离子渗氮计算机控制系统

式,利用Dervlet 作为桥梁进行客户端与数据库服务器进行通信。其原理如图3所示

。

图3　基于Browse/Server 模式的工作机制

Fig.3　The framework of system based on browse/

server

图4　基于Client/Server 模式的基本结构

Fig.4　The structure of client/server

而对于在本部门的局域网内部可以通过系统提

供的(局域网)客户端软件,采用传统的Client/Server 的方式直接访问网络数据库以提高图片传输速度。

其原理如图4所示。

5　结论

开发了面向网络教学的金相组织观察与分析多媒体软件,在系统内容组织和素材的选取上充分考虑了金相教学的特点和要求;在软件设计中,针对目前网络教学的软硬件环境,提出并采用了混合使用基于B/S 和C/S 两种模式的网络体系结构,很好地解决了在局域网和广域网中的教学要求,该软件不

仅用于课堂教学和基于Internet 和Intranet 的计算机网络教学,而且也是材料学科工程技术人员的方便且实用的电子资料。

参考文献:

[1]　杨桂英,等.金相图谱[M ].西安:陕西科学技术出版社,1988:12

147.

[2]　曾冬松,曾际斌,译.在网络的数据库服务器上实施一个数据库

设计[M ].北京:学苑出版社,1994:12247.

[3]　《彩色金相技术》编写组.彩色金相技术[应用图册][M ].北京:

国防工业出版社,1991:12228.

[4]　田　平.多媒体技术与教育[J ].教育研究,1999,(3):52255.

离子渗氮计算机控制系统

何　翔,孙奉娄,陈首部(中南民族大学等离子体技术研究所,湖北武汉　430074)

摘要:介绍了一种离子渗氮的计算机自动控制系统。该系统由上位PC 机和下位单片机组成。通过对电压、占空比、气体流量等参量的调节,自动控制冷壁炉辉光放电过程中工件温度和炉内气压。该系统已经成功应用于离子渗氮工艺。

关键词:表面处理;离子渗氮;自动控制中图分类号:TG 155.92 文献标识码:A 文章编号:025426051(2003)0420050203

Computer Control System for Ion Nitriding

HE Xiang ,SUN Feng 2lou ,CHEN Shou 2bu

(Institute of Plasma Technology Research ,South 2Central University For Nationalities ,Wuhan 430074,China )Abstract :In this paper ,a computer control system for ion nitriding was introduced.The auto 2control system con 2sists of a personal computer and a chip computer.Workpiece temperature and gas pressure in a flash discharge of a cool wall furnace were auto 2controlled by adjusting voltage ,duty ratio and gas flux.The system has been success 2fully applied in ion nitriding.

K ey w ords :surface treatment ;ion nitriding ;auto 2control 作者简介:何　翔(195514—

),女,四川成都人,硕士,副教授,主要从事等离子体表面处理工艺的研究。联系电话:027*********　E 2mail :plasma @https://www.wendangku.net/doc/4518196343.html,

基金项目:国家民委重点科研基金(MZY 99001)收稿日期:2002211226

渗氮工艺是金属材料表面强化的重要手段之一,离子渗氮热处理技术的工业应用已有30余年的历史。随着设备更新,特别是电源技术的进步和工艺水平的提高,离子渗氮的应用不断扩大。长期以

来,该生产过程均通过人工调节参数来完成工艺控

制,随机性很大,难以保障工艺的重复性。近年来,由于计算机控制技术的迅猛发展,多种表面热处理技术已实现自动控制。

目前国外大多使用热壁炉实现热处理工艺,自动控制难度较小。由于热壁炉制作困难,我国的离子渗氮多数采用冷壁炉。冷壁炉靠辉光加热工件,要求电源的输出电流大、灭弧困难、炉内温度场分布不均匀,造成控制难度增加。本文介绍了我所研制

05《金属热处理》2003年第28卷第4期

的离子渗氮表面处理计算机控制系统,并对系统硬件和软件等重要环节进行了阐述。该系统已成功地应用于曲轴(不堵孔)等处理难度较大的工件渗氮工艺自动控制。

1　离子渗氮工艺特点

离子渗氮工艺是一个多参数的控制过程,等离子体密度、等离子体电子能量分布函数、工作气体压力、工件偏压参数、氮离子流密度、渗氮温度、渗氮时间与渗氮总剂量等均对渗氮过程有影响,且相互制约。要实现该工艺自动控制,必须弄清几个关键因素及其相互制约关系。

实践证明,在渗氮过程中被加工工件的温度控制是热处理工艺的一个关键因素。使用冷壁炉时,工件升温靠辉光放电来加热,工件的温度T与其表面的电流密度I成正式。当气体成分一定时,电流密度在一定范围由炉内气压P与阴极电压V所决定[1],即I∝P?V,则温升ΔT∝P?V。考虑到工件表面显微结构的要求,对气氛的组分分压及总压强有一定要求。

使用脉冲电源后,引入了占空比参数D,使得温度的控制参数与放电物理参数P、V分开,可由D 独立调节温度(T∝P?V?D)。若利用工件所要求达到的工艺性能来选择P、V,则特定工艺的实现主要靠控制占空比来完成。同时还应该考虑到弧光放电、空心阴极效应与P和V有关。也就是说整个工艺要协调控制好P、V、D三个参数,才能达到较好的处理效果。

在一般情况下离子渗氮工艺的操作为:选择电压为适当值,随温度上升而微调气压(也可微调电压),以补偿峰值电流的变化,其补偿规律[2]为:

I1P1

T1

=I2

P2

T2

。但要注意避免P、V、T在某个范围

时发生空心阴极效应。

影响金属表面离子渗氮处理工艺稳定控制的难点之一是连续弧光放电和空心阴极效应[3]。特别对机车曲轴处理,由于其表面有直径不一的通孔、盲孔,加之吸附的油污随温度上升而渗出,手动控制工艺难度尤为突出,即便使用了性能良好的脉冲电源,也必须训练有素忠于职守的人员才能胜任。

