《计算机控制技术》

《计算机控制技术》课程标准

一、课程信息

课程名称：计算机控制技术课程类型：电气自动化专业支撑课

课程代码：授课对象：电气自动化专业

学分：3.0 先修课：模拟电子技术、数字电子技术

微机原理

学时：52 后续课：单片机

二、课程性质、地位和目标

计算机控制技术已成为信息时代推动自动化的重要动力。对于电气、电子、自动化和计算机应用等专业的学生，计算机控制技术已成为一门重要的专业课程。本课程也是一门集电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术为一体的综合性专业课程，学好本课程有利于促进培养知识面宽、动手能力强的高级应用型人才。

本课程通过介绍反馈控制系统的基本工作原理和连续控制系统的最基本的理论以及自动控制系统中常用的传感器和执行器，使学生建立起自动控制系统的最基本概念，然后平稳地过渡到计算机控制系统，通过对采样、数据处理、输入输出通道的设计、PID算法、各种抗干扰措施和大型微机测控系统的介绍，使学生了解或掌握计算机控制的基本技术。然后，通过对微机测控系统中正在大量使用的PLC和先进的单片机的简单介绍，进一步扩宽学生的知识面，使他们今后能够设计出高性能价格比的产品。通过本课程的学习，使学生掌握计算机控制系统相关的基本理论和主要技术，如计算机过程输入输出及过程通道技术，数据处理技术，数字程序控制技术，常规及复杂控制技术以及计算机控制系统中各种控制算法的实现方法，并以实例的方式介绍计算机在控制系统的应用，使学生掌握各种微机控制系统的组成及一般的设计方法，并对计算机控制系统的现状及发展有一定的了解。同时，学生应了解并基本能够将计算机技术和自动控制理论应用于工业生产过程，设计出相应的计算机控制系统。最后，通过本课程的学习，学生还应基本了解相关的现代控制技术以及分散型测控网络技术。

三、教学内容与要求

四、教材、资料

教材：杨立，《计算机控制与仿真技术》（第二版）

参考书：1、俞光昀，《计算机控制技术》（第二版），电子工业出版社，2008；

2、王建华，《计算机控制技术》，高等教育出版社， 2009年；

3、丁建强等《计算机控制技术及其应用》，清华大学出版社， 2012年；

4、温希东，《自动控制原理及其应用》，西安电子科技大学出版社,2007年。

五、需要说明的其他问题

1、教学评价与考核

基本知识闭卷考试，占60%。

出勤占10%，作业占10%，课堂表现占5%，期中考试成绩占10%。

2、教学设施要求：电气测量实验室、电工电子实验室、单片机实验室、PLC实验室。

计算机控制技术

大连大学 DA LIAN UNIVERSITY 题目:计算机控制技术的发展及应用 所在（院系）：信息工程学院 专业(班级)：自动092班 学生姓名：裴玉柱 学号：0942300 2

计算机控制技术的发展及应用 【摘要】随着科学技术的发展，人们越来越多的用计算机来实现控制。其应用遍及国防、航空航天、工业、农业、医学等多种领域。计算机控制系统是自动控制技术和计算机技术相结合的产物，利用计算机（通常称为工业控制计算机，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）和受控对象两大部分组成。本文将主要针对计算机控制技术的发展历史、当今现状以及计算机控制技术的发展趋势做一介绍，并结合它的具体实例介绍计算机控制技术的一些主要应用领域。 【关键词】计算机控制技术、系统、应用 1.计算机控制技术的发展概况及趋势 1.1计算机控制技术的发展概况 在生产过程中采用数字计算机的思想出现在20世纪50年代中期，1956年3月，美国TRW航空公司与美国德克萨斯州的一个炼油厂合作，进行计算机控制的研究，他们设计出了一个利用计算机控制实现反应器供料最佳分配，根据催化剂活性测量结果来控制热水的流量以及确定最优循环的系统。这项具有跨时代意义的工作为计算机控制技术的发展奠定了基础，从此，计算机控制技术迅速发展，并被各行各业广泛应用。 伴随着计算机技术的飞速发展，计算机控制技术也紧随其后，迅猛的发展起来，其发展过程大致可以分为四个阶段。 1.1.1开创时期 这一时期从1955年~1962年，经历了前后大约七年的时间。早期的计算机使用电子管，体积庞大，价格昂贵，可靠性差，因此只能从事一些操作指导和设定值控制。过程控制向计算机提出了许多特殊的要求，需要计算机对各种过程命令做出迅速响应，中断技术应运而生，使计算机能够对更紧迫的过程任务做出反映。

《计算机控制技术》题目(含答案)

