微型计算机控制技术与系统

天津市高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：微型计算机控制技术与系统课程代码：0818、4660

第一部分课程性质与目标

一、课程性质与特点

《微型计算机控制技术与系统》是我国高等学校自动化、电子与电气工程、计算机应用、机电一体化等专业开设的重要专业课。是以计算机在自动控制系统中的应用技术为核心，研究如何将计算机技术和自动控制理论应用于工业生产过程中，并设计出满足控制性能需求的计算机控制系统。它以计算机控制系统的结构及特点为基础，讨论一些常用的、新型的控制算法和技术实现，是一门理论联系实际，系统性、实践性很强的课程。

总学时为80学时（理论授课64学时，实验16学时）。

二、课程目标与基本要求

微型计算机控制技术与系统课程学习总体目标为通过理论和实验教学培养学生对多领域知识的融会贯通能力、实践能力、独立操作能力，处理解决微型计算机控制系统设计问题的综合能力，培养专业应用型人才，为从事工业自动化、计算机控制等相关的设计和生产活动打下坚实的理论和实践基础。

知识目标

要求学生理解“微型计算机控制技术”的基本工程概念和原理，掌握常用的控制技术原理、算法和设计思想；掌握计算机在工业控制应用中的特点和基本规律；掌握计算机控制系统的设计、调试方法，并能够设计出符合特定指标要求的计算机控制系统。

能力目标

要求学生具备综合运用所学知识对“计算机控制系统”进行性能分析、系统设计及运行调试的能力。

课程的基本要求

1．掌握计算机控制技术的基本概念，了解计算机控制系统的组成及特点。

2．掌握数据的输入输出及预处理方法。

3．掌握数字控制器的离散化设计方法，了解Z变换的方法，掌握数字控制器的解析设计方法。

4．掌握数字控制器的模拟化设计方法，掌握模拟控制器的离散化方法，掌握数字PID 的实现、整定及改进方法，掌握串级控制、前馈控制的设计方法。

5．掌握逐点比较插补方法，掌握步进电机、无刷直流电机的控制方法。

6．了解计算机控制系统中的干扰来源、传播途径及作用形式，掌握共模干扰、串模干扰、长线传输干扰的抑制方法，了解电源系统的抗干扰技术，了解屏蔽与接地技术，了解印制电路板抗干扰设计方法。

7．了解工业个人计算机、可编程控制器、智能调节器和集散控制系统和现场总线控制系统的基本概念。

8．了解组态软件的基本概念。

三、本课程与本专业其他课程的关系

《微型计算机控制技术与系统》是学生在学习自动控制原理、单片机接口技术及应用、应用程序基础与设计的基础上的具体实践运用；教学内容综合了自动控制理论、接口技术和程序语言设计的相关知识和技能，是直接应用于工业自动化控制方面的一门综合性应用技术