2　系统组成结构

根据离子渗氮基本原理及工艺要求,我们设计了专门用于辉光放电离子渗氮表面处理的自动控制系统。该计算机控制系统由上位机和下位机组成,通过RS485口进行数据交换[4]。上位机采用工控PC机,下位机采用PIC单片机。它与脉冲电源、压力传感器、温度传感器、质量流量计、电流传感器、真空泵等相配接使用,其结构框图如图1所示

。

图1　离子渗氮表面处理计算机控制系统结构框图

Fig.1　Structure diagram of computer control system

for ion nitriding

系统的核心是单片机,它完成如下功能:①根据传感检测设备送来的实时反映生产过程工作状态的各种信息(温度T、电流I、电压V、气压P、流量Q等)及预定控制算法进行信息处理。②根据处理的结果判断选择相应的控制策略,并立即发送控制命令给执行机构。③与上位机(PC)通讯,接收初始工艺参数,并将实时记录的测量监测值送上位机。④按照工艺工程师所编写的工艺过程控制程序预先存入单片机的内存储器,系统启动后便按控制规律自动运行。

单片机面板上带有简易键盘,供输入工艺参数和启动等命令之用。也可由上位机(PC)传送参数和传达命令。单片微机与生产过程之间信息以数字信号形式传递,过程中的状态量由传感器获得,多为模拟量形式,因此需要使用A/D方可传至微机。而有些执行器也是用模拟信号来控制的,微机的命令需经D/A才能到执行器。开关信号是简单的命令,只需增强信号的驱动能力便可。

上位PC机按照用户指令设置初始化控制参数和工艺参数值,根据下位机送来的实时反映生产过程工作状况的各种信息,自动进行数据处理和存储,实时显示工艺曲线,并及时输出预警信号。上位机可带打印机、绘图仪,输出与工艺相关的各种记录信息,供研究、分析及生产质量管理之用。

3　系统控制方案

离子渗氮表面处理工艺是一个多参数的控制过程,主要的控制参数有渗氮温度、渗氮时间、电源电压、工作气体压强、脉冲电源占空比等,等离子体表面处理自动控制系统就是对这些控制参量进行管理和控制,使反应炉内温度及气体压力按预先给定工

15

《金属热处理》2003年第28卷第4期

艺曲线运行。为了达到此目的,必须考虑影响温度和气压参数的因素。

离子渗氮表面处理工艺是通过改变预处理溅射时间、渗氮温度和保温时间,改变气体成分和总的气体压强,改变工作电压和电流密度等参数来得到不同的表面渗层以及化合物区和扩散区的相对厚度。

P、V决定电流密度。若用增加电流密度来增加离子势会使输入功率增加,工件表面温度上升,结果造成芯材回火,因而分别控制离子势和热能是重要的。采用斩波器(脉冲电源)通过调节占空比,可以将以上几个工艺参数的作用分离开,一方面控制脉冲电流的幅度(调V或P),另一方面控制离子渗氮的功率。使得改变气体成分及总压强时能保持工件表面温度,因此可得到适合特殊应用要求的化合物层和扩散区的最佳组合[2]。

在处理过程中,随着温度的升高,若气体压力不变则电流会下降。在设计程序时依据I P

T

=常量,通过微调气压和电压来自动补偿。

对于渗氮过程中不可避免产生的连续弧光放电和空心阴极效应,系统设定采取以下措施:

①硬件上立即抑制。②软件调整P、V,避开“死弧”。③根据生产现场工程师经验,对于不同阶段、不同温度的区间,给定适当的气压值,减少连续弧光,避免空心阴极效应的产生。

本系统可在很宽的分压范围内,精确控制各种工作气体和单独控制总的气体压强。工艺参数的组合具有很大的灵活性,P、T基本解耦,可分两个单环在一定的规律下协同控制,各环都采用模糊规则进行PID调节的算法。

4　工艺流程的设计和实现

离子渗氮表面处理计算机控制工艺流程如图2所示。首先由用户根据不同的工件,通过上位机或下位机设定工艺曲线上各段工作温度、升温斜率、保温时间及各段工作气压、升气压斜率等初始工艺参数,设定工作电压,上下位机间通讯端口参数。在设定了参数并执行后,计算机按照设定程序的要求完成从开机、抽真空、启动脉冲电源、升电压、充工作气体、工件打弧清洗、升温、保温、降温、停机的全部控制工作。整个工艺过程都不用人工操作。通过显示屏可观察实时记录的工艺曲线,监视程序的运行状态。在渗氮过程中,自动控制系统由温度和压力传感器随时掌握反应炉工作状态,并通过调节占空比、气体流量、电压、时间等,来改变工艺参数,使炉内温度和气压跟踪设定的温度、气压曲线,并随时监测系统出现的异常情况。一旦发生故障,及时提示故障的类别,发出报警讯号,自动进行处理。若控制系统检测到连续打弧和空心阴极效应信号,自行调整电压、占空比,保证设备正常工作。若故障有可能危害到设备安全或破坏整个工艺时,

设备将自动关闭并报警。

图2　表面处理自动控制工艺流程

Fig.2　Auto2control flow chart for surface treatment

为了确保控制系统正常工作,灵活实现控制目标,小故障不停机,系统设计了自动和手动控制两部分。在自控部分出现故障时,可用手控连续完成工艺控制。上下位机可配合使用,也可以只利用下位机进行控制,具有很宽的选择性。

该计算机控制系统上位机软件采用VB编程实现,充分利用了VB面向对象和事件的实时处理能力。下位机采用PIC单片微机编程语言实现,发挥了PIC单片机抗干扰能力强的特点。

5　结束语

离子渗氮表面处理计算机控制系统已应用于辽宁北方曲轴厂、贵州群建齿轮厂等企业。应用结果表明,与手工操作相比,自动控制工艺对工件处理效果好,且重复性好,成品率高。本系统适合我国国情,它的推广应用不仅能减轻工人劳动强度、降低成本,也使得深层渗氮[5]等工艺的推广应用成为可能。参考文献:

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[5]　周上祺,范秋林,任　勤,等.快速深层渗氮工艺的设计[J].金属

热处理.1998,23(3):224.

