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1、第-章讨算机控制系统概述习题及参考答案1. 计算机控制系统的控制过程是怎样的？计舁机控制系统的控制过程呵纳为以卞三个步骡：(1) 实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检瀝，并输入给计算机。(2) 实时决策：对采集到的农征被控参数的状态呈进行分析，并按己定的控制规律，决定F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、在线方式和髙线方式的含义迪什么？(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
2、去了总义。(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憫机连接,生产过程直接受计算机的控制，就叫做“朕机”方式或“在线”方式。“高线”方式:若生产过程设备不直接与计算机相连接,其工作不直接受计舜机的控制，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。*|宅01|人!1；4感|住广浅1T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,通过接门它可以向系统的各个部分发出各种命令,同时对被控刘象的被控参数进行实时检测及处理。主机的卞要功
3、能是控制整个工产过程，按拎制规律进彳了冷种控制运算(如调节规律运舜、垠优化计算等)和操作，根据运算结果作出拎制决策；对牛.产过机进行监督.使之处1诡优工作状态；对事敗进行预测和报警；编制生产技术报吿，打印制表等等。输入输出通道：这定微机秋匸产刈彖之间进行倍息交换的桥樂和纽带。过程输入通道把工产刘彖的被控参数转换成微机可以接收的数宁代码。过程输出通道把微机输出的捽制命令和数据，转换成可以刈空产刈彖进行捽制的侑叽过穆输入输出通道包括模拟虽输入输出通逍和数字呈输入输出通道。(3) 外部设备：这址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(磴盘驱动器、键盘、打
4、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,能立球显示所要求的内容；还应有按钿，完成系统的启、停等功能：操作台还要保i正即使操作错谋也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。（4）检测与执行机构测量变送单元:在微机控制系统中,为了收集和测齢种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被拎测参数的中电虽转换成电虽，例如热电偶把温度转换成mV信号；压力变送器对以把压力转换变为电信号，这叫信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信号（0-5V或420mA）后，再送入微机。b. 执行机构：耍控制生产过程,必须有执行机构,它是微机控制系统中的重要部件,其功能是报据
5、微机输岀的控制信号，改变输出的角位移或豆线位移，并通过调节机构改变被调介质的流竝或能竝，使生产过;程符合预定的耍求。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。常用的执行机构有电动、液动和气动等控制形式,也有的采用马达、步进电机及可控硅元件等进行控制。4. 微型计算机控制系统软件有什么作用？说出各部分软件的作用.软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。整个计算机系统的动作,都是在软件的指挥卜协调进行的，因此说软件是微机系统的中枢神经。就功能來分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。系统软件:它是由
6、计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。对用户来说,系统软件只是作为开发应川软件的工具，是不需要自己设计的。系统软件包描：比操作系统：即为管理程序、殮盘操作系统程序、监控程序等：b. 诊断系统：指的是调节程序及故障诊斯程序；c. 开发系统：包括各种柑库设计语言、语言处理程序（编译卅疗:、服务:程序（装配柑序和编辑楼疗；、模拟卞系统（系统模拟、仿宾、移植软件）、数据管理系统等；d. 信息处理：指文字翻译、企业铮理等。（2）应用软件:它是面向用户本身的程序,即指由用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序。应用软件包括：“过程监视程序：指巡回检测稗序、数掠处理柑序、1:卞限检査及报警柑序、
7、操作面板服务穆序、数字滤波及标度变换程序、判断程序、过稅分析程序等：b. 过程控制计算程序：指的是控制算法程序、事故处理程序和信息管理程序,其中信息管理程序包括信息生成调度、文件骨理及输出、打印、显示程序等：c. 公共服务程序：包括基本运算程序、函数运算程序、数码转换程序、洛式编码程序。（3）数据库:数据库及数据廂管理系统主要用于资料管理、存档利检索,相应软件设计指如何建立数据库以及如何査询、显示、调用和修改数据等。5. 微型计算机控制系统的待点是什么？微机控制系统与常规的自动控制系统相比,具有如下转点:控制规律灵活多样，改动方便b. 控制精度高,抑制扰动能力强，能实现最优控制c. 能够实现数
8、抿统讨和工况显示，控制效率高d. 控制与管理一体化,进-步提高自动化程度6. 操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何？它们之间有何区别和联系？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、控制尊法对检测到的牛产过程参数进行处理，计尊;II各控制她应冇的较介适或最优的数们，供操作员参考.这时计算机就起到了操作指导的作用。其原理框图如图12所示.图12操作拆导控制系统原理框图(2)住接数字控制系统(DDC系统):DDC(DirectDigitalControl)系统就是通过检测兀件对个或多个被控参数进行巡回检遐，经输入通道送给微机