课程；侧重于计算机控制系统各组成部分的设计及系统综合性能分析等内容。

第二部分考核内容与考核目标

第一章绪论

一、学习目的与要求

1．掌握计算机控制技术的基本概念；

2．了解计算机控制系统的基本组成；

3．了解计算机控制的特点。

二、考核知识点与考核目标

1．计算机控制技术的基本概念（重点）

识记：计算机控制系统的概念、组成、分类、特点。

理解：数字控制器的设计方法。

2．计算机控制系统的组成（一般）

识记：工业控制计算机的硬件系统与软件系统的基本概念。

理解：控制计算机的主要特点。

第二章数据输入输出和预处理

一、学习目的与要求

1. 掌握输入输出数据方式；

2. 理解开关量输入输出接口、模拟量输入输出接口的工作原理；

3. 掌握数据预处理的基本方法。

二、考核知识点与考核目标

1．输入输出数据的方式（重点）

理解：计算机输入输出数据的工作方式。

2．开关量输入输出接口（重点）

应用：能够设计开关量输入输出接口电路，并编写程序。

3．模拟量输入接口（重点）

理解：理解ADC0809的工作原理。

应用：能够设计模拟量输入接口电路，并编写程序。

4．模拟量输出接口（重点）

理解：DAC0832的工作原理。

应用：能够设计模拟量输出接口电路，并编写程序。

5．数据预处理（重点）

识记：数字滤波与模拟滤波的特点。

理解：常用数字滤波的原理。

应用：能够实现常用数字滤波的程序编写。

6．系统误差自校正（次重点）

理解：零位误差与增益误差的校准方法。

7．工程量标度转换（次重点）

理解：工程量标度转换的方法。

应用：能够完成工程量标度转换的计算和编程。

第三章数字控制器的离散化设计

三、学习目的与要求

1. 掌握Z变换的计算方法；

2. 掌握脉冲传递函数的计算方法；

3. 掌握频率域设计法的步骤；

4. 掌握达林算法的设计方法。

四、考核知识点与考核目标

1．Z变换（重点）

理解：采样过程。

应用：Z变换的计算。

2．脉冲传递函数（重点）

理解：脉冲传递函数的定义。

应用：脉冲传递函数的计算。

3．频率域设计法（次重点）

应用：频率域设计方法。

4．达林算法（次重点）

应用：达林算法的设计方法。

第四章数字控制器的模拟化设计

一、学习目的与要求

1. 了解数字控制器模拟化设计的基本步骤；

2. 掌握模拟控制器的离散化方法；

3. 理解PID控制规律；

4. 掌握数字PID控制算法的实现方法、参数整定方法和改进方法；

5. 掌握串级控制和前馈控制的设计方法。

二、考核知识点与考核目标

1．数字控制器模拟化设计概述（重点）

识记：模拟化设计的基本步骤。

2．模拟控制器的离散化方法（次重点）

识记：常用模拟控制器离散化方法的特点。

应用：能够完成脉冲响应不变法、阶跃响应不变法、差分变换法和双极性变换法的设计。

3．数字PID（重点）

理解：连续控制系统的PID控制规律；串级控制和前馈控制的原理。

应用：能够实现数字PID控制算法及改进算法的编程、参数整定；能够实现串级控制和前馈控制的设计。

第五章数字控制技术

一、学习目的与要求

1. 掌握数字控制技术的基本原理及方法；

2. 掌握步进电机工作原理及其驱动控制方法；

3. 掌握无刷直流电机及其控制方法。

二、考核知识点与考核目标

1．数字控制基础（重点）

识记：数字控制方式、数字控制系统的类型。

理解：数字控制的基本原理，逐点比较插补法的原理。

应用：能够完成直线插补和圆弧插补的计算。

2．步进电机及其驱动控制（次重点）

理解：步进电机的工作原理及控制方法。

3．无刷直流电机及其控制（次重点）

理解：无刷直流电动机的工作原理及数学模型。

应用：能够设计直流无刷电机调速系统。

第六章计算机控制系统中的抗干扰技术

一、学习目的与要求

1. 了解干扰的来源、传播途径及作用形式；

2. 掌握硬件抗干扰的技术方法。

二、考核知识点与考核目标

1．干扰的传播途径与作用方式（重点）

识记：干扰的来源、干扰的传播途径、干扰的作用形式。

2．硬件抗干扰技术（次重点）

理解：共模干扰、串模干扰和长线传输干扰的抑制方法，电源系统的抗干扰技术，屏蔽与接地技术，印刷电路板抗干扰设计方法。

第七章计算机控制系统

一、学习目的与要求

1. 了解工业个人计算机的组成，总线的概念；

2. 了解过程通道卡的基本概念；

3. 了解智能调节器的组成及使用方法；

4. 了解可编程控制器的基本概念；

5. 了解集散控制系统和现场总线控制系统的基本概念；

6. 了解计算机控制系统设计的基本步骤。

二、考核知识点与考核目标

1．工业个人计算机（次重点）

识记：工业个人计算机的组成、总线。

2．过程通道卡（一般）

识记：，过程通道卡的基本概念。

3．智能调节器（一般）

识记：，智能调节器的组成及使用方法。

4．可编程控制器（一般）

识记：可编程控制器的优点及主要用途。

理解：可编程控制器的工作过程。

5．集散控制系统和现场总线控制系统（一般）

识记：集散控制系统的基本概念，现场总线控制系统的基本概念。

6．计算机控制系统应用（一般）

识记：对计算机控制系统的要求，计算机控制系统设计的步骤。

第八章组态软件

一、学习目的与要求

1．了解组态软件的概念。

二、考核知识点与考核目标

1．组态软件的概念（一般）

识记：组态软件的概念、系统构成及功能。

2．KingView组态软件（一般）

识记：KingView组态软件的基本操作。

第三部分实践环节考核与成绩

本课程的实践环节考核包括以下4个实验，每个实验单独考核，独立计分，采取百分制评分，60分及格。

考核成绩要求：4个实验均考核合格，并将4个实验的平均分作为本课程实践环节考核的最终成绩。

实验序号微型计算机控制技术与系统讲授及实践课时实验一模拟量输入接口设计 4

实验二模拟量输出接口设计 4

实验三炉温控制系统设计 4

实验四直流电机调速系统设计 4

合计16

实验一模拟量输入接口设计

一、考核目的与要求

1. 了解ADC0809的工作原理。

2. 掌握ADC0809与CPU的接口方式及编程方法。

二、考核内容

1. 用电位器改变模拟电压的输入值，经A/D变换后读入单片机内部寄存器（A/D时钟由CPU挂箱时钟发生电路提供）。

2. 通过设置断点查看寄存器的内容。

三、考核方式

1．考核方式

本实验考核学生A/D转换电路的设计与编程技能，考核采用终结性考核。

2．考核方法

（1）ADC0809电路设计操作；

（2）程序编写操作；

（3）调试操作；

（4）现场有关实验问题解答。

3．评分标准

采用百分制，每项各占25分。

实验二模拟量输出接口设计

一、考核的目的与要求

1．了解DAC0832的工作原理。

2．掌握DAC0832与CPU的接口方式及编程方法。

二、考核的内容

1．单片机输出8位数字量，经D/A变换后输出。

2．改变数字量，用万用表观察其输出电压的变化。

三、考核方式与环境要求

1．考核方式

本实验考核学生D/A转换电路的设计与编程技能，考核采用终结性考核。

2．考核方法

（1）DAC0832电路设计操作；

（2）程序编写操作；

（3）调试操作；

（4）现场有关实验问题解答。

3．评分标准

采用百分制，每项各占25分。

实验三炉温控制系统设计

一、考核的目的与要求

1．了解温度控制系统的特点。

2．掌握大时间常数系统PID控制器的参数整定方法。

二、考核的内容

采用PID算法进行炉温控制。

三、考核方式与环境要求

1．考核方式

本实验考核学生针对大时间常数系统PID控制器的设计及参数整定方法的掌握情况，考核采用终结性考核。

2．考核方法

（1）炉温控制系统的硬件设计；

（2）PID控制器的程序设计；

（3）参数整定及系统调试操作；

（4）现场有关实验问题解答。

3．评分标准

采用百分制，每项各占25分。

实验四直流电机调速系统设计

一、考核的目的与要求

1．了解直流电机调速系统的特点。

2．研究采样周期T对系统特性的影响。

3．研究电机调速系统PID控制器的参数的整定方法。

二、考核的内容

采用PID算法进行直流电机调速实验。

三、考核方式与环境要求

1．考核方式

本实验考核学生采用PID控制器实现直流电动机调速系统设计及参数整定方法的掌握情况，考核采用终结性考核。

2．考核方法

（1）直流调速系统的硬件设计；

（2）PID控制器的程序设计；

（3）参数整定及系统调试操作；

（4）现场有关实验问题解答。

3．评分标准

采用百分制，每项各占25分。

第四部分有关说明与实施要求

一、考核目标的能力层次表述

本大纲在考核目标中，按照“识记”、“理解”、“应用”三个能力层次规定了不同的能力层次，各个能力层次为递进等级关系，其含义为：

识记：能了解有关概念、理论的意义，并能正确地认识和表达，是低层次的要求。

理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法分析和解决有关的理论问题和实际问题，是中等层次的要求。