25《金属热处理》2003年第28卷第4期

计算机操作系统第七章作业及答案

计算机操作系统第七章 作业及答案 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】

5、为什么在大多数OS中都引入了“打开”这一文件系统调用？打开的含义是什么？ 当用户要求对一个文件实施多次读/写或其它操作时，每次都要从检索目录开始，浪费时间，低效。为了避免多次重复地检索目录，在大多数OS中都引入了“打开”这一文件系统调用。 当用户第一次请求对某文件进行操作时，先利用“打开”系统调用将该文件打开，磁盘索引结点被拷贝到内存中，后面的目录检索都在内存中进行。 7、按文件的组织方式可将文件分为哪几种类型？ 从逻辑结构可以将文件分为两大类：有结构的记录式文件和无结构的流式文件。按文件的组织方式，可以将有结构的文件分为三类： (1) 顺序文件，指由一系列记录按某种顺序排列所形成的文件，其中的记录可以是定长记录或变长记录； (2) 索引文件，指为变长记录建立一张索引表，为每个记录设置一个表项，以加快对记录检索的速度。 (3) 索引顺序文件，这是顺序文件和索引文件相结合的产物。它为文件建立一张索引表，为每一组记录中的第一个记录设置一个表项，以缩短索引表的长度，而记录检索的速度也不很慢。 16、目前广泛采用的目录结构是哪种？它有什么优点？ 广泛采用的目录结构是树型目录结构，它的主要优点是：层次结构清晰，便于文件管理和保护；有利于文件分类；解决重名问题；提高文件检索速度；能进行存取权限的控制。 23、基于符号链的文件共享方式有何优点？

只是文件主才拥有指向其索引结点的指针；而共享该文件的其他用户，则只有该文件的路径名，并不拥有指向其索引结点的指针。当文件的拥有者把一个共享文件删除后，其他用户试图通过符号链去访问一个已被删除的共享文件时，会因系统找不到该文件而使访问失败，于是用户再将符号链删除，因此不存在文件删除问题/指针悬空问题。 补充题、 文件系统中，保护域简称为“域”。保护域是进程对一组对象访问权的集合，进程只能在指定域内执行操作。 进程和域之间可以是一对多的关系，即一个进程可以动态地联系多个域。可以将进程的运行分为若干个阶段，一个阶段联系一个域。这样可以根据运行的实际需要来规定进程运行的每个阶段中所能访问的对象。

计算机控制系统考试

第一章 1．计算机控制系统与常规仪表控制系统的主要异同点是什么？ 2．分析说明图1-3计算机控制系统的硬件组成及其作用。 3．计算机控制系统的软件由哪些部分构成？ 4．按控制方案来分，计算机控制系统划分成那几大类？ 5．计算机控制装置可以分成哪几种机型？可编程控制器可编程调节器总线式工控机单片微型计算机 1. 计算机控制系统及工程应用--是把计算机技术与自动化控制系统融为一体的一门综合性学问，是以计算机为核心部件的过程控制系统和运动控制系统。从计算机应用的角度出发，自动化控制工程是其重要的一个应用领域；而从自动化控制工程来看，计算机技术又是一个主要的实现手段。 ?计算机控制系统是由常规仪表控制系统演变而来的; 2.计算机控制系统硬件一般包括：主机--CPU ＋RAM＋ROM＋系统总线常规外部设备--输入/输出设备、外存储器等过程输入输出通道—AI、AO、DI、DO 人机接口设备—CRT、LED、LCD、打印机等通信设备—交换机、modem、集线器等 3.软件通常分为系统软件和应用软件两大类；系统软件一般由计算机厂家提供，专门用来使用和管理计算机本身的程 图1-4 计算机控制系统硬件组成框图 序；应用软件是用户针对生产过程要求而编制的各种应用程序。 4.数据采集系统（DAS）操作指导控制系统(OGC) 直接数字控制系统（DDC）计算机监督控制系统（SCC） 分散控制系统（DCS 现场总线控制系统（FCS） 5.可编程控制器可编程调节器总线式工控机单片微型计算机 第二章 8、结合图2-3，分析说明DAC0832的内部结构组成及其作用 DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制电路四部分组成。8 位输入寄存器用于存放主机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存，由LE1加以控制；8位DAC寄存器用于存放待转换的数字量，由LE2加以控制；8位D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流；由与门、非与门组成的输入控制电路来控制2个寄存器的选通或锁存状态。 第三章 2．分析说明8路模拟开关CD4051的结构原理图，结合真值表设计出两个CD4051扩展为一个8路双端模拟开关的示意图。 3．什么叫周期采样？采样时间？采样周期？

电弧炉控制系统方案

五矿（湖南）铁合金有限责任公司103#硅锰合 金冶炼炉优化控制系统 方 案 设 计 说 明 书 中南大学信息科学与工程学院 二○一○年三月

一、开发背景 五矿（湖南）铁合金集团有限公司103#10000KV A矿热炉主要用于熔炼硅锰合金和碳锰合金，整个生产系统由炉体、供电变压器及保护系统、配加料系统、电极卷扬升降控制系统、电极压放子系统和炉体水冷系统等组成。目前，配加料子系统采用了计算机自动控制；电极压放子系统依靠人工凭经验综合考虑炉况、二次电压、一次电流、熔炼时间等因素，输入控制信号给PLC，由PLC来完成电极的定长压放；电极升降是依靠人工凭经验综合考虑二次电压、一次电流及炉盖温度等因素进行调节；供电变压器二次侧电压等级靠人工根据炉况和电压、电流、功率等因素凭经验进行调整。这种靠人工凭经验来控制冶炼过程的方法难以保证矿热炉稳定持续地工作在最佳工作范围内，调节过程相对滞后、工人操作强度大、工作效率低，容易出现电极烧结不好、耗电量大、炉况不稳定等问题，难以保证产品的产量和质量。 二、设计要求 针对五矿（湖南）铁合金集团有限公司103#矿热炉熔炼过程控制自动水平低下带来的各种问题，通过现场调研和与工艺技术人员交流沟通，结合生产的实际需要，搭建103#矿热炉优化控制系统，以达到如下目标：1．通过建立电极位置模型，在线检测电极的升降量和压放量，实现电极自动升降和自动压放；并通过采用合理的算法，计算电极长度及其位置，控制电极处于最优位置区域内，使三相有功功率平衡度在原有基础上提高2-3%，提高功率因数。 2．通过建立实时数据库，实时采集熔炼过程数据，实现整个矿热炉控制系统的运行监视、事故报警与记录、统计分析和报表打印、日常生产管