《计算机控制技术》复习资料 一、填空题 1、计算机控制是自动控制发展中的（高级）阶段，是自动控制的（重要分支）。 2、计算机在信息处理、（逻辑分析）、决策判断、（输入输出）管理等各个方面显示出 突出的优点。 3、计算机控制系统利用计算机的（硬件）和（软件）代替自动控制系统的控制器。 4、自动控制是指在（没有人）直接参与的前提下，应用（控制装置）自动地、有目 的地控制或操纵机器设备或生产过程，使他们具备相应的功能。 5、在控制系统中如果给定值是（恒定不变）的，则此系统称为（定值）控制系统。 6、· 7、若系统控制（变量）的变化规律为已知函数，并被事先确定，则此类控制为（程序） 控制系统。 8、广义上说系统的给定信号和扰动都可以看作是系统外作用信号，给定信号（决定） 着系统输出量的变化；而扰动则（破坏）给定信号对系统输出量的控制。 9、计算机控制过程是在（外部）作用下使系统由一个平衡或稳定状态过渡到另一个 （平衡或稳定）状态的过程，称为瞬态过程或系统响应。 10、自动控制的瞬态过程有两种典型形式，一种是（收敛）的，对应的系统运行 是稳定的；另一种是（发散）的，对应的系统是不稳定的。 10、在计算机控制系统中为了达到控制目标，可以采用（模拟）化设计方法和（离散） 化设计方法来设计控制器。 11、工业控制计算机是一种面向工业控制、采用标准（总线）技术和开放式( 体系 )结构的计算机。 12、计算机各功能模板之间的内部总线可以分为：（数据）总线、( 地址 )总线、控制总线、电源总线。 ， 13、外部总线是计算机与计算机或计算机与其他（智能）设备之间进行( 通信 )的连线。 14、典型的工业控制计算机IPC应具备抗（电磁）干扰、防震、防潮、( 耐高温 )等性能。 15、可编程序控制器是（继电器）逻辑控制系统与( 微型 )计算机技术相结合的产物。 16、大多数PLC采用继电控制形式的（梯形图）编程方式，继承了传统(控制 )线路的 清晰直观容易掌握。 17、整体式的（PLC）把电源、CPU、内存、I/O系统都( 集成 )在一个小箱体内构成一台完整的PLC。 18、开关量的逻辑控制是PLC最（基本）的应用领域，可用于单机控制，也可用于( 多级 )群控。 19、PLC通过A/D和D/A转换（模块），从而实现对温度、压力、流量等参数的( 闭环 )

计算机控制技术课后习题答案

第一章 1．计算机系统由哪些部分组成？并画出方框图。 解： 若将自动控制系统中控制器的功能用计算机或数字控制装置来实现，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图1-1所示。因此，简单说来，计算机控制系统就是由各种各样的计算机参与控制的一类系统。 图1-1 计算机控制系统基本原理图 在计算机控制系统中，控制规律是用软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制。控制器与执行机构之间是DA转换器，负责将数字信号转换成模拟信号；AD转换器则相反将传感器采集的模拟信号，转换成数字信号送给控制器。 2．计算机控制系统是怎样分类的？按功能和控制规律可分为几类？ 解： 计算机控制系统与其所控制的对象、采取的控制方法密切相关。因此，计算机控制系统的分类方法很多，可以按照系统的功能、控制规律或控制方式等进行分类。 按功能及结构分类：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、工业以太网控制系统、综合自动化系统。 按照控制规律分类：程序和顺序控制、比例积分微分控制(简称PID控制)、最少拍控制、复杂规律的控制、智能控制。 3．计算机控制系统的主要特点有哪些？ 解： 主要有以下特点： 1．数字模拟混合的系统。在连续控制系统中，各处的信号是连续模拟信号。而在计算机控制系统中，除仍有连续模拟信号外，还有离散信号、数字信号等多种信号。因此，计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。 2．灵活方便、适应性强。一般的模拟控制系统中，控制规律是由硬件电路实现的，控制规律越复杂，所需要的模拟电路往往越多，如果要改变控制规律，一般就必须更改硬件电路。而在计算机控制系统中，控制规律是由软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制，需要改变控制规律时，一般不对硬件电路作改动，只要改变控制程序就可以了。 3．可实现复杂控制规律。计算机具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能，能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。 4．离散控制。在连续控制系统中，给定值与反馈值的比较是连续进行的，控制器对产生的偏差也是连续调节的。而在计算机控制系统中，计算机每隔一定时间间隔，向A/D转换器发出启动转换信号，并对连续信号进行采样获得离散时间信号，经过计算机处理后，产生的控制时间信号通过D/A将离散信号转换成连续时间信号输出，作用于被控对象。因此，计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。

计算机控制技术及应用

10电气（2）班姓名：陆继赟学号：01 计算机控制技术及应用 一、计算机控制技术应用和发展 在近10多年里，计算机技术得到了极大的发展和完善；无论是在系统硬件成本，还是在计算速度和存贮容量方面都取得了很大的进步。特别是面向用户的编程语言也大大简化了。同时，由于采用了更多的可靠元件、尖端的设计工艺，增加了容错技术、冗余诊断程序，系统的可靠性也得到较大的提高；传统的过程控制功能与诸如生产计划、调度、优化及操作控制等实时信息处理和决策应用的不断渗透、融合，使通过高级计算机控制实现各种过程高性能目标的手段变得越来越可靠和更为强劲有力；功能价格比也日趋合理。因而，使计算机控制在工业中的应用得到了迅猛的发展，而且正越来越广泛地应用于石油、化工、钢铁、造纸、电力等工业部门，并在提高设备处理能力和生产效率、产品质量；有效利用能源(水、人力、材料等资源)，满足环保、人身安全等严格要求及在日益激烈的国内外市场竞争中，发挥着举足轻重的作用。 二、（一）、计算机控制技术的概述 1、计算机控制的概念 （1）开环控制系统 若系统的输出量对系统的控制作用没有影响，则称该系统为开环控制系统。在开环 控制系统中，既不需要对系统的输出量进行测量，也不需要将它反馈到输入端与输入量 进行比较。 （2）闭环控制系统 凡是系统的输出信号对控制作用能有直接影响的系统都叫作闭环控制系统，即闭环 系统是一个反馈系统。闭环控制系统中系统的稳定性是一个重要问题。 2、计算机控制系统 采用计算机进行控制的系统称为计算机控制系统，也称它为数字控制系统。若不考