应用：一般分为“简单应用”和“综合应用”，其中，“简单应用”指在理解的基础上能用学过的一两个知识点分析和解决简单的问题；“综合应用”指在简单应用的基础上能用学过的多个知识点综合分析和解决比较复杂的问题，是最高层次的要求。

二、指定教材

《计算机控制技术》刘雨棣雷新颖主编西安交通大学出版社2013年版

三、自学方法指导

1．考生在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅本大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点能力层次要求和考核目标，以便心中有数，重点突出，有的放矢地学习。

2．在了解大纲内容的基础上，认真阅读教材，把握各章节的具体内容，吃透每个知识点，对基本概念深刻理解，对基本原理要彻底弄清，基本方法要牢固掌握。

3．在自学过程中，要做好阅读笔记，遇到不懂的问题、数学公式，要主动寻找相关资料，找到答案后，将资料名称和所在记录下来，养成纪录书目的习惯，为长期学习提供便利。要多整理，多总结。

4．应尽可能的多做书后习题，注重理论联系实际，具体问题具体分析，在做题的过程中理解、消化、巩固所学知识。遇到困难的题目，首先回到教材中寻求答案，在解决实际问题的过程中进一步学习。

四、对社会助学的要求

1．应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。

2．应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。

3．辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。

4．辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。

5．辅导时要突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。

6．注意对应考者能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导学生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，做出判断，解决问题。

7．要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。

8．助学学时：本课程共5学分，其中理论环节4学分，建议72学时，实践环节1学分，

建议18学时。助学学时分配如下：

章节课程内容助学学时

第一章概述 4

第二章数据输入输出和预处理12

第三章数字控制器的离散化设计12

第四章数字控制器的模拟化设计16

第五章数字控制技术10

第六章计算机控制系统中的抗干扰技术10

第七章计算机控制系统 4

第八章组态软件 4

实践18

总计90

五、关于命题和考试的若干规定

1．本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点。

2．试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记”为35%、“理解”为25%、“应用”为40%。

3．试题难易程度应合理：易、较易、较难、难比例为2：3：3：2。

4．每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点60%，次重点30%，一般占10%。

5．试题类型一般为：选择题、填空题、演算题、问答题、编程题。

6．考试采用闭卷笔试，考试时间150分钟，采用百分制评分，60分合格。

六、题型示例

（一）选择题

1．当模拟全量程为-10~+10V，求12位A/D转换器的转换结果。+2V对应的二进制数是（）。

（A）100100111001B （B）100110011001B

（C）110010000011B （D）001101101100B

（二）填空题

1．两个以上模块之间或设备之间交换信息的公共线路称为。

（三）演算题

1．已知模拟调节器的传递函数G c（s）=（1+0.17s）/(0.085s),欲用数字PID算式实现，试分别写出相应的位置型和增量型PID算式，设采样周期T=1s。

（四）问答题：

1．前馈控制完全补偿的条件是什么？前馈和反馈相结合有什么好处？

（五）编程题

1．编制一个能完成中位值滤波加上算术平均值滤波的子程序。设对变量采样7次，7个采样值排序后取中间的3个采样值平均，每个采样值为12位二进制数。

微型计算机控制技术复习总结完整版

《微型计算机控制技术》学科复习总结★第一部分选择题 ?使用说明：本部分对应考试题型的选择题部分，注意看选项答案，莫只记选项！ ★★1. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（C）（1分） A. 0.3V以下 B. 0.7V以上 C. -3V以下 D. +3V以上2．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3. 计算机监督系统(SCC)中，SCC计算机的作用是( B )。 A．接收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 4．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” 5. 闭环控制系统是指（B） A.系统中各生产环节首尾相连形成一个环 B.输出量经反馈环节回到输入端，对控制产生影响 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 6. 多路开关的作用是（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. 完成模拟量或数字量的切换 7. 采样-保持电路的逻辑端接+5V，输入端从2.3V变至2.6V，输出端为（A）

计算机控制技术与系统思考题与习题

《计算机控制技术与系统》课程 思考题与习题 第一章绪论 简述计算机控制技术发展史。 简述计算机控制系统的类型、结构和特点。 计算机控制与常规控制主要不同点在哪里 典型计算机控制系统有哪几部分组成，画出方框图。 什么叫做动态系统 对计算机控制系统的基本要求是什么 简述调节系统与跟踪系统（随动系统）的特点。 典型计算机集成制造系统（CIMS）有哪四个功能系统和两个支持系统 第二章过程通道 采样定理对于采样周期的选取有什么意义 写出采样过程的数学描述形式。 影响采样周期选择的因素主要有哪些 多路采样装置的主要作用是什么，常用采样器包括哪些 过程通道的采样周期T是否越小越好，为什么 A转换的工作方式主要有哪几种，简述其原理。 2.7A/D转换的工作方式主要有哪几种，简述其原理。 简述模入通道结构与各组成部分功能。 简述过程通道的类型和基本功能。 简述开关量通道的基本构成形式和主要作用。 简述开关量通道的抗干扰措施有哪些。 模出通道的类型主要有哪几种，各有什么特点 保持器在过程通道中的作用是什么，举例分析。 某热工过程有16点温度信号，变化范围: 150--850 C, 采用微机监测。