计算机控制系统的特点及其应用领域

第一章计算机控制系统的特点及其应用领域。 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。 (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，

大型炼钢电弧炉对电网及自身的影响和抑制方案

大型炼钢电弧炉对电网及自身的影响和抑制方案.txt26选择自信，就是选择豁达坦然，就是选择在名利面前岿然不动，就是选择在势力面前昂首挺胸，撑开自信的帆破流向前，展示搏击的风采。大型炼钢电弧炉对电网及自身的影响和抑制方案 翁利民，陈允平，舒立平 （武汉大学电气工程学院，湖北省武汉市430072） 摘要：详细分析了现代大型炼钢电弧炉对电网不利影响的4个方面：即电压波动、电压畸变、负序电压与电流、功率因数低，并结合实际从量的概念上认识其对自身在增加损耗、继电保护误动、增加网损、降低生产效益等方面的影响；介绍了抑制电弧炉的常规有效措施，得出了合理的结论。 关键词：电压闪变；电压波动；SVC；滤波器 1 引言 现代大型超高功率炼钢电弧炉，由于其容量大，是用电大户，对电网的影响具有举足轻重的作用。它具有功率因数低，无功波动负荷大且急剧变动，产生有害的高次谐波电流，三相负荷严重不平衡产生负序电流等对电网不利的因素，使得电网电能质量恶化，危及发配电和大量用户，也影响电炉自身的产量、质量，使电耗、电极消耗增大，从而成为电网的主要公害之一。现在有关大型电炉对电网公害抑制的研究也正在深入开展，有必要对其不利影响和抑制对策作一概述性的分析。 2 现代大型电炉对电网的影响 2.1 引起电网电压急剧波动 大型电炉在打孔期和熔化期电弧长度急剧变化，引起无功负荷急剧波动，其工作短路功率为电炉变压器额定功率的两倍左右，其最大波动无功为电炉变压器额定功率的1.5倍左右（具体倍数取决于短网阻抗、电炉变压器阻抗、供电系统阻抗之和的大小，总阻抗大则工作短路倍数小，反之则大）。无功的急剧波动，引起电网电压的急剧波动，其波动频率一般为1~15Hz，使灯光和电视机屏幕产生闪烁，使人视觉疲劳而感到烦躁，此外还影响到晶闸管设备和精密仪表等的稳定运行，甚至产生质量事故。国标GB12326-2000《电能质量电压允许波动和闪变》规定了电力系统公共供电点各级电压等级的电压波动和闪变允许值。 2.2 使电网电压波形产生畸变 电炉在熔化和打孔期，电弧电流是不规则的，且急剧变化，其电流波形不是正弦波，可分解为2次和2次以上的各次谐波电流，主要为2~7次，其中2次和3次最大，其平均值可达基波分量的5%~10%，最大可达15%~30%；4~7次平均值为2%~6%，最大值可达6%~15%。而电网中的铁磁元件也产生高次谐波，以3次和5次谐波电流较大，其中3次分量最大，而电炉刚好也是3次谐波电流很大，这对电网是极为不利的。谐波电流流入电网，使其电压波形发生畸变，引起电气设备发热、振动，增加损耗，干扰通信，使电力电缆局部放电绝缘损坏，电容器过载损坏等，国家标准GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》规定了电压波形畸变率限值。 2.3 使电网电压产生负序分量 电炉在熔化期，特别是打孔期，各相电弧电压是独立变化的，三相电弧各自发生急剧无规则变化，故其三相电流是不对称的。在正常生产情况下，产生的负序电流约为电炉变压器额定电流的25%左右；在不正常情况下，如一相断弧时，可达56%左右，如两相短路的同时，第三相又断弧，此时可达86%左右。负序电流流入电网，使电网电压产生负序分量，影响发电机和用电设备使用效果，严重时可能造成损坏，还会使继电保护误动作，其严重程度一般用不平衡度（即负序电压与正序电压分量之比的百分数）表示，国标GB/T15543-1995《电能

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。 (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。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，都是在软件的指挥下协调进行的，因此说软件是微机系统的中枢神经。就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。 (1)系统软件：它是由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用软件的工具，是不需要自己设计的。系统软件包括： a.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等； b.诊断系统：指的是调节程序及故障诊断程序； c.开发系统：包括各种程序设计语言、语言处理程序(编译程序)、服务程序(装 2

计算机控制系统的硬件构成

计算机控制系统的硬件构成 1.主机 由中央处理器、时钟电路、内存等构成的计算机主机是组成计算机控制系统的核心部件。它通过接口电路对被控对象进行巡回检测并向系统发出各种控制指令，通过操作台、通用外部设备接收各种指令与参数并输出操作人员所需的信息，通过数据通信网络与其他主机相互交换信息与命令，使控制系统有条不紊地完成数据采集与处理、逻辑判断、控制量计算、超限报警、故障诊断等任务。 2.通用外部设备 通用外部设备包括打印机、记录仪、显示器、软盘、硬盘等，主要完成数据与状态的打印、记录、显示与储存等功能。 3.I/O 接口与通道 I/O 接口包括并行接口与串行接口。I/O 通道包括模拟量、数字量以及开关量通道，其中模拟量通道含有A-D、D-A 转换电路。I/O 接口和通道是计算机主机与被控对象系统之间连接的桥梁。 4.操作台 操作台是人机对话的联系纽带。操作人员通过操作台可向计算机输入或修改控制参数，发出各种操作指令，也可观察被控对象的状态。

5.数据通信网络 现代计算机控制系统通常包含数据通信网络，如含有RS-232、RS-485 等常规通信接口，CANBUS、PROFIBUS 等现场总线和工业以太网。 6.检测装置 为了对生产过程进行控制，必须先对各种参数（如温度、压力、液位等）进行检测。传感器的主要功能是将被检测的非电量参数转换成电量信号，如热电偶可以把温度转换成电压信号、压力传感器可以把压力转换成电信号等。变送器的作用是将传感器得到的电信号转换成统一的标准信号（0～5V 或4～20mA）。 7.执行机构 执行机构是一种能提供直线或旋转运动的驱动装置。它有电动、气动、液压传动等几种类型。例如，在水位控制系统中，阀门就是一种执行机构，通过控制阀门就能控制进入容器的水的流量。