虑量化问题，计算机控制系统即为采样系统。进一步，若将连续的控制对象和保持器一 起离散化，那么采样控制系统即为离散控制系统。所以采样和离散系统理论是研究计算 机控制系统的理论基础。 3、计算机控制系统的控制过程 （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）实时控制决策：对采集到的被控量进行数据分析和处理，并按已定的控制规律决 定进一步的的控制过程。 （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。 4、计算机控制系统的特点 （1）结构上。计算机控制系统中除测量装置、执行机构等常用的模拟部件之外，其执 行控制功能的核心部件是数字计算机，所以计算机控制系统是模拟和数字部件的混合系统。 （2）计算机控制系统中除仍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。 （3）由于计算机控制系统中除了包含连续信号外，还包含有数字信号，从而使计算机控制系统与连续控制系统在本质上有许多不同，需采用专门的理论来分析和设计。 （4）计算机控制系统中，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，使系统具有很大灵活性和适应性。 （5）计算机控制系统中，由于计算机具有高速的运算能力，一个控制器（控制计算机）经常可以采用分时控制的方式而同时控制多个回路。 （6）采用计算机控制，如分级计算机控制、离散控制系统、微机网络等，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。 5、计算机控制系统的组成 计算机控制系统主要由硬件和软件两大部分组成，而一个完整的计算机系统应由下列几部分组成：被控对象、主机、外部设备、外围设备、自动化仪表和软件系统。 （1）硬件：a)由中央处理器，时钟电路，内存储器构成的计算机主机是组成计算机控制系统的核心部分。 b)通用外围设备按功能可分为输入设备、输出设备和外存储器三类。 c)过程Ｉ／Ｏ通道，又称过程通道。 d)通用接口电路，一般有并行接口、串行接口和管理接口（包括中断管理、 直接存取DMA管理、计数/定时等）。 e)传感器的主要功能是将被检测的非电学量参数转变成电学量。变送器的作 用是将传感器得到的电信号转变成适用于计算机借口使用的标准的电 信号（如０～１０ＭＡＤＣ）。 f)计算机控制系统一般要有一套专供运行操作人员使用的控制台称为运行 操作台，操作台一般包括各种控制开关、数字键、功能键、指示灯、声 信器、数字显示器或ＣＲＴ显示器等。 （2）软件：软件是指计算机控制系统中具有各种功能的计算机程序的总和，如完成操作、监控、管理、控制、计算和自诊断等功能的程序。整个系统在软件指挥下协 调工作。从功能区分，软件可分为系统软件和应用软件。 （二）集成系统控制 计算机技术的不断发展，使计算机系统的数据采集、处理、存贮、高速执行复杂计算任

计算机控制技术的发展及趋势

计算机控制技术的发展及趋势 张赟枫 自动化1304 0901130425 一、计算机控制技术的发展 1、第一代工业计算机控制技术 第一代工控机技术起源于20世纪80年代初期，盛行于80 年代末和90年代初期，到90年代末期逐渐淡出工控机市场，其标志性产品是STD总线工控机。STD总线最早是由美国Pro-Log公司和Mostek公司作为工业标准而制定的8位工业I/O总线，随后发展成16位总线，统称为STD80，后被国际标准化组织吸收，成为IEEE961标准。国际上主要的STD总线工控机制造商有Pro- Log、Winsystems、Ziatech等，而国内企业主要有北京康拓公司和北京工业大学等。STD总线工控机是机笼式安装结构，具有标准化、开放式、模块化、组合化、尺寸小、成本低、PC兼容等特点，并且设计、开发、调试简单，得到了当时急需用廉价而可靠的计算机来改造和提升传统产业的中小企业的广泛欢迎和采用，国内的总安装容量接近20万套，在中国工控机发展史上留下了辉煌的一页。 2、第二代工业计算机控制技术 1981年8月12日IBM公司正式推出了IBM PC机，震动了世界，也获得了极大成功。随后PC机借助于规模化的硬件资源、丰富的商业化软件资源和普及化的人才资源，于80年代末期开始进军工业控制机市场。美国著名杂志《CONTROL ENGINERRING》在当时就预测“90年代是工业IPC的时代，全世界近65%的工业计算机将使用IPC，并继续以每年21%的速度增长”。历史的发展已经证明了这个论断的正确性。IPC在中国的发展大致可以分为三个阶段：第一阶段是从20世纪80年代末到90年代初，这时市场上主要是国外品牌的昂贵产品。 90年代末期，ISA总线技术逐渐淘汰，PCI总线技术开始在IPC中占主导地位，使IPC工控机得以继续发展。但由于IPC工控机的结构和金手指连接器的 限制，使其难以从根本上解决散热和抗振动等恶劣环境适应性问题，IPC开始逐渐从高可靠性应用的工业过程控制、电力自动化系统以及电信等领域退出，向管理信息化领域转移，取而代之的是以CompactPCI总线工控机为核心的第三代工控机技术。值得一提的是，IPC工控机开创了一个崭新的PC-based时代，对工业自动化和信息化技术的发展产生了深远的影响。 3、迅速发展和普及的第三代工控机技术 PCI总线技术的发展、市场的需求以及IPC工控机的局限性，促进了新技术的诞生。作为新一代主流工控机技术，CompactPCI工控机标准于1997年发布之初就倍受业界瞩目。相对于以往的STD和IPC，它具有开放性、良好的散热性、高稳定性、高可靠性及可热插拔等特点，非常适合于工业现场和信息产业基础设备的应用，被众多业内人士认为是继STD和IPC之后的第三代工控机的技术标准。采用模块化的CompactPCI总线工控机技术开发产品，可以缩短开发时间、降低