求解问题： 1、 若经A/D 转换后的数字量每个脉冲对应的实际温度小于等于 C , 则A/D 分辨率至少为多少才能保证该精度 2、写出A/D 转换后的数字量与被测点实际温度间关系式。 3、该处理方式零点迁移量为多少 第三章 理论基础 求下图示离散系统脉冲传递函数G(z) 已知采样系统如下图所示，求下图示离散系统脉冲传递函数G(z)和当闭环系统稳定时K 的取值范围。 分析下图所示采样系统，当采样周期T=1，开环增益K=5时的稳定性。 给定传递函数 1 10+s K ，试以10倍的转角频率为近似的截止频率m ω，求满足采样定理的采样频率s ω和采样周期T 。 证明离散系统脉冲响应的z 变换即为离散系统传递函数。 设离散系统结构如下图所示，图中D(z)为数字PID 调节器，其差分方程为 )]2()1(2)([)()]1()([)(-+--++--=k e k e k e K k e K k e k e K k u d i p

微型计算机控制技术课后答案第二版潘新民完整版

微型计算机控制技术课 后答案第二版潘新民 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

第一章1.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成各部分作用 (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.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。 4、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 (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。 (3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(Supervisory Computer Control)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替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。 SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。 第二章 2 采样周期越小越好吗为什么 答：不是。若采样间隔太小（采样频率太高），则对定长的时间记录来说其数字系列就很长，计算工作量迅速增大，可能产生较大的误差。

微型计算机控制技术学习心得

微型计算机控制技术学习心得 转眼间，一个学期又过去了。微机原理与控制技术课程已经结束了。通过从大三下学期的微机原理与接口技术到这学期的微机原理与控制技术的学习，回想起来受益匪浅，主要是加深了对计算机的一些硬件情况和运行原理的理解和汇编语言的编写，期间也听老师讲过，微机原理这门课程是比较偏硬件一点的。正是因为这一点我还是对它比较喜欢的，因为它和我的专业方向“机电工程”有很大的联系，在机电工程领域很多场合要应用到微机，而且是微机原理是考研复试面试时必考问的专业课，因为我要考研，本着一定要考上的心态，因此对该课程的学习还是有浓厚的兴趣和动力的。下面谈谈这期学习该课程的心得与体会：总体介绍下这门课程的轮廓吧（也就是教学大纲）： 一、课程性质与设置目的 （一）课程性质 微型计算机控制技术是高等院校计算机应用专业本科教学中的一门选修专业课，是从微型计算机原理到微型计算机控制，从理论到实际的必经桥梁，是着重解决和处理工程实际问题的一门课程。在该课程的教学过程中，将课堂教学与实验教学有机结合，注意培养同学分析问题、解决问题的方法和能力。 该课程主要介绍微型计算机应用在工业控制中的各种技术，重点讲述微型机用于实时控制中的软件、硬件设计方法，以及它们之间的结合问题。课程注重理论联系实际，从工程实际出发，在设计方法，即实验技术、操作运行、系统调试等方面对学生进行训练，为学生的毕业设计及将来的实际工作奠定基础。（二）教学目的 通过本课程的学习，可使我们对微型机在工业过程控制和智能化仪器方面的应用有个比较全面的了解，为以后的工作和毕业设计打下基础。 二、下面我对该门课程的教学内容做了一个详细的总结 1.第1章微型计算机控制系统概述 2.教学要点 1.微型计算机控制系统的组成 2.微型计算机控制系统的分类 3.微型计算机控制系统的发展 3.教学内容 通过对本章的学习，应当对微型计算机控制系统有一个完整的概念，具体掌握以下几方面的内容。 4. 1.了解微型计算机控制系统的组成。 2.学习并掌握微型计算机控制系统的分类 及各系统之间的区别。

《计算机控制系统》课后题答案-刘建昌等科学出版社

第一章计算机控制系统概述 习题与思考题 1.1什么是计算机控制系统？计算机控制系统较模拟系统有何优点？举例说明。 解答：由计算机参与并作为核心环节的自动控制系统，被称为计算机控制系统。与模拟系统相比，计算机控制系统具有设计和控制灵活，能实现集中监视和操作，能实现综合控制，可靠性高，抗干扰能力强等优点。例如，典型的电阻炉炉温计算机控制系统，如下图所示： 炉温计算机控制系统工作过程如下：电阻炉温度这一物理量经过热电偶检测后，变成电信号（毫伏级），再经变送器变成标准信号（1-5V或4-20mA）从现场进入控制室；经A/D 转换器采样后变成数字信号进入计算机，与计算机内部的温度给定比较，得到偏差信号，该信号经过计算机内部的应用软件，即控制算法运算后得到一个控制信号的数字量，再经由D/A转换器将该数字量控制信号转换成模拟量；控制信号模拟量作用于执行机构触发器，进而控制双向晶闸管对交流电压（220V）进行PWM调制，达到控制加热电阻两端电压的目的；电阻两端电压的高低决定了电阻加热能力的大小，从而调节炉温变化，最终达到计算机内部的给定温度。 由于计算机控制系统中，数字控制器的控制算法是通过编程的方法来实现的，所以很容易实现多种控制算法，修改控制算法的参数也比较方便。还可以通过软件的标准化和模块化，这些控制软件可以反复、多次调用。又由于计算机具有分时操作功能，可以监视几个或成十上百个的控制量，把生产过程的各个被控对象都管理起来，组成一个统一的控制系统，便于集中监视、集中操作管理。计算机控制不仅能实现常规的控制规律，而且由于计算机的记忆、逻辑功能和判断功能，可以综合生产的各方面情况，在环境与参数变化时，能及时进行判断、选择最合适的方案进行控制，必要时可以通过人机对话等方式进行人工干预，这些都是传统模拟控制无法胜任的。在计算机控制系统中，可以利用程序实现故障的自诊断、自修复功能，使计算机控制系统具有很强的可维护性。另一方面，计算机控制系统的控制算法是通过软件的方式来实现的，程序代码存储于计算机中，一般情况下不会因外部干扰而改变，因此计算机控制系统的抗干扰能力较强。因此，计算机控制系统具有上述优点。 1.2计算机控制系统由哪几部分组成？各部分的作用如何？ 解答：计算机控制系统典型结构由数字控制器、D/A转换器、执行机构和被控对象、测量变送环节、采样开关和A/D转换环节等组成。 被控对象的物理量经过测量变送环节变成标准信号（1-5V或4-20mA）；再经A/D转换器采样后变成数字信号进入计算机，计算机利用其内部的控制算法运算后得到一个控制信号的数字量，再经由D/A转换器将该数字量控制信号转换成模拟量；控制信号模拟量作用于执行机构触发器，进而控制被控对象的物理量，实现控制要求。 1.3应用逻辑器件设计一个开关信号经计算机数据总线接入计算机的电路图。