计算机控制系统作业参考答案

《计算机控制系统》作业参考答案 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。 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。 答：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？ 答：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。 (4)可以得到比较高的控制精度。 (5)能同时控制多个回路，一机多用，性能价格比高。 (6)便于实现控制、管理与通信相结合，提高工厂企业生产的自动化程度. (7)促进制造系统向着自动化、集成化、智能化发展。 图1.3-2 典型的数字控制系统 给定

3电弧炉控制系统方案

五矿<湖南）铁合金有限责任公司103#硅锰合金冶炼炉优化控制系统 方 案 设 计 说 明 书 中南大学信息科学与工程学院 二○一○年三月

一、开发背景 五矿<湖南）铁合金集团有限公司103#10000KV A矿热炉主要用于熔炼硅锰合金和碳锰合金，整个生产系统由炉体、供电变压器及保护系统、配加料系统、电极卷扬升降控制系统、电极压放子系统和炉体水冷系统等组成。目前，配加料子系统采用了计算机自动控制；电极压放子系统依靠人工凭经验综合考虑炉况、二次电压、一次电流、熔炼时间等因素，输入控制信号给PLC，由PLC来完成电极的定长压放；电极升降是依靠人工凭经验综合考虑二次电压、一次电流及炉盖温度等因素进行调节；供电变压器二次侧电压等级靠人工根据炉况和电压、电流、功率等因素凭经验进行调整。这种靠人工凭经验来控制冶炼过程的方法难以保证矿热炉稳定持续地工作在最佳工作范围内，调节过程相对滞后、工人操作强度大、工作效率低，容易出现电极烧结不好、耗电量大、炉况不稳定等问题，难以保证产品的产量和质量。 二、设计要求 针对五矿<湖南）铁合金集团有限公司103#矿热炉熔炼过程控制自动水平低下带来的各种问题，通过现场调研和与工艺技术人员交流沟通，结合生产的实际需要，搭建103#矿热炉优化控制系统，以达到如下目标：1．通过建立电极位置模型，在线检测电极的升降量和压放量，实现电极自动升降和自动压放；并通过采用合理的算法，计算电极长度及其位置，控制电极处于最优位置区域内，使三相有功功率平衡度在原有基础上提高2-3%，提高功率因数。 2．通过建立实时数据库，实时采集熔炼过程数据，实现整个矿热炉控制系统的运行监视、事故报警与记录、统计分析和报表打印、日常生产

计算机操作系统第七章作业及答案

5、为什么在大多数OS中都引入了“打开”这一文件系统调用？打开的含义是什么？ 当用户要求对一个文件实施多次读/写或其它操作时，每次都要从检索目录开始，浪费时间，低效。为了避免多次重复地检索目录，在大多数OS中都引入了“打开”这一文件系统调用。 当用户第一次请求对某文件进行操作时，先利用“打开”系统调用将该文件打开，磁盘索引结点被拷贝到内存中，后面的目录检索都在内存中进行。 7、按文件的组织方式可将文件分为哪几种类型？ 从逻辑结构可以将文件分为两大类：有结构的记录式文件和无结构的流式文件。 按文件的组织方式，可以将有结构的文件分为三类： (1) 顺序文件，指由一系列记录按某种顺序排列所形成的文件，其中的记录可以是定长记录或变长记录； (2) 索引文件，指为变长记录建立一张索引表，为每个记录设置一个表项，以加快对记录检索的速度。 (3) 索引顺序文件，这是顺序文件和索引文件相结合的产物。它为文件建立一张索引表，为每一组记录中的第一个记录设置一个表项，以缩短索引表的长度，而记录检索的速度也不很慢。 16、目前广泛采用的目录结构是哪种？它有什么优点？ 广泛采用的目录结构是树型目录结构，它的主要优点是：层次结构清晰，便于文件管理和保护；有利于文件分类；解决重名问题；提高文件检索速度；能进行存取权限的控制。 23、基于符号链的文件共享方式有何优点？ 只是文件主才拥有指向其索引结点的指针；而共享该文件的其他用户，则只有该文件的路径名，并不拥有指向其索引结点的指针。当文件的拥有者把一个共享文件删除后，其他用户试图通过符号链去访问一个已被删除的共享文件时，会因系统找不到该文件而使访问失败，于是用户再将符号链删除，因此不存在文件删除问题/指针悬空问题。 补充题、 文件系统中，保护域简称为“域”。保护域是进程对一组对象访问权的集合，进程只能在指定域内执行操作。 进程和域之间可以是一对多的关系，即一个进程可以动态地联系多个域。可以将进程的运行分为若干个阶段，一个阶段联系一个域。这样可以根据运行的实际需要来规定进程运行的每个阶段中所能访问的对象。

3电弧炉控制系统方案

#硅锰合湖南）铁合金有限责任公司103五矿<金冶炼炉优化控制系统 方 案 设 计 说 明 书 中南大学信息科学与工程学院 二○一○年三月

1 / 29 一、开发背景 #10000KV A103<湖南）铁合金集团有限公司矿热炉主要用于熔炼五矿硅锰合金和碳锰合金，整个生产系统由炉体、供电变压器及保护系统、配加料系统、电极卷扬升降控制系统、电极压放子系统和炉体水冷系统等组成。目前，配加料子系统采用了计算机自动控制；电极压放子系统依靠人工凭经验综合考虑炉况、二次电压、一次电流、熔炼时间等因素，输入控制信号给PLC，由PLC来完成电极的定长压放；电 极升降是依靠人工凭经验综合考虑二次电压、一次电流及炉盖温度等因素进行调节；供电变压器二次侧电压等级靠人工根据炉况和电压、电流、功率等因素凭经验进行调整。这种靠人工凭经验来控制冶炼过程的方法难以保证矿热炉稳定持续地工作在最佳工作范围内，调节过程相对滞后、工人操作强度大、工作效率低，容易出现电极烧结不好、耗电量大、炉况不稳定等问题，难以保证产品的产量和质量。 二、设计要求 #矿热炉熔炼过程控制自动103针对五矿<湖南）铁合金集团有限公司水平低下带来的各种问题，通过现场调研和与工艺技术人员交流沟通，结#矿热炉优化控制系统，以达到如下目标：103 合生产的实际需要，搭建1．通过建立电极位置模型，在线检测电极的升降量和压放量，实现电极自动升降和自动压放；并通过采用合理的算法，计算电极长度及其位置，控制电极处于最优位置区域内，使三相有功功率平衡度在原有基础上提高2-3%，提高功率因数。 2．通过建立实时数据库，实时采集熔炼过程数据，实现整个矿热炉