计算机控制技术

《计算机控制技术》课程教学大纲 课程名称：计算机控制技术 英文名称：The Technology of Control Based On The Computer 课程类型：专业基础选修课 总学时：48 讲课学时：40 实验学时：8 学时：48 学分：3 适用对象：自动化专业、测控技术与仪器 先修课程：自动控制原理、现代控制理论、微机原理及应用、单片机原理及应用 一、课程性质、目的和任务 《计算机控制技术》是自动化专业的一门重要的专业基础课。课程的教学目的在于使学生掌握通过计算机来实现自动控制的工作原理和一般的方法，掌握计算机控制系统的分析和设计的基本理论和方法。在本课程的教学过程中，着重突出阐述基本的数字控制器的设计方法，针对计算机控制系统的特点，介绍具体的数字控制器的设计技术。最后，通过对目前国内典型的计算机控制系统的举例及分析，使学生能够更加具体地了解以数字控制器为核心的计算机控制系统的一般设计过程和在控制方法上的特点。通过课程学习，培养学生分析问题与解决问题的能力，培养学生一定的动手能力，为进一步学习专业知识以及毕业后从事专业工作打下必要的基础。 二、教学基本要求 本课程主要以线性离散控制系统为研究对象，进行系统的分析与设计。学完本课程应达到以下基本要求： 1．了解计算机控制系统的组成、特点及分类，典型的计算机控制系统和计算机控制系的发展方向。 2．了解计算机控制系统基本的输入输出接口技术和输入输出通道的组成及其作用。 3．掌握线性离散系统的基本理论和分析方法。 4．掌握数字PID控制算法，并在此基础上能进行计算机控制系统的模拟化设计。 5．熟练掌握计算机控制系统的直接设计方法。 6．了解纯滞后对象的特点及其控制算法——大林算法。 三、教学内容及要求 1．绪论 ①理解计算机控制系统的组成及特点； ②理解计算机控制系统的分类； ③了解典型的计算机控制系统； ④了解机控制系统的发展方向。 2．输入输出接口和通道 ①了解I/O接口与I/O控制方式； ②了解I/O通道的组成、分类及其作用；

《计算机控制技术》(3)

《计算机控制技术》模拟题 一、填空 1、8位A/D 转换器与CPU 的接口可以采用( )。 2、采样/保持器的作用是（ ）。 3、DDC 系统所采用的数字PID 算式有（ ）。 4、PID 控制中，引入积分的原因是（ ），引入微分的原因是（ ）。 5、常用的数字滤波方法有（ ）。 二、简答题 1、计算机控制系统有哪几部分组成？ 2、模拟量输入通道中为什么要对模拟量信号进行预处理？ 3、什么是PID 控制规律？用微分方程写出其控制规律，并说明P 、I 、D 的作用。 4、简述企业网络信息集成系统的层次结构。 5、抗串模干扰、抗共模干扰的措施有哪些? 参考答案： 1、计算机控制系统有哪几部分组成？ 答：计算机控制系统由计算机及其输入输出通道和工业生产对象（包括被控对象和工业自动化仪表）组成。 2、模拟量输入通道中为什么要对模拟量信号进行预处理？ 答：这是因为不同的模拟量有不同的量纲，首先要将他们转换为电压信号，然后经过A/D 转换，变成计算机可以接受的数字信号。 3、什么是PID 控制规律？用微分方程写出其控制规律，并说明P 、I 、D 的作用。 答：按照偏差的比例、积分、微分进行的控制是PID 控制。其控制规律的微分方程表示如下： P ：改善动态特性；I ：消除静差；D ：改善动态特性，加快调节速度。 4、简述企业网络信息集成系统的层次结构。 答：统一的企业网络信息集成系统有三层结构：过程控制层、制造执行层、企业资源规划层。其层次结构图如下： ]) ()(1)([)(dt t de T dt t e T t e K t u d i p ?++=