微型计算机控制技术答案(完整版)

１、什么就是计算机控制系统？它由哪几部分组成？ 计算机控制系统就就是利用计算机来实现生产过程自动控制得系统。它就是工业控制机构生产过程得大部分组成，工业控制机就是指生产过程控制得特点与要求而设计得计算机,它包括硬件与软件部分,生产过程包括被控对象,测量变送，执行机构,电气开关等。 2、计算机控制系统得典型形式有哪些？各有什么优缺点？ 计算机控制系统得典型形式：(1)操作指导控制系统。优点:结构简单，控制灵活与安全,缺点就是由人工操作,速度受到限制，不能控制多个对象.(2)直接数字控制系统(ＤＤC),实时性好,可靠性高与适应性强.（３）监督控制系统（SSC），就是生产过程始终处于最优工况。 (4)分型控制系统（DCS)，分散控制，集中操作，分级管理.（５)现场总线控制系统（FＣＳ)，降低成本,提高可靠性，可实现真正得开放式互连系统结构 3、实时，在线方式与离线方式得含义就是什么？ 实时就是指信号得输入,计算与输出都要在一定得时间范围内完成,即计算机对输入信息以足够快得速度进行控制，超出这个时间就失去控制时机，控制也就失去意义.在线方式：在计算机控制系统中，生产过程与计算机直接连接,并受计算机控制得方式。离线方式: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作相应操作得方式. ４、工业控制机有哪几部分组成？ 工业控制机包括硬件与软件两部分。硬件包括：主机(CPU、RＡM、ROＭ）板,人-—机接口，外部总线与内部总线，系统支持板，磁盘系统通信接口，输入、输出通道.软件包括系统软件、支持软件与应用软件。 5、什么就是总线，内部总线与外部总线？ 总线就是一组信号线得集合，它定义了各引线得信号、电机、机械特性,使计算机内部各组成部分之间以及不同得计算机之间建立信号联系,进行信息传送与通信。内部总线：就就是计算机内部功能模板之间进行通信得总线,它就是构成完整得计算机系统得内部信息枢纽，但按功能仍要分为数据总线DＢ，地址总线ＡB,控制总线ＣB，电源总线ＰB。外部总线就是计算机与计算机之间或计算机与其她智能设备之间进行通信得连接。 6、什么就是接口,接口技术与过程通道？ 接口就是计算机与外部设备交换信息得桥梁，它包括输入接口与输出接口,接口技术就是研究计算机与外部设备之间如何交换信息得技术,过程通道就是在计算机与生产过程之间设置得信息传送与转换得连接通道，它包括ＡI、AＯ、ＤＩ、DO。 7、采用７4LS244与74LＳ２73与PＣ总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量)输入接口与8路数字量(开关量）输出接口,请画出接口电路原理图,并分别编写数字量输入与数字量输出程序。 8、用8位A/D转换器ＡDＣ080９通过８255A与PC总线工业控制机接口,实现８路模拟量采集。请画出接口原理图，并设计出8路模拟量得数据采集程序 9、有源I／V变换:设输入为4~2０mA得电流，对应输出为1~5Ｖ，输入电阻Ｒi=２50Ω，试确定I/V变换电路及电路参数，画出电路原理图. 10、什么就是采样过程、量化、孔径时间？ 采样时指按一定得时间间隔T，把时间上连续与幅值上也连续得模拟信号转变成在时间刻０、Ｔ、2T···ＫＴ得一连串脉冲输出信号得过程，所谓量化就就是采用一组数码(二进制码)来逼近离散模拟信号得幅值，将其转换为数字信号,将采样信号转换为数字信号得过程称为量化过程,孔径时间，在模拟量输入通道中，Ａ／D转换器将模拟信号转换为数字量总需要一定得时间，完成一次A/D转换所需得时间. 11、采样保持器得作用就是什么？就是否所有得模拟量输入通道中都需要采样保持器？为什么？

微型计算机控制技术期末复习题

1.计算机控制系统：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。 2.计算机控制系统的工作原理： 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分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。 ③实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行发出控制信号，完成控制任务。 3.计算机控制系统由计算机(工业控制机)和生产过程两大部分组成。 4.在线方式和离线方式 在线方式(on-line): 生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式。 离线方式(off-line): 生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而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。 5.实时的含义 实时(real-time)：指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间围完成，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。而且这个时间围的大小跟被控对象联系非常的紧密！不同的被控对象，对时间围的要求不同。 6.逐点比较法插补: 每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这点在给定轨迹的上方或下方，或是给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向。比较一次，决定下一步走向，以便逼近给定轨迹，即形成逐点比较插补。 7.直线插补计算过程：①偏差判别②坐标进给③偏差计算④终点判断

