提高了系统的工作效率；DMA方式：传输速率大大提高。
3、模拟量输入接口设计主要解决那几个方面的问题？答：数据输出线的连接方式，选通信号、启动转换及读出控制信号的连接方法，电源和地线的处理，与计算机信息传递的方式。
5、模拟量输入通道由那几部分组成？答：模拟量输入通道一般由I/U变换，多路转换器、程控放大器、采样/保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑等组成。
6、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？答：为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随时间变化较快的信号的要求，可采用带有保持电路的采样器，即采样保持器（为了防止在A/D转换之前信号就发生了变化，致使A/D转换的结果出错，因而采用采样保持器来使得信号维持一段时间）。
并不是所有的模拟量输入通道都需要采样保持器的，因为采样保持器是为了防止在A/D转换之前信号就发生了变化，致使A/D转换的结果出错，所以只要A/D转换的时间比信号变化的时间短就不需要。
7、在模拟量输入通道中，为何通常要使用可编程放大器？答：因为在模拟输入通道中，多路被测信号常常共用一个测量放大器，而各路的输入信号大小往往不同，但都要放大到模数转换器的同一量程范围内获取适合的分辨力，所以常要使用可编程放大器。
8、隔离放大器有几种形式？各有什么特点？答：（1）变压器耦合隔离放大器：线性和稳定性好，隔离电压和共模抑制比高，应用电路简单，频带较宽；（2）主要起到抗共模干扰和良好的安全保障作用。
9、一个八位A/D转换器，孔径时间为100us，如果要求转换误差在A/D转换器的转换精度（0.4%）内，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少？第四章答案1滤波的作用是什么？数字滤波与硬件滤波相比有和特点？答：通过模拟量输入通道采集到生产过程的各种物理参数，如温度、压力、流量、料位和成分等。
这些原始数据中可能混杂了干扰噪声，需要进行数字滤波；也可能与实际物理量成非线性关系需要进行线性化处理。
为了能到真实有效的数据，有必要度采集的原始数据进行数字滤波和数据处理。
所谓数字滤波，就是在计算机中用某种计算方法对输入的信号进行数学处理，以便减少干扰在有用信号中的比重，提高信号的真实性。
这种滤波方法不需要增加硬设备，只需要根据预定的滤波算法编制相应的程序即可可达到信号滤波的目的2常用的数字滤波方法有哪几种？分别使用于什么场合？怎样综合运用这几种滤波方法？答：常用的数字滤波方法有：限幅滤波法，中位滤波法，平均值滤波法和惯性滤波法。
平均值滤波法使用于周期性干扰，中位值滤波法和限幅滤波法适用于偶然的脉冲干扰，惯性滤波法适用于高频及低频的干扰信号，加权平均值滤波法适用于纯迟延较大的被控制对象。
如果同时采用几种滤波方法，一般先用中位值滤波法或限幅滤波法，然后再用平均值滤波法3某热处理炉温度变化的范围为0~1350ºC，在某一时刻计算机采样并经AD574A转换后的数字量为56AH，问此时炉温内的温度为多少度？(设仪表量程为线性的)解：AO=0ºC，Am=1350ºC, NX=56AH=(1386) D, Nm=0FFH=255AX=NX/Nm（Am-AO）+AO=[1386/255(1350-0)+0] ºC =7337ºC4数字PID控制算法的位置式算式和增量式算式的本质是否一样，试分析两者的区别。