5、抗串模干扰、抗共模干扰的措施有哪些? 答：抗串模干扰的措施：光电隔离、继电器隔离、变压器隔离、布线隔离、硬件滤波电路、过压保护电路等。 抗共模干扰的措施：平衡对称输入、选用高质量的差动放大器、控制系统的接地技术等。 三、计算 试写出加权平均滤波的算式，当n=16时，并用汇编语言编写出实现程序。 参考答案： 参考答案： 加权平均滤波算式： ，并且 均为常数项，是各次采 样值的系数，且满足 。 程序：首先把采样值存放在以SBUFFER 为首址的内存单元中，加权平均系数存放在以COEFF 滤为首址的内存单元，波后的结果存放在DBUFFER+2单元。具体程序清单如下： 互联网 Internet 内部网Intranet 现场总线控制网络 企业资源规划层ERP 制造执行层MES 过程控制层PCS ∑==n i i C 1 1n C C C ,...,,21

计算机控制技术课后习题答案

| 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。 第二章输入输出过程通道 习题及参考答案 2.数字量过程通道由哪些部分组成各部分的作用是什么

计算机控制技术试卷参考复习资料

一、填空（每空1分，共20分） 1、实时是指信号的（输入 ）（1分）、（ 计算）（1分）和输出都要在一定时间范围那完成。在线是指计算机和生产过程相连并受计算机控制。一个在线的系统（ 不一定是）（1分）一个实时系统，但是一个实时系统（必定是）（1分）在线系统。 2、A/D 转换器的主要技术指标有（转换时间 ）（1分）、（分辨率）（1分）、线性误差、量程及对基准电源的要求等。 3、数字量输出接口元件74LS273的作用是（ 对状态输出信号进行锁存 ）（1分）。 4、在计算机控制系统中，当串模干扰信号的频率比被测信号频率高时，则采用（ 低通滤波器）（1分）来抑制高频率串模干扰。 5、计算机控制系统中，一般有五种地线，分别是（模拟地）（1分）、（ 数字地 ）（1分）、（ 系统地 ）（1分）、（ 安全地 ）（1分）和交流地。 对它们采用的接地方法是（ 回流法单点接地 ）（1分）。 6、逐点比较法是以（ 阶梯折线 ）（1分）来逼近直线和圆弧，它与规定的加工直线或圆弧之间的最大误差是一个脉冲当量。 7、在ADC0809中，A 、B 、C 三引脚的组合式用来（ 选择输入通道 ）（1分）。 8、在PID 控制中，微分的作用是（ 改善系统的动态性能 ）（1分）。 9、无纹波系统的调整时间要增加若干拍，增加的拍数等于（ )(z G ）（1分）在单位圆内的零点数。 10、在右图中R1=100Ω, R2=250Ω,当输入电流I 为4～20mA 电流时，输出电压V （1－5V ）（1分），电容C 的作用是（ 滤波 ）（1分），二极管D 的作用是（ 限幅 ）（1分） 二、问答题（共25分） 1、 给出典型计算机控制系统原理图并详细阐述计算机控制系统的工作步骤（6）

计算机控制技术试卷及答案(仅供参考)

一、填空题（合计20分，每题2分） 1.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 和软件两个组成部分。 2.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP 、智能调节器等。 3.在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。 是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D 转换器。 5.模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。 6.信号接地方式应采用一点接地方式，而不采用多点接地方式。 7.按极点配置设计的控制器通常有两部分组成，一部分是状态观测器，另一部分是控制规律。 8.模块化程序设计一般包括 自顶向下 和自底向上 两种设计方法。 9.线性表、数组、堆栈和队列的共同特点是要求连续的存储单元来顺序存放数据元素。 10.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC 或4~20mA DC 。 1.计算机系统由 计算机 和生产过程 两大部分组成。 2.集散控制系统（DCS ）的结构模式为：操作站—控制站—现场仪表 3.变送器输出的信号为 或 的统一信号。.0~10mA 、4~20mA 4.模拟输出通道的结构型式主要取决于 输出保持器 的构成方式。 5.数控系统一般由数控装置、驱动装置、可编程控制器和检测装置等。 1.6.设线性定常系统的输出方程为()()t Cx =t y ，y （t ）以最少的N 拍跟踪参考输入r （t ），必须满足条件 .y （N ）=Cx （N ）=0r 7.常用的状态观测器有3种：预报观测器、现时观测器、降阶观测器 8.“若A 则B ，否则C ”，用模糊关系表示为 ()() C ×A B ×A =R U 9.在一些对程序流向起决定作用的指令前插入两条NOP 指令，以保证弹飞的程序迅速纳入正确轨道。 10.采用双绞线作信号引线的目的是 减少电磁感应 1、实时的概念不能脱离具体的过程，一个在线的系统不一定是一个实时系统 ，但一个、实时系统 必定是在线系统。 2、典型的工业生产过程可分为：连续过程、离散过程、批量过程 3、计算机控制系统的典型型式：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、综合自动化控制系统。 4、计算机控制系统的发展趋势：控制系统的网络化、智能化、扁平化、综合化。