8.圆弧插补计算过程：①偏差判别②坐标进给③偏差计算④坐标计算○5终点判断 9.凑试法确定PID参数整定步骤： (1)首先只整定比例部分。比例系数由小变大，观察相应的系统响应，直到得到反应快，超调小的响应曲线。系统无静差或静差已小到允许围，并且响应效果良好，那么只须用比例调节器即可，最优比例系数可由此确定。 (2)若静差不能满足设计要求，则须加入积分环节。整定时首先置积分时间TI为一较大值，并将经第一步整定得到的比例系数略为缩小(如缩小为原值的0．8倍)，然后减小积分时间，使在保持系统良好动态性能的情况下，静差得到消除。在此过程中，可根据响应曲线的好坏反复改变比例系数与积分时间，以期得到满意的控制过程与整定参数。 (3)若使用比例积分调节器消除了静差，但动态过程经反复调整仍不能满意，则可加入微分环节，构成比例积分微分调节器。在整定时，可先置微分时间TD为零。在第二步整定的基础上，增大TD，同时相应地改变比例系数和积分时间，逐步凑试，以获得满意的调节效果和控制参数。 10.扩充临界比例度法确定PID参数整定步骤： ①选择一个足够短的采样周期，具体地说就是选择采样周期为被控对象纯滞后时间的十分之一以下。 ②用选定的采样周期使系统工作。这时，数字控制器去掉积分作用和微分作用，只保留比例作用。然后逐渐减小比例度δ（δ=1/K P )，直到系统发生持续等幅振荡。记下使系统发生振荡的临界比例度 δ k 及系统的临界振荡周期T k 。 ③选择控制度。模拟 控制度 ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? = ? ? ∞ ∞ 2 2 ) ( ) ( dt t e dt t e DDC ④根据选定的控制度，求得T、K P 、T I 、T D 的值 11. 扩充响应曲线法确定PID参数整定步骤： ①数字控制器不接入控制系统，让系统处于手动操作状态下，将被调量调节到给定值附近，并使 之稳定下来。然后突然改变给定值，给对象一个阶跃输入信号。 ②用记录仪表记录被调量在阶跃输入下的整个变化过程曲线，此时近似为一个一阶惯性加纯滞后环节的响应曲线。 ③在曲线最大斜率处作切线，求得滞后时间τ，被控对象时间常数Tτ以及它们的比值Tτ／T，

微型计算机控制技术课后答案分解

习题一 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：CPU，接口电路及外部设备组成。 CPU，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。 接口电路，微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。 外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备 2，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。 答：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 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。 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。 3，常用工业控制机有几种？它们各有什么用途？ 4，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？ 答：(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。 (3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(Supervisory Computer Control)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替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。 5，说明嵌入式系统与一般微型计算机扩展系统的区别。 答：嵌入式计算机一般没有标准的硬件配置。嵌入式系统可采用多种类型的处理器和处理器结构。软硬件协同设计采用统一的工具描述，可合理划分系统软硬件，分配系统功能，在性能、成本、功耗等方面进行权衡折衷，获取更优化的设计。嵌入式系统多为低功耗系统。简单地说，就是嵌入式系统和微型计算机的扩展标准不大一样。 6，PLC控制系统有什么特点？ 答：（1）可靠性高。由于PLC大都采用单片微型计算机，因而集成度高，再加上相应的保护电路及自诊断功能，因而提高了系统的可靠性。 （2）编程容易。PLC的编程多采用继电器控制梯形图及命令语句，其数量比微型机指令要少得多，除中、高档PLC外，一般的小型PLC只有16条左右。由于梯形图形象而简单，因而编程容易掌握、使用方便，甚至不需要计算机专门知识，就可进行编程。 （3）组合灵活。由于PLC采用积木式结构，用户只需要简单地组合，便可灵活地改变控制系统的功能和规模，因此，可适用于任何控制系统。 （4）输入/输出功能模块齐全。PLC的最大优点之一，是针对不同的现场信号，均有相应的模块可与工业现场的器件直接连接，并通过总线与CPU主板连接。

计算机控制系统实例

第11 章计算机控制系统实例 本章的教学目的与要求 掌握各种过程通道的结构、原理、设计及使用方法。 授课主要内容 硫化机计算机群控系统 主要外语词汇 Sulfurate Machine: 硫化机重点、难点及对学生的要求说明：带“ *** ”表示要掌握的重点内容，带“ ** ”表示要求理解的内容，带“ *”表示要求了解的内容，带“☆”表示难点内容，无任何符号的表示要求自学的内容 硫化机计算机群控系统的软硬件设计*** ☆ 辅助教学情况 多媒体教学课件( POWERPOINT ) 复习思考题 硫化机计算机群控系统的软硬件设计 参考资料刘川来，胡乃平，计算机控制技术，青岛科技大学讲义 硫化机计算机群控系统 内胎硫化是橡胶厂内胎生产的最后一个环节，硫化效果将直接影响内胎的产品质量和使用寿命。目前国内大部分生产厂家都是使用延时继电器来控制硫化时间，由于硫化中所需 的蒸汽压力和温度经常有较大的波动，单纯按时间计算可能会产生过硫或欠硫现象，直接影响了内胎的质量。 因此，设计一种利用先进计算机控制技术的硫化群控及管理系统，不仅能提高企业的自动化水平，也能降低硫化机控制装置的维护成本和硫化操作人员的劳动强度，提高硫化过程中工艺参数的显示和控制精度，同时也避免了个别硫化操作人员为提高产量而出现的“偷时”现象(即操作人员缩短硫化时间，未硫化完毕就开模) ，使内胎的产品质量得到保证。 1. 系统总体方案 内胎硫化过程共包括四个阶段: 合模、硫化、泄压、开模。由于所有硫化机的控制方式相同，所以特别适合群控。在自动模式下，当硫化操作人员装胎合模后，由控制系统根据温度计算内胎的等效硫化时间并控制泄压阀、开模电机的动作。为克服温度波动的影响，经过大量实验，选用阿累尼乌斯(Arrhenius) 经验公式来计算等效硫化时间。 某橡胶制品有限公司硫化车间共有内胎硫化机96 台，为便于整个生产过程的控制和管理拟采用计算机群控及管理系统。根据企业的现场情况，借鉴DCS (Distributed Control System ，集散控制系统) 系统结构，使用PLC 作为直接控制级，完成现场的控制功能; 使用工业控制计算机作为管理和监视级。系统总体方案见图11.8。 PLC 通过温度采集模块采集现场的96 台硫化机温度信号，进行等效计算后，按设定 型号的参数计算硫化机的硫化时间并对泄压阀、开模电机动作进行控制，完成内胎的整个硫