计算机控制系统及应用

山东大学 本科毕业论文论文题目：计算机控制系统及应用 姓名___________ 学院____山东大学___________ 专业____电气工程及其自动化___________年级___________ 指导教师_______________ 年月日

其执行控制功能的核心部件是数字计算机，是模拟和数字部件的混合系统。有连续模拟信号之外，还有离散模拟、离散数字等多种信号形式，由于计算机控制系统中除了包含连续信号外，在连续控制系统在本质上有许多不同，修改一个控制规律，只需修改软件，便于实现复杂的控制规律和对控制方案进行在线修改具有很大灵活性和适应性，具有高速的运算能力，一个控制器经常可以采用分时控制的方式而同时控制多个回路，采用计算机控制，便于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。 关键词：计算机控制技术、系统、应用

目录 第一章计算机控制技术的概述--------------------------------------------------------------------------5 1、计算机控制的概念------------------------------------------------------5 2、计算机控制系统--------------------------------------------------------5 3、计算机控制系统的控制过程----------------------------------------------5 4、计算机控制系统的特点--------------------------------------------------6 5、计算机控制系统的组成--------------------------------------------------6 第二章计算机控制系统的典型应用方式--------------------------------------------------------------8 1、操作指导控制系统------------------------------------------------------8 2、直接数字控制系统（DDC）-------------------------------------------------8 3、监督控制系统（SCC）-----------------------------------------------------9 4、分散控制系统（DCS）----------------------------------------------------16 5、现场总线控制系统（FCS）------------------------------------------------16 第三章工业控制机 ---------------------------------------------------------------------------------------11 1、工业控制机的特点-----------------------------------------------------11 2、典型工业控制机介绍---------------------------------------------------12 第四章实例说明-------------------------------------------------------------------------------------------13

计算机系统结构第七章自考练习题答案

第七章多处理机 历年真题精选 1. 在多处理机上，两个程序段既能顺序串行、交换串行，又能并行，则这两个程序段之间 必须是（ B ）。 A. 只有数据相关 B. 只有源数据相关 C. 只有数据反相关 D. 只有数据输出相关 2. 在多处理机上，有效计算的执行时间E与处理机机间的通讯辅助开销时间C的比值较小 时，任务宜采用（粗）粒度。 3．多处理机互连形式一般有总线形式，环形互连形式，（交叉开关）形式，多端口存储器形式和（开关枢纽结构）形式等几种。 4. 多处理机实现的是（作业）和（任务）间的并行。 5. 用霍纳法则给定的表达式如下：E=a(b+c(d+e(f+gh))) 利用减少树高的办法加速运算，要求： （1）画出树形流程图； （2）确定运算级数TP，处理机机数P、加速比SP和效率EP等的值。 （TP=7，P=3，SP=7/4，EP=7/12） 6. 简述使用多处理机的目的和多处理机具备的特点。(P182-183) 同步强化练习 一．单项选择题。 1. 多处理机主要实现的是（ A ）。 A.任务级并行 B.指令级并行 C.操作级并行 D.操作步骤的并行

2. 多处理机上两个程序段之间若有先写后读的数据相关，则（ B ）。 A.可以并行执行 B.不可能并行 C.必须并行执行 D.任何情况均可交换串行 3. 若两个程序段之间没有任何相关，则两个程序段（ B ）。 A.不可并行 B.可并行 C.不可顺序串行 D.不可交换串行 4. 多处理机的各自独立型操作系统（ D ）。 A. 适合于紧耦合多处理机 B.要求管理程序不必是可再入的 C.工作负荷较平衡 D.有较高的可靠性 5. 多端口存储器适合于连接（ A ）。 A.紧耦合多处理机 B.松耦合多处理机 C.机数很多的的处理机 D.机数可变的多处理机 6. 主从型管理程序只在（ C ）运行。 A.多台处理机上 B.一台随意的主处理机上 C.一台指定的主处理机上 D.处理机之间 7. 能实现作业、任务级并行的异构型多处理机属（ C ）。 A.SISD B.MISD C.MIMD D.SIMD 8. 属于MIMD系统的结构是（ D ）。 A.各处理单元同时接受同一个控制单元送来的指令 B.各处理单元同时受同一个控制单元的管理 C.阵列处理机 D.松耦合多处理机和多计算机 9. 在共享主存的多处理机中，为减少访主存冲突，采用的方式一般是（ A ）。 A.并行多体交叉主存系统 B.共享Cache存储器 C.虚拟存储器 D.共用高速单体主存系统

计算机控制系统试卷四答案

计算机控制系统试卷四答案 班级：姓名：学号：成绩： 一、简答题（每小题3分，共30分） 1. 使用光电隔离器件时，如何做到器件两侧的电气被彻底隔离？ 答：光电隔离器件两侧的供电电源必须完全隔离。 2. 给出多通道复用一个D/A转换器的原理示意图。 答： 3.什么是信号重构？ 答：把离散信号变为连续信号的过程，称为信号重构，它是采样的逆过程。 4.写出零阶保持器的传递函数，引入零阶保持器对系统开环传 递函数的极点有何影响？ 答：零阶保持器的传递函数为 1e () Ts H s s - - =。零阶保持器的引入并不影响开环系统脉冲传递函数的极点。 5.阶跃响应不变法的基本思想是什么？ 答：阶跃响应不变法的基本思想是：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。