《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) B 3．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。但是计算机集成制造系统所要解决的不仅是局部最优问题，而是一个工厂、一个企业乃至一个区域的总目标或总任务的全局多目标最优，即企业综合自动化问题。 现场总线控制系统：成本低、可靠性高，而且在同一的国际标准下可以实现真正的开放式互联系统结构。 嵌入式控制系统：嵌入式控制系统是面向特定应用而设计的、对功能、

《计算机控制技术》

《计算机控制技术》课程标准 一、课程信息 课程名称：计算机控制技术课程类型：电气自动化专业支撑课 课程代码：授课对象：电气自动化专业 学分：3.0 先修课：模拟电子技术、数字电子技术 微机原理 学时：52 后续课：单片机 二、课程性质、地位和目标 计算机控制技术已成为信息时代推动自动化的重要动力。对于电气、电子、自动化和计算机应用等专业的学生，计算机控制技术已成为一门重要的专业课程。本课程也是一门集电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术为一体的综合性专业课程，学好本课程有利于促进培养知识面宽、动手能力强的高级应用型人才。 本课程通过介绍反馈控制系统的基本工作原理和连续控制系统的最基本的理论以及自动控制系统中常用的传感器和执行器，使学生建立起自动控制系统的最基本概念，然后平稳地过渡到计算机控制系统，通过对采样、数据处理、输入输出通道的设计、PID算法、各种抗干扰措施和大型微机测控系统的介绍，使学生了解或掌握计算机控制的基本技术。然后，通过对微机测控系统中正在大量使用的PLC和先进的单片机的简单介绍，进一步扩宽学生的知识面，使他们今后能够设计出高性能价格比的产品。通过本课程的学习，使学生掌握计算机控制系统相关的基本理论和主要技术，如计算机过程输入输出及过程通道技术，数据处理技术，数字程序控制技术，常规及复杂控制技术以及计算机控制系统中各种控制算法的实现方法，并以实例的方式介绍计算机在控制系统的应用，使学生掌握各种微机控制系统的组成及一般的设计方法，并对计算机控制系统的现状及发展有一定的了解。同时，学生应了解并基本能够将计算机技术和自动控制理论应用于工业生产过程，设计出相应的计算机控制系统。最后，通过本课程的学习，学生还应基本了解相关的现代控制技术以及分散型测控网络技术。 三、教学内容与要求

