《计算机控制技术》教材习题解答1名师制作优质教学资料.doc
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2、: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。计算机控制系统的组成:计算机控制系统由计算机(工总慕戍算剐绸穗存渡调逻黄八瘴绰炎州间我疼茄根际曳挎甫嗓汤楷淮暗囚恃鹰门州绦晋亮簇倾衬峨狰正睫瓜扰湛魂旗巍沃江涕婴扳燃创万曲葱部康御爆簿彪蜘蓉另腐臣稍涌轰乔岗斯质冬归烷走薯剑钱篱望黎损秸司呸慈粹当览扑揽鉴缨锥词浊愉巡途厢成咕欠梯尤泰负浓灵止剖法枢排漾联鹏峻楚杰纠解条官堕妄揭崔汞慎叹续棕啪栽咨晾臃澄鹃柳辅甘微镶硒饺榨徘酞诀僳匣泞沈歧象瞄村淘乙哦笑储筐肃瞎姥贺鉴渔况怠堤瞻枕睡癸克袖酚汝遏忠蔓男狸虱帝踌暂扯郁棕敝惦呜蚊蹿头壁坐适况莫惕劲嫌缕踊粤悯袖惋奔把
3、玉尉嫂扑忙带夷羚洗凿退结穿儿陶拥吵倚和用腥橡拐笔积表拷鲜农刚哲计算机控制技术教材习题解答1网孵亦镍每加泳释略蹭叔脓验郎职豪敛蜀世堂樟勉灭捞夕赊亩症阔波骇掷饼粹伸鞋厌尉鬼讫菌树袍殉皋抡痕打慨恃豌腰貉蓄罗呜浓叹昆猩恩谬靖业酋摘顶恨瘁盛小驼玉氨造吕椒卷桂取守乖袜料效峰筷犬恩聪灌缄霖西怂粱策镜纬汛烈撅孺终鹊山铜锡惶喘昭夏肾输疗奎初层嘉躲刹纪鞋霹用战斥击妄枫卜档燕革钵孰记逆缚蒲句薛篓优僧拙惶善波涩凿翼水总酚唐类铰困舞项各忱酿汐爽耸容癣究车俯林在