最新微型计算机控制技术复习习题答案

微型计算机控制技术复习习题答案

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。 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；

微型计算机控制技术第二版课后习题

第一章 1.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分作用? 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。 (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.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。 4、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？ (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

微型计算机控制技术复习题

* 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：CPU，接口电路及外部设备组成。 CPU，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。 接口电路，微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。 外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备 4，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 @ 答：(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。 (3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(Supervisory Computer Control)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替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。 2. 采样周期愈小愈好吗为什么 答：不是。若采样间隔太小（采样频率太高），则对定长的时间记录来说其数字系列就很长，计算工作量迅速增大：如果数字序列长度一定，则只能处理很短的时间历程，可能产生较大的误差。 5 试用CD4051设计一个32路模拟多路开关，画出电路图并说明其工作原理。 思路：因为CD4051只有八个输入接口，所以要构建32路的多路开关需要用到4个CD4051。 32路的多路开关应有5个控制口，其中前三个是CD4051的输入口，后两个是控制口。（因为CD4051就有三个输入口） （ 分别标为D1、D2、D3、D4、D5（00000—11111，00000第0通道、11111第31通道）。通过对4个CD4051的选择来实现32个通道口的选择(0—7、8—15、16—23、24—31)。如选择第三个CD4051时，可以选择16-23（10000—10111）通道口。 然而CD4051的选择是通过控制各个CD4051的INH高低电平来实现。 比如想让第三个CD4051接通，就令它的INH通高电平（此时D5=1、D4=0,INH3=!(D5&!D4)）。 故INH的选择是控制D5和D4的逻辑关系来达到的。其中INH1=!(!D5&!D4); INH2=!(!D5&D4); INH3=!(D5&!D4); INH4=!(D5&D4)。 ?

机车微机控制系统概述

第六章机车微机控制系统 第一节机车微机控制系统概述 一、微机控制系统的基本概念和特点 微机控制系统一般都具有三个要素，即控制对象、信息处理机构、执行机构控制目标；信息处理机构将目标值和实际情况进行比较、运算，给执行机构控制对象出动作指令；执行机构根据接收到的动作指令进行调节，以求达到或尽员接近控制目标。图6一1所示为控制系统示意图。 控制系统有开环控制和闭环控制之分。在开环控制中，输出信号不反馈到信息处理机构；在闭环控制中，信息处理机构是根据给定目标与输出反馈信号的差值来进行控制的。毫无疑问，闭环控制比开环控制易于稳定并具有较高的精度。 一个复杂的控制系统可以由多个闭环系统组合而成，如速度环、电流环、电压环等。例如，55型电力机车微机控制系统，不论是在正常工况下还是在故障工况下，都采用闭环控制，由系统自动调节，从而减轻了司机的劳动强度，简化了司机的操作程序。 在电力机车上，微机的控制目标主要是电机电枢电流和机车速度，信息处理机构是微型计算机，执行机构是晶闸管变流装置。即微机根据司机给定的手柄级位以及实际机车速度来调节晶闸管的触发角，从而使机车稳定运行在司机希望的工况。 我国558型电力机车是国产电力机车中首次采用微机控制的车型。以往的机车都采用模拟控制，如553、554改和55：型机车等，它们都是采用以运算放大器为基础的模拟控制方式。随着电力电子技术、半导体集成技术的发展和控制要求的提高，用微机控制来取代模拟控制是牵引动力技术发展的必由之路，它标志着机车控制技术水平上升到了新阶段。与膜拟控制相比，微机控制有以下特点： (l）微机控制系统不仅需要有硬件，而且必须有软件，而模拟控制中左右硬件。硬件是指各种能完成一定功能的电子插件，是看得见摸得着的。软件是指为实现一定功能而*制的程序，它通常存储在断电也能保存的器件（如 EPROM、ROM）中，是一串由0和1构成的代码。软件又分系统软件和应用软件。对用户来讲，主要是根据需要编制应用软件。 （2）微机控制系统的硬件是通用的，它不是针对某个特定任务设计的。例如，我们现在使用的微机控制硬件就能在所有交直传动车上使用，尽管有些功能可能在某种车型上并不需要。因此，微机控制的优点就是通用，易于从一种车型移植推广到另一种车型，而且易于适应设计过程中新增加的控制功能要求。而模拟控制的电路有一定的针对性，不同的车型不能互相通用。 （3）微机控制具有灵活可变的软件，对于不同机车的不同的控制功能要求，可用改变软件的方法来实现。在研发过程中，对于设计，调试过程中新提出的问题可以通过修改，增加一段程序的方法来解决，一般不必改动硬件。而在模拟控制中，没增加一个功能都必须通过增加相应的电路来实现，功能越多，则硬件电路越多，也越复杂。有些控制功能用硬件来实现电路比较复杂，如果用软件来是实现则只是增加一段相应的程序。因此，在微机控制中，有时用软件来实现一些硬件难于实现的功能。例如，多段折线的函数发生器，空转保护中的速度差，加速度，加速度的变化率，轮径修正及减流曲线等，用软件实现既方便快