6.如何消除积分饱和现象？ 答：减小积分饱和的关键在于不能使积分项累积过大。因此当偏差大于某个规定的门限值时，删除积分作用，PID控制器相当于一个PD调节器，既可以加快系统的响应又可以消除积分饱和现象，不致使系统产生过大的超调和振荡。只有当误差e在门限 之内时，加入积分控制，相当于PID控制器，则可消除静差，提高控制精度。 7.给出常规的直接设计法或离散化设计法的具体设计步骤。 答：直接设计法或称离散化设计法的具体设计步骤如下： (1)根据已知的被控对象，针对控制系统的性能指标要求及其它约束条件，确定理想的闭环脉冲传递函数() Φz。 (2)确定数字控制器的脉冲传递函数D(z)；根据D(z)编制控制算法程序。 8.采用状态反馈任意配置闭环系统极点的充分必要条件是什 么？ 答：采用状态反馈任意配置闭环系统极点的充分必要条件是系统状态完全能控。 9.说出实施信号隔离的主要方法。 答：信号隔离方法主要有变压器隔离和光电隔离，变压器隔离适用于模拟信号隔离，光电隔离则特别适合数字信号的隔离。 10.故障诊断中的状态估计方法的基本思想是什么？

炼钢厂30T电弧炉电气自动化控制技术文件

天远炼钢有限公30T电弧炉电气控制 系统改造技术文件 供方：XXXXXXX 需方：天远炼钢有限公 1.总则 电弧炉电气控制系统主要完成三相电极升降及自动功率控制功能，要求技术先进、性能可靠，操作方便。 2.系统构成及说明 2.1 硬件：操作台（上位机：17‘液晶显示，256M/40XCD/80G，PLC：S7-300，CPU314系列） 2.2 软件：西门子最新授权的相关软件STEP7，上位机组态软件KINGVIEW 2.3 系统功能说明如下： 2.3.1 上位机具有管理、参数显示功能。能够显示三相冶炼电流、电压、给定电流数值，具有棒图显示。同时还可以通过上位机控制三相电极手动升降速度。 2.3.2P LC采用西门子最新产品（S7-300，CPU314，模拟量为光隔 12BIT，开关量为16BIT，备用I/O点为10%） 2.3.3操作台仪表显示三相冶炼电压、电流；档位显示；高压分、合 闸显示；炉变故障显示；液压站控制等 2.3.4设定电流采用电位器给定，电流调节采用最优模糊控制方法， 三相冶炼功率平衡，自动设定非灵敏区，控制支臂升降，有手

动/自动两种方式。 2.3.5自动起弧，穿井快速跟踪。 2.3.6低压电器元件采用国内名牌产品 以上技术要求可在技术交流中具体明确 １概述 电弧炉以及精炼炉在运行过程中其产生的高次谐波及强电磁场所形成的强大干扰，是严重威胁控制和通讯系统安全运行的主要原因。５０吨炼钢电弧炉的电炉变压器额定容量为３１５００ＫＶＡ，二次额定电流可达到４２ＫＡ以上，其冲击和短路电流有时可达到和超过１００ＫＡ。强电磁场和电弧的弧光放电引起的宽带噪声干扰及高次谐波分量与闪变（电压波动），成为计算机及通讯网络，电子设备稳定和安全运行的主要问题。在方案设计和系统设计及ＰＬＣ选型以及制造工艺设计时，都必须充分考虑和关注到系统所处的恶劣运行现场工业环境的抗扰问题。 在为太钢集团公司第一炼钢厂设计的５０吨炼钢电弧炉及６０吨钢包精炼炉控制系统中?穴５０吨电弧炉和６０吨钢包精炼炉的系统总结构图略，可向作者索取?雪，两台电炉的控制系统全部采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的Ｓ７－３００系列ＰＬＣ及其通讯技术。经过现场调试和运行结果证明该系统运行状态良好，性能可靠稳定。 ２系统的总体设计 ２．１硬件结构的设计

计算机控制系统的应用及发展

目录 第一章计算机过程控制系统的应用与发展 (2) 1.1 计算机过程控制系统的发展回顾 (2) 1.2 计算机过程控制系统的分类 (2) 1.3 计算机过程控制系统国内外应用状况 (6) 1.4 计算机过程控制系统的发展趋势 (7) 第二章国内油田计算机控制系统应用软件现状及发展趋势 (8) 2.1 基于PC总线的控制系统应用软件 (8) 2.2 基于各种PLC控制系统的应用软件 (8) 2.3 中小规模的DCS控制系统组态软件 (9) 2.4 计算机控制系统应用软件的发展趋势 (9)

第一章计算机过程控制系统的应用与发展 在石油、化工、冶金、电力、轻工和建材等工业生产中连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制称为生产过程自动化。生产过程自动化是保持生产稳定、降低消耗、降低成本、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段，是20世纪科学与技术进步的特征，是工业现代化的标志。凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制就称为过程控制。过程控制系统可以分为常规仪表过程控制系统与计算机过程控制系统两大类。随着工业生产规模走向大型化、复杂化、精细化、批量化，靠仪表控制系统已很难达到生产和管理要求，计算机过程控制系统是近几十年发展起来的以计算机为核心的控制系统。 1.1 计算机过程控制系统的发展回顾 世界上第一台电子数字计算机于1946年在美国问世。经历了十多年的研究，1959年世界上第一台过程控制计算机TRW-300在美国德克萨斯的一个炼油厂正式投入运行。这项开创性工作为计算机控制技术的发展奠定了基础，从此，计算机控制技术获得了迅速的发展。 回顾工业过程的计算机控制历史，经历了以下几个8寸期： (1)起步时期(20世纪50年代)。20世纪50年代中期，有人开始研究将计算机用于工业过程控制。 (2)试验时期(20世纪60年代)。1962年，英国的帝国化学工业公司利用计算机完全代替了原来的模拟控制。 (3)推广时期(20世纪70年代。随着大规模集成电路(LSI)技术的发展，1972年生产出了微型计算机(mi—erocomputer)。其最大优点是运算速度快，可靠性高，价格便宜和体积小。 (4)成熟时期(20世纪80年代)。随着超大规模集成电路(VLSI)技术的飞速发展，使得计算机向着超小型化、软件固定化和控制智能化方向发展。80年代末，又推出了具有计算机辅助设计(CAD)、专家系统、控N*0管理融为一体的新型集散控制系统。(5)进一步发展时期(20世纪90年代)。在计算机控制系统进一步完善应用更加普及，价格不断下降的同时，功能却更加丰富，性能变得更加可靠。 1.2 计算机过程控制系统的分类 计算机控制系统的应用领域非常厂泛，计算机可以控制单个电机、阀门，也可以控制管理整个工厂企业；控制方式可以是单回路控制，也可以是复杂的多变量解耦控制、自适应控制、最优控制乃至智能控制。因而，它的分类方法也是多样的，可以按照被控参数、设定值的形式进行分类，也可以按照控制装置结构类型、被控对象的特点和要求及控制功能的类型进行分类，还可以按照系统功能、控制规律和控制方式进行分类。常用的是按照系统功能分类。