计算机控制技术复习题

一、填空 1.计算机控制技术可用于计算机控制系统及自动化仪表。 2.计算机监督系统SCC的作用是：按照一定的数学模型计算给定值并提供给DDC计算机。 3.闭环控制系统是指输出量经反馈环节回到输入端，对控制产生影响。 4.多路开关的作用是完成模拟量的切换。 5..采用ADC0809构成模拟量输入通道，ADC0809在其中起模拟量到数字量的转换和多路开关的作用。 7.ADC0809中EOC呈高电平，可以向CPU申请中断，说明转换已经结束，EOC 呈低电平，说明处于转换过程中。 8.当D/A转换器的位数多于处理器的位数时，需要两级数据缓存，数据分批传送，输入的所有数字位必须同时进行转换。 9.防止抖动是能否正确读取键值得必要环节，实现方法是可以用硬件电路或软件程序实现。 10.采用共阴极LED多位数码管显示时，位选信号为低电平，段选信号为高电平。 11.在LED多位数码管显示电路中，段选模型决定数码管显示的内容。 12..开关量控制系统中，常设有光电隔离器，起耦合、隔离和开关的作用。 14.小功率直流电机控制系统中，改变转子上的通电极性，以便改变电机的转向。 15..RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑1的电平是-3V以下。 18..采用全双工通信方式，数据传输的方向性结构为可以在两个方向上同时传输。 20.半双工可以在两个方向上传输，但不能同时传输。 21.采用异步传输方式，设数据位为7位，1位校验位，1位停止位，则其通信效率为70%. 22.在工业过程控制系统中采集的数据常掺杂有干扰信号，可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路来提高信/噪比。 23.标度变换就是把数字量转换成人们熟悉的十进制工程量。 24.使A/D转换器满量程信号达到均一化的含义是任何情况下A/D转换器的输入最大值都为满量程。 25.比例调节的强弱可调，作用比较强，几乎贯穿整个调节过程。 26.在计算机控制系统中，T的确定十分重要，原因是T太小，系统精度不够。 27.一般而言，纯微分控制不使用，因为微分作用仅出现在偏差变化的过程中。 28.PID调节可根据实际情况调整结构，但不能采用ID调节。 29.PI调节系统，I作用随时间的增长而加强，只要时间足够长，静差一定会消除。 30.引起调节的根本原因是偏差，偏差的正、负决定调节作用的方向；偏差的大、小决定调节作用的强弱；偏差为零，调节作用为零。 二、选择题 1. 下面关于微型计算机控制技术的叙述，正确的是（D）。 A．微型计算机控制技术只能用于单片机系统 B．任何控制系统都可以运用微型计算机控制技术 C．微型计算机控制技术不能用于自动化仪表 D．微型计算机控制技术可用于计算机控制系统及自动化仪表 2. 计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是（B）。 A．接受测量值和管理命令并提供给DDC计算机 B．按照一定的数学模型计算给定值并提供给DDC计算机 C．当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作 D． SCC计算机与控制无关 3．关于现场总线控制系统，下面的说法中，不正确的是（C）。 A．省去了DCS 中的控制站和现场仪表环节 B．采用纯数字化信息传输 C．只有同一家的FCS 产品才能组成系统 D．FCS强调“互联”和“互操作性 4.闭环控制系统是指（B）。A．系统中各生产环首尾相接形成一个环 B．输出量经反馈环节回到输入端，对空置产生影响 C．系统的输出量供显示和打印 D．控制量只与控制算法和给定值相关 5．下列缩写表示现场可编程控制逻辑阵列的是（D）。 A．PLC B．PLD C．GAL D．FPGA 6.多路开关的作用（A）。 A．完成模拟量的切换 B．完成数字量的切换 C．完成模拟量与数字量的切换 D．完成模拟量和数字量的切换 6.A/D转换器的VREF（-）VREF（+）分别接-5V和+5V，说明它的（A）。A．输入为双极性，范围是-5V至+5V B．输入为双极性，范围是-10V至+10V C．输出为双极性，范围是-FFH至+FFH D．输入为单极性，范围是0至+5V 7.在LED多位数码管显示电路中，（B） A．位选模型决定数码管显示的内容 B．段选模型决定数码管显示的内容 C．段选模型决定哪位数码管显示 D．不需要位选模型 8.无论动态显示还是静态显示都需要进行译码，即将（D） A．十进制数译成二进制数 B．十进制数译成十六进制数 C．十进制数译成ASCII码 D．十进制数译成7段显示码 9.在计算机交流电机控制系统中，需要解决的问题是（D） A．将交流变成只留后并放大 B．将直流变成交流后并放大 C．设单向开关，使直流电通过并放大 D．设双向开关，使交流电通过并放大 10.开关量控制系统中，常设有光电隔离器，下面的描述中错误的是（A） A．将被控系统与微型机控制控制系统间完全断开，以防CPU受到强电的冲击 B．将被控系统与微型计算机控制系统通过光电效应连接成系统，实现控制。 C．控制信号到位时被控电路接通，否则电路切断，起开关作用 D．耦合、隔离和开关11.小功率直流电机控制系统中，正确的做法是（B） A．改变定子上的通电极性，以便改变电机的转向 B．改变转子上的通电极性，以便改变电机的转向 C．在定子上通以交流电，电机可周期性变换转向 D．在转子上通以交流电，电机可周期性变换转向 12.RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑1的电平是（C） A．0.3V以下 B．0.7V 以下 C．-3V以下 D．+3V以上 13．主计算机与通信处理机通过RS-232C电缆相接，两台设备的最大距离为（C）时，适合用近距离电缆连接 A．5米 B．10米 C．15米 D．20米 14.采用全双工通信方式，数据传输的方向性结构为（A） A．可以在两个方向上同时传输 B．只能在一个方向上传输 C．可以在两个方向上传输，但不能同时进行 D．以上均不对 15.下列关于半双工的叙述中，正确的是（C） A．只能在一个方向上传输 B．可以在两个方向上同时传输 C．可以在两个方向上传输，但不能同时传输 D．以上均不对 16.RS-232C的电气特性规定使用（D） A．TTL电平 B．CMOS电平 C．正逻辑电平 D．负逻辑电平 17.采用异步传输方式，设数据位为7位，1位校验位，1位停止位，则其通信效率为（B） A．30% B．70% C．80% D．20% 18.在工业过程控制系统中采集的数据常掺杂有干扰信号，（D）来提高信/噪比A．只能通过模拟滤波器 B．只能通过数字滤波器 C．可以通过数字滤波程序或模拟滤波电路 D．可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路 19.若模拟量微机控制系统的采样部分选用数字表，则（B） A．微机直接接收数字量，无须在进行滤波 B．微机直接接受数字量，仍需进行滤波 C．须将数字表的输出先转换成模拟量，再送入微机处理 D．无论数字量还是模拟量微机都能接收，但需要进行滤波

《计算机控制技术》教材习题解答1

《计算机控制技术》习题解答 第一章 1、1什么就是计算机控制系统？计算机控制系统由哪几部分组成？ 答:计算机控制系统就就是利用计算机(通常称为工业控制计算机,简称工业控制机)来实现生产过程自动控制的系统。 计算机控制系统的组成:计算机控制系统由计算机(工业控制机)与生产过程两大部分组成。 1、2、微型计算机控制系统的特点就是什么？ 微机控制系统与常规的自动控制系统相比,具有如下特点: a、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、能够实现数据统计与工况显示,控制效率高 d、控制与管理一体化,进一步提高自动化程度 1、3 计算机控制系统结构有哪些分类？指出这些分类的结构特点与主要应用场合。 答: (1)操作指导控制系统 优点:结构简单,控制灵活,安全。 缺点:由人工操作,速度受到限制,不能控制多个对象。 (2)直接数字控制系统(DDS) 优点:实时性好,可靠性高,适应性强。 (3)监督控制系统(SCC) 优点:生产过程始终处于最优工况。 (4)分散控制系统(DCS) 优点:分散控制、集中操作、分级管理、分而自治与综合协调。 (5)现场总线控制系统(FCS) 优点:与DCS相比,降低了成本,提高了可靠性。国际标准统一后,可实现真正的开放式互联系统结构。 1、4、计算机控制系统的控制过程就是怎样的? 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。 1、5、实时、在线方式与离线方式的含义就是什么？ 答:所谓实时,就是指信号的输入、计算与输出都要在一定的时间范围内完成,亦即计算机对输入信息,以足够快的速度进行控制,超出了这个时间,就失去了控制的时机,控制也就失去了意义。 在计算机控制系统中,生产过程与计算机直接连接,并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式;生产过程不与计算机相连,且不受计算机控制,而就是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。 1、6 操作指导、DDC与SCC系统的工作原理如何？它们之间有何区别与联系？ (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