答：位置式PID数字控制器的输出时全量输出，是执行机构所应达到的位置，数字控制器的输出跟过去的状态有关，计算机的运算工作量大，需要对e(k)作累加，而且，计算机的故障有肯能使输出作大幅度的变化，这种情况在往往在生产实践中不允许的，而且有些场合可能造成严重的事故。
增量式PID数字控制器是位置式的一种改进。
该方法较为安全，在计算时不需要进行累加，仅需要最近几次误差的采样值5数字PID控制为何采用积分分离，采用积分分离有时又会出现残差是和原因，怎样避免？答：系统中加积分校正以后，会产生积分饱和和过大的超调量，这对某些生产过程是绝对不允许的，引进积分分离算法，既保持了积分的作用，又减小了超调量，使得控制性能有了较大的改善。
积分分离算法要设置积分分离阀Eo,当│e(k)│≤│Eo│时，也即偏差值│e(k)│比较小时，采用PID控制，可保证系统的控制精度6数字PID控制为何采用抗积分饱和？怎样防止积分饱和？答：当控制量进入饱和区后，只执行消弱积分项的累加，而不进行增大积分项的累加。
抗积分饱和算法的抗积分饱和依据是抗积分饱和算法系统最终的控制输出u(k)13多变量控制系统解耦的条件是什么？答：系统的闭环传递矩阵Wb(s)为对角线矩阵。
如wb(s)=第五章答案1干扰信号的来源可分为哪几种？答：依据干扰的来源不同，工业控制计算机系统的外部干扰可以分为三类，即电源干扰、空间干扰、设备干扰2干扰信号进入到计算机控制系统中的主要耦合方式有哪几种？各有何特点？答：可分为四类：静电耦合方式、电磁耦合方式、共阻抗耦合方式、电磁场辐射耦合方式。
⑴静电耦合方式：当两根导线平行的放置一定距离时，该两根导线之间的电容就构成了它们相互间的电容性耦合。
其作用机理是一根导线在另一根导线的静电场中时，必然受到该电场的影响。
⑵电磁耦合方式：在设备内部，线圈或变压器的漏磁就是一个很大的干扰源；在设备外部，当两根导线在较长的距离内敷设或架设时，将会产生电磁干扰。
⑶共阻抗耦合方式：当两个电路的电流经一个公阻抗时，一个电路在该阻抗上所产生的电压降会影响到另一个电路，该种耦合方式称为公共阻抗耦合方式。
⑷电磁场辐射耦合方式:电磁场辐射干扰是一种无规则的干扰，它极易通过电源而耦合到系统中。
另外，过长的信号输入线和输出线以及控制线具有天线效应，它们既能接收干扰波，又能辐射干扰波3简述空间干扰的措施？答：主要采取的措施有：①空间隔离：使敏感设备或信号线远离干扰源（如大型动力设备及大变压器等）。
②屏蔽：对敏感电路加屏蔽盒或对信号叫屏蔽层。
③电气布线：合理地选择信号线，并在实际施工中正确的敷设信号线来抑制干扰4如何选择信号线，信号线的敷设要注意哪些事项？答：模拟信量信号：对高频的脉冲信号的抗干扰能力很差的，建议用屏蔽双绞线连接，且这些信号线必须单独占用电线管或电缆槽，不可与其他信号在同一电缆管（或槽）中走线。
低电平的开关信号（干接点信号）：数据通信线路（RS-232、RS485等），对低频的脉冲信号的抗干扰能力比模拟信号要强，但建议最好采用屏蔽双绞线连接。
此信号也要单独走线，不可和动力线及大负载信号线在一起平行走线。
高电平（或大电流）的开关量输入/输出及其他继电器输入/输出信号：这类信号的干扰能力又强于以上两种，但这些信号会干扰别的信号，因此建议用双绞线连接，也单独走电缆管或电缆槽5过程通道的干扰是如何产生的？如何对它们进行抑制？答：主要原因是过程通道与计算机之间存在公共地线，而且首当其冲是A/D和各种输入装置。
串模干扰采用以下措施：采用输入滤波器，进行电磁屏蔽和良好的接地，选择合适的A/D转换器，使用电流信号传输。
共模干扰采用以下措施：采用差分放大器作信号前置放大，采用隔离技术将地点位隔开，利用浮地屏蔽6什么是系统的可靠性，提高计算机控制系统的可靠性有哪些主要途径？答：可靠性指机器、零件或系统，在规定的工作条件下，在规定的时间内具有正常工作性能的能力。