《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》習(xí)題參考答案完整版

1、1《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》（機(jī)械工業(yè)出版社（機(jī)械工業(yè)出版社范立南、李雪飛）范立南、李雪飛）習(xí)題參考答案習(xí)題參考答案第1章1填空題(1)閉環(huán)控制系統(tǒng)，開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)(2)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)決策控制，實(shí)時(shí)控制輸出(3)計(jì)算機(jī)，生產(chǎn)過(guò)程(4)模擬量輸入通道，數(shù)字量輸入通道，模擬量輸出通道，數(shù)字量輸出通道(5)系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件2選擇題(1)A(2)B(3)C(4)A(5)B3簡(jiǎn)答題(1)將閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的模擬控制器和和比較環(huán)節(jié)用計(jì)算

2、機(jī)來(lái)代替，再加上AD轉(zhuǎn)換器、DA轉(zhuǎn)換器等器件，就構(gòu)成了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其基本框圖如圖所示。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)（通常稱為工業(yè)控制機(jī)）和生產(chǎn)過(guò)程兩大部分組成。工業(yè)控制機(jī)是指按生產(chǎn)過(guò)程控制的特點(diǎn)和要求而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，它包括硬件和軟件兩部分。生產(chǎn)過(guò)程包括被控對(duì)象、測(cè)量變送、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣開(kāi)關(guān)等裝置。(2)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)：其優(yōu)點(diǎn)是控制過(guò)程簡(jiǎn)單，且安全可靠。適用于控制規(guī)律不是很清楚的系統(tǒng)，或用于試驗(yàn)新的數(shù)學(xué)模型和調(diào)試新的控制程序等。其缺點(diǎn)是它

3、是開(kāi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的作用。直接數(shù)字控制系統(tǒng)：設(shè)計(jì)靈活方便，經(jīng)濟(jì)可靠。能有效地實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制，如串級(jí)控制、自適應(yīng)控制等。監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)：它不僅可以進(jìn)行給定值的控制，還可以進(jìn)行順序控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等。其中SCC模擬調(diào)節(jié)器的控制系統(tǒng)，特別適合老企業(yè)的技術(shù)改造，既用上了原有的模擬調(diào)節(jié)器，又可以實(shí)現(xiàn)最佳給定值控制。SCCDDC的控制系統(tǒng)，更接近于生產(chǎn)實(shí)際，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，

4、使用靈活，但是其缺點(diǎn)是數(shù)學(xué)模型的建立比較困難。集散控制系統(tǒng)：又稱分布式控制系統(tǒng)，具有通用性強(qiáng)、系統(tǒng)組態(tài)靈活，控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便，顯示操作集中，調(diào)試方便，運(yùn)行安全可靠，提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平和管理水平，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是系統(tǒng)比較復(fù)雜。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)：既能完成直接面向過(guò)程的控制和優(yōu)化任務(wù)，還能完成整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的綜合管理、指揮調(diào)度和經(jīng)營(yíng)管理的任務(wù)。但是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)所要解決的不僅3不失真地恢復(fù)。)(tx)(tx(3)不是

5、。如果輸入信號(hào)變化很慢（如溫度信號(hào)）或者AD轉(zhuǎn)換時(shí)間較快，使得在AD轉(zhuǎn)換期間輸入信號(hào)變化很小，在允許的AD轉(zhuǎn)換精度內(nèi)，不必再選用采樣保持器。(4)信號(hào)調(diào)理電路是把傳感器輸出的信號(hào)或變送器輸出的信號(hào)中，較小的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬量輸入通道中的放大器放大后，變換成標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)（如0~5V，1~5V，0~10V，5~5V等），再經(jīng)濾波后才能送入AD轉(zhuǎn)換器。而對(duì)于電流信號(hào)應(yīng)該通過(guò)IV（電流電壓）變換電路，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，再經(jīng)濾波后送入

6、AD轉(zhuǎn)換器。當(dāng)有多個(gè)輸入信號(hào)需要檢測(cè)時(shí)，利用多路開(kāi)關(guān)可將各個(gè)輸入信號(hào)依次地或隨機(jī)地連接到公用放大器或A／D轉(zhuǎn)換器上，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)輸入通道的分時(shí)控制。多路開(kāi)關(guān)是用來(lái)切換模擬電壓信號(hào)的關(guān)鍵元件。前置放大器的任務(wù)是將模擬小信號(hào)放大到AD轉(zhuǎn)換器的量程范圍內(nèi)（如0~5V）。AD轉(zhuǎn)換器需要一定的時(shí)間才能完成一次AD轉(zhuǎn)換，因此在進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)，希望輸入信號(hào)不再變化，以免造成轉(zhuǎn)換誤差。這樣，就需要在AD轉(zhuǎn)換器之前加入采樣保持器SH。AD轉(zhuǎn)換器的作用就

7、是把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，以便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。(5)模擬量輸入通道，數(shù)字量輸入通道，模擬量輸出通道，數(shù)字量輸出通道。(6)當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，A／D轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)部的轉(zhuǎn)換結(jié)束觸發(fā)器置位，并輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志電平，以通知主機(jī)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量。根據(jù)該信號(hào)在IO控制中的連接方式，A／D轉(zhuǎn)換器有查詢、延時(shí)和中斷控制方式。采用查詢方式時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)束引腳通常連接到數(shù)據(jù)線或IO口線上。這種方法程序設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，且可靠性高，但實(shí)時(shí)性差。但由于大多數(shù)控制系統(tǒng)對(duì)于

8、這點(diǎn)時(shí)間都是允許的，所以，這種方法用得最多。采用延時(shí)方式時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)束引腳懸空。在這種方式中，為了確保轉(zhuǎn)換完成，必須把時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)，因此，其速度比查詢方式還慢，故應(yīng)用較少。采用中斷方式時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)通常與計(jì)算機(jī)的外部中斷引腳連接（如80C51的或）。在中斷方式中，CPU與AD轉(zhuǎn)換器是并行工作的，因此，其工作效率高。0INT1INT在多回路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中一般采用中斷方式。(7)數(shù)字量輸入通道中常用的信號(hào)調(diào)理電路有：在小功率輸入調(diào)理電路如采

9、用RC濾波電路消除開(kāi)關(guān)抖動(dòng)的方法。采用RS觸發(fā)器消除開(kāi)關(guān)兩次反跳的方法。大功率調(diào)理電路如高壓與低壓之間，用光電耦合器進(jìn)行隔離。交流輸入信號(hào)檢測(cè)電路如電感、壓敏電阻和光耦合器配合使用的電路。(8)在數(shù)字量輸出通道中的驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)于低電壓情況下開(kāi)關(guān)量控制輸出，可采用晶體管、OC門(mén)或運(yùn)放等方式輸出。在驅(qū)動(dòng)大型設(shè)備時(shí)，往往利用繼電器作為控制系統(tǒng)輸出到輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)之間的第一級(jí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)第一級(jí)繼電器輸出，可以完成從低壓直流到高壓交流的過(guò)渡。固態(tài)繼