9、，微机将检测结来与设定值进行比较，再进行控制运笄，然后通过输出通道控制执行机构，便系统的被控参数达到预迩的要求。DDC系统是闭环系统，是微机右工业牛.产过程中最普遍的种应用形式。其原理榊图如图13所乩图1.3DDC系统原理框图(3计算机监督控制系统(SCC系统):SCC(SupervisoryComputerControl)系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况,因为在DDC系统中计算机只是代桥模拟调节器进行控制，系统不能运行在拟佳状态，而SCC系统不仅町以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。SCC系统的原理框图如图14所示。图1.4SCC系统原理框图SCC是操
10、作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。7. 计算机控制系统的发展趋势是什么？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來越广泛。为更好地适应山产力的发展，扩大牛产规棋，以满足対计算机拎制系统捉出的越來越离的要求，忖询计篩机控制系统的发展趋势有以下儿个方面。a. 普及应用可编程序控制器b. 采用集散控制系统c. 研究和发展智能拎制系统本章作业简述几类常见的计算机控制系统的特点及其应用领域.第二章输入输出过程通道习題及参考答案1.什么是过程通道？过程通道有聲些分类？过程通道是左计算机和生产过程之间设逊的信息传送和转换的连接通道“按信息传递的方
11、向來分.过柑通逍可分为输入过務通逍和输出过稈通i弘按浙传递和交换的信息來分.过科通逍乂可分为数字量过粽通逍和模拟逐过程通道。2数字*过程通道由畀些部分组成？各部分的作用是什么？数字塑过程通道包插数字輦输入通道和数字址输出通逍。数字址输入通道主耍由输入缓冲器.输入调理电路、输入地址译码电路.并行接口理路和定时计数电路琴组成c数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路.输出【I地址译玛业賂聲组成。貝冲：输入调理迫路将來訂控制装置或生产过科!的备种开关臥进行龟平转换.将具通断状渥转换成利应的臥低电平，同时注耍考渥越信号进行濾波、保护、消除触点抖动，以及逬行信号馮丙竽何趣.3. 简述两种礎件消抖电路
12、的工作廩理采用枳分电路的駛件消抖电路，”先利用积分色路将抖动的高频部分滤出，只次和用施岀待腔发誥整形釆用RS触发器的駛件消抖电路.主要足利用RS触发器的保持功能实现消抖。4. 简述光电耦合器的工作股理及在过程通道中的作用光电耦合器由封装在个停充内的发光二极讦和光皺：极省创成，Jill2.I所示。输入电流渡过二极管时俛其发光，憑射到光敏：极符上使其导通,完成信号的光电耦合传送.它在过程通逍中实观了输入和输出在电气上的完全隔离。绍2.1光电届介器岂跑图5模拟量綸入通道由彝些部分组成？各部分的作用是什么？俊拟昴為入通逍段由【/Y变换.多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻轴克跑细成。(D
13、1/V变换:提髙了信号远距离传递过程中的抗下扰碇力，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) 多路转换容：用来切换模拟电压信号的关键元件采样保持济A/D转换器完成一次A/T)转换总需要-定的时间。程进HA/D转換时间内.希垫输入倍号不再变化以免适成转换渓比这样，就需要在A/D转换器之曲加入采样保持器。(4)A/D转换豁模拟童输入通道的任务是将模拟般转换成数字；BL能够完成这任务的器件，称为之模/数转换SCAnalog/DigitalConverter.简称A/D转换辭或ADC).6. 对理想多路开关的要求是什么？理想的多路开关其开路电阴为无穷大,其按通时的导通电阻为霉.
14、此外，还希望切换速度快、噪音小寿命长、.【作可靠7釆样保持器有什么作用？试说明保持电容的大小对效摇釆集系统的形响.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，以免造成转换误井。这样，就需要在A/D转换器Z前加入采样保持温。保持电容对数据采集条统采样保持的粘度有很人影响。保持电容傅小，八悚样状态时充电时何當数小，即保持电容充电快，输出肘输入信号的跟随特性好，但在保持状态时放电时间常数也小，却保持电容放电快，紋保持性能并;反之，保持电容值大，保持性能好，但跟融特性井。8在数据采样系统中.是不是所有的输入通道都廉要加釆样保持器？为什么
15、？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卜在允许的A/D转换陆度内.就不必再选用采样保持器。9A/D转换卷的结束信号有什么作用？根据该信号在I/O控制中的连接方式.A/D转换有几种控制方式？它们在接口电路和程序设计上有什么特点？A/D转换器的结束信号的作用是用以判斯本次AD转换是否完成.常见的A/D转换有以下几种控制方式.答自符点如下延时竽待法:EOC可不和I/O口连按,程序设计时，延时大于ADC转换时间后,取数据保持竽待法:EOC与READY相连,EOC无效时自动插入等待状态宜至EOC有效时,取数据.杳询法：EOC可以和任意1/011连接,程序设计时,反复判斷EOC是否有效.宜至EOC有效时，収数虬中斷响应法:EOC与外部中断相连，AD转换结束后,发中断申说在中斷版务程序中取数瞅10.设被测温度变化范围为（HT1200-C,如果要求误差不超过0.4G应堆用分辨为多少位的A/D转换器？选择依据：nlog1+卜120.4）11设计出8路模执量采集系统.晴画出接口电路康理图，并編写相应的8据采集程序.本例给出用8031、DAC0809设汁的数据采条系统实例.MOVRO.#30H;设立数据存储区拆$