计算机控制技术课后习题答案

1.1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。 1.2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。 1.5计算机控制系统的特点是什么？ 微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点： a.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.能够实现数据统计和工况显示，控制效率高 d.控制与管理一体化，进一步提高自动化程度 1.6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，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。 a.普及应用可编程序控制器 b.采用集散控制系统 c.研究和发展智能控制系统 2.4数字量过程通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？ 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，

计算机控制技术试题

计算机控制技术试题 一、填空题（每空2分，共20分） 1．闭环控制系统是使被控量有较高的精度。 2．控制系统常常按其开环传送函数中所含积分环节个数来分类，分为“0”型，“I”型系统等。 3．在一个闭环系统里，不同输入与输出之间的传递函数分母相同。 4．控制系统开环对数频率特性中的截止频率?c的大小通常反映系统的快速性，而相位裕度?M反映了系统运动的。 5．系统的稳态误差与运动平稳度有关。 6．在计算机控制系统中存在有五种信号形式变换，其中等三种信号变换最重要。 7．若已给闭环系统的自然频率为?n，经验上，采样频率?s应取为。 8．为使传感器特性与A/D变换器特性相匹配，通常应在传感器与A/D之间加入。 9．平均值滤波是对信号y进行m次采样；滤波器的输出 )k(y。 二、简答题（每题6分，共30分） 1.简述积分饱和的作用及抑制方法。 2.说明最小拍无差控制系统的特点及应用范围。 3.说明数字PID中积分单元参数对控制性能的影响及PID调整的简单思想。 4.说明最小拍无差控制系统的特点及应用范围。 5.简单说明大林算法及使用场合。 简述常态干扰的抑制方法。 简述计算机控制系统的典型形式。 1．已知闭环系统如图1所示， 试问：1）若R(s)为单位斜坡函数时，其稳态误差为多少？ 2）若N(s)为单位阶跃函数时，其稳态误差为多少？ 3）R(s)、 N(s)同时作用时，总误差为多少？ （不必进行具体计算） 2．已知A点信号如图2所示，试画出B点、C点的信号图形，设采样周期T=?/2。 3．计算机控制系统在选择A／D变换器时应注意哪几项指标？这些性能指标应根据什么原则选取？ 4．已知如下两种串联环节，试写出其输出与输入之间的传递函数G(z)。

计算机控制技术A卷-青岛大学

青岛大学自动化工程学院 2009-2010学年春季学期期末考试试卷 一、简答题[24分] 1.什么是微机控制系统的实时性？如何保证微机控制 系统的实时性？[4分] 2.中值滤波的方法是怎样的？该滤波方法适用于什么情况？[5分] 3.什么是数字程序控制？数字程序控制有哪几种方式？ [5分] 4.数字控制器的连续化设计步骤是什么？ [5分] 5.理想微分PID 和不完全微分PID 控制算法有何区别？[5分] 二、分析题[32分] 1.某数控加工系统，加工第一象限逆圆弧，圆心为 O(0,0)，起点为A(5,0)，终点为B(0,5)。采用逐点比较插补算法，要求： （1）用列表方式进行插补计算。 （2）画出插补走步轨迹图。 [8分] 装 订 线 学号： 姓名： 专业： 班级： 密 封 线

2.在计算机控制系统中，采样周期的选择需要考虑哪些因素？[8分] 3.简要分析平衡传输与不平衡传输的定义及特点。[8分] 装班 级 ： 密

4.解释误差处理中的全自动校准和人工自动校准的实现过程。[8分] 三、计算题[34分] 1.某温控系统，其温度变化范围为：-２０℃～＋５０℃，经温度变送器变换为 1～５Ｖ电压信号，送至12位A/D转换器AD574（AD574的输入范围为０～ ５Ｖ）。当AD574的转换结果为400H时，对应的系统温度是多少？当系统的 温度是30℃时，AD574的A/D转换结果是多少？[6分]

21 )(s s G p =s e s H Ts --= 1)( 2.已知连续控制器的传递函数 设采样周期为T=0.2s ，试用双线性变换法分别写出该控制器的数字式位置算式和数字式增量算式。[6分] 3.某自动控制系统执行机构的输入变化范围为4～20mA ，灵敏度为0.05 mA ，应选择D/A 转换器的字长n1为多少位？[6分] 3. 某计算机控制系统如下图所示 其中被控对象的传递函数G p (s)和零阶保持器的传递函数H(s)分别为 装 订 专业： 班级： 密 封 s s s D 1.02.01)(+=