微型计算机控制技术答案(赖寿宏)

第二章 输入输出接口技术和输入输出通道 1. 何谓I/O 接口？在计算机控制系统中为什么要有I/O 接口电路？ 答：是主机和外围设备之间交换信息的连接部件。 2. 一个微处理机（CPU ）采用程序控制查询方式时，管理50个键盘显示中断，要求将各终端打入的任一字符在显示器上立即显示出来。已知CPU 查询每个终端并完成每一字符的接收和处理时间需200μs ，若程序员以每秒打10个字符的速度同时连续打入字符，问CPU 是否能按要求，可靠的管理全部50个终端？又问CPU 最多能管理多少个这种终端？ 答：1000ms/(200us*10)=500, 能可靠的管理全部50个终端 3. 在本章第二节，查询式I/O 方式应用举例中，假设X 、Y 、Z 三轴服务子程序的执行时间分别为100μs 、150μs 、120μs ，主程序执行时间（执行查询指令等）为80μs ，试估算不造成控制失误三轴所能达到的最高速度是多少？（速度以脉冲/s 计算） 答：2702 4. 某微机实时控制系统有1#、2#、3#三个外围设备。由一个CPU 进行管理，已知各外围设备的最短响应时间和服务 时间分别是： C1=5ms S1=300μs C2=8ms S2=1.3ms C3=1ms S3=400μs 问若采用查询方式是否能可靠管理这三个外围设备？为什么？若不行的话，试提出改进方答：不行。可采用中断嵌套的方式解决。 6. 计算机与外围设备交换信息有哪几种控制方式？它们各有什么优缺点》 答：见教材 7. 某8086 最大模式系统中，需扩展8255A 、8253和DAC0832芯片各一片。采用74LS138 译码器，若已指定给各芯片的地址范围是： 8255A E0H 、E2H 、E4H 、E6H 、 8253 E1H 、E3H 、E5H 、E7H 、 DAC0832 F0H 试设计接口扩展的译码电路（除74LS138 外, 可增加必要的其他逻辑电路芯片。 8某8088最大模式系统中，需扩展8255A 四片，指定各芯片的地址范围分别是90~93H 、94~97H 、98~9BH 、9C~9FH, 采用74LS 译码器，试设计接口地址译码电路。 解： 9．模拟输入通道中为什么要加采样保持器？采样保持器的组成及要求是什么？ 答：为了保证A/D 转换精度，就要在A/D 转换之前加上采样保持电路，使得在A/D 转换期间保持输入模拟信号不变。 10要求：

微机计算机控制技术课后于海生(第2版)习题详解答案

微机计算机控制技术课后于海生(第2版) 习题详解答案 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

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1. 什么是计算机控制系统？它由哪几部分组成？ 计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。它是工业控制机构生产过程的大部分组成，工业控制机是指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。 2. 计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？ 计算机控制系统的典型形式:(1)操作指导控制系统。优点：结构简单，控制灵活和安全，缺点是由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。（2）直接数字控制系统（DDC），实时性好，可靠性高和适应性强。（3）监督控制系统（SSC），是生产过程始终处于最优工况。（4）分型控制系统（DCS），分散控制，集中操作，分级管理。（5）现场总线控制系统（FCS），降低成本，提高可靠性，可实现真正的开放式互连系统结构 3. 实时，在线方式和离线方式的含义是什么？ 实时是指信号的输入，计算和输出都要在一定的时间范围内完成，即计算机对输入信息以足够快的速度进行控制，超出这个时间就失去控制时机，控制也就失去意义。在线方式：在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式。离线方式：生产过程不和计算机相连且不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。 4. 工业控制机有哪几部分组成？ 工业控制机包括硬件和软件两部分。硬件包括：主机（CPU、RAM、ROM）板，人--机接口，外部总线和内部总线，系统支持板，磁盘系统通信接口，输入、输出通道。软件包括系统软件、支持软件和应用软件。 5. 什么是总线，内部总线和外部总线？ 总线是一组信号线的集合，它定义了各引线的信号、电机、机械特性，使计算机内部各组成部分之间以及不同的计算机之间建立信号联系，进行信息传送和通信。内部总线：就是计算机内部功能模板之间进行通信的总线，它是构成完整的计算机系统的内部信息枢纽，但按功能仍要分为数据总线DB，地址总线AB，控制总线CB，电源总线PB。外部总线是计算机与计算机之间或计算机与其他智能设备之间进行通信的连接。 6. 什么是接口，接口技术和过程通道？ 接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁，它包括输入接口和输出接口，接口技术是研究计算机与外部设备之间如何交换信息的技术，过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道，它包括AI、AO、DI、DO。 7. 采用74LS244和74LS273与PC总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输入接口和8路数字量（开关量）输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。 8. 用8位A/D转换器ADC0809通过8255A与PC总线工业控制机接口，实现8路模拟量采集。请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序 9. 有源I/V变换：设输入为4~20mA的电流，对应输出为1~5V，输入电阻Ri=250Ω，试确定I/V变换电路及电路参数,画出电路原理图。 10. 什么是采样过程、量化、孔径时间？ 采样时指按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号转变成在时间刻0、T、2T···KT的一连串脉冲输出信号的过程，所谓量化就是采用一组数码（二进制码）来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号，将采样信号转换为数字信号的过程称为量化过程，孔径时间，在模拟量输入通道中，A/D转换器将模拟信号转换为数字量总需要一定的时间，完成一次A/D转换所需的时间。 11.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？ 12. 什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？