计算机控制系统复习题答案 (1)

《计算机控制系统》课程复习题答案 一、知识点：计算机控制系统的基本概念。具体为 了解计算机控制系统与生产自动化的关系；掌握计算机控制系统的组成和计算机控制系统的主要特性；理解计算机控制系统的分类和发展趋势。 回答题： 1.画出典型计算机控制系统的基本框图； 答：典型计算机控制系统的基本框图如下： 2.简述计算机控制系统的一般控制过程； 答：(1) 数据采集及处理，即对被控对象的被控参数进行实时检测，并输给计算机进行处理； (2) 实时控制，即按已设计的控制规律计算出控制量，实时向执行器发出控制信号。 3.简述计算机控制系统的组成； 答：计算机控制系统由计算机系统和被控对象组成，计算机系统又由硬件和软件组成。 4.简述计算机控制系统的特点； 答：计算机控制系统与连续控制系统相比，具有以下特点： ⑴计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。 ⑵计算机控制系统修改控制规律，只需修改程序，一般不对硬件电路进行改动，因此具有很大的灵活性和适应性。 ⑶能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。 ⑷计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。 ⑸一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式，同时控制多个回路。 ⑹采用计算机控制，便于实现控制与管理一体化。 5.简述计算机控制系统的类型。 答：（1）操作指导控制系统； （2）直接数字控制系统； （3）监督计算机控制系统 （4）分级计算机控制系统 二、知识点：计算机控制系统的硬件基础。具体为 了解计算机控制系统的过程通道与接口；掌握采样和保持电路的原理和典型芯片的应用，掌握输入/输出接口电路：并行接口、串行接口、A/D和D/A的使用方法，能根据控制系统的要求选择控制用计算机系统。 回答题： 1.给出多通道复用一个A/D转换器的原理示意图。 2.给出多通道复用一个D/A转换器的原理示意图。 3.例举三种以上典型的三端输出电压固定式集成稳压器。 答：W78系列,如W7805、7812、7824等；W79系列，如W7805、7812、7824等 4.使用光电隔离器件时，如何做到器件两侧的电气被彻底隔离？ 答：光电隔离器件两侧的供电电源必须完全隔离。 5.说明隔离电源的基本作用。 答：为了实施隔离技术，隔离电源可以为被隔离的各个部分提供独立的或相互隔离的电源供电，以切断各个部分间的电路联系。 6.什么是采样或采样过程？

计算机控制系统复习题及答案

计算机控制系统复习题及答案

《计算机控制系统》课程复习资料 一、简答题： 1.什么是计算机控制系统？它由哪几部分组成？各有什么作用。 2.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？ 3.计算机控制系统中的保持器有何作用，简述保持器的特点? 4.简述PID 调节器的作用，有哪几种改进型数字PID 算法？ 5.计算机控制系统有哪四种形式的信号？各有什么特点? 6.简要说明什么是计算机控制系统？模拟调节器与数字调节器有何区别? 二、分析和计算题： 1.已知一系统的闭环脉冲传递函数为-1 -1 -2 0.1z Y(z)Gc(z)== 1-0.4z +0.8z R(z) ,其中输入为单 位阶跃信号,求输出y(KT)。 2.已知一系统的闭环脉冲传递函数为-1 -1 0.53+0.1z Gc(z)=1-0.37z 当输入为单位阶跃信号 时, 求输出y(KT)及y(∞)。 3.用长除法或Z 反变换法或迭代法求闭环系统2 z +0.5Gc(z)=8(z +0.1z -0.12) 的单位阶 跃响应。 4.已知低通数字滤波器0.5266z D(z)= z -0.4734 ,求D （z ）的带宽ωm;并求当输入E(z)为 阶跃信号时数字滤波器的控制算法。取采样周期T=2ms 。 5.设系统如图所示，试求: ①系统的闭环脉冲传递函数。

②判定系统的稳定性。 ③分别求系统对单位阶跃输入和单位斜坡输入时的稳态误差。 _ 6.设函数的La 氏变换为2 5F(s)= s (s +4) ，试求它的Z 变换F(z)。 7.数字控制系统如图所示,求当K=10,T=1s,a=1时，分别求当输入为单位阶跃、单位斜单位抛物线函数时的稳态误差。 8.已知单位负反馈系统的开环脉冲传递函数为 Gk(z)=K(0.1z+0.08)/[(z-1)(z-0.7)],问当K 为何值时系统稳定。 9.已知系统单位负反馈的开环传递函数为:z +0.8Gk(z)= z(z -1)(z -0.7) 问:K 为何值时系统稳定? 10.已知单位反馈系统的广义对象的Z 传递函数为: -1 -1 -1 -1 -1 0.26z (1+2.78z )(1+0.2z ) W1(z)= (1-z )(1-0.286z ) ,试按最少拍无波纹设计原则设计单位阶跃 输入时,计算机的调节模型D(z),并求其控制算法。 11.已知连续系统的传递函数G(s)=(s+1)/[s(s+2)]试用冲击不变法求其等效的Z 传递函数. 12.已知离散系统的Z 传递函数：22 z 2z 1Y(z) G(z)z 5z 6U(z) ++==++,试求离散系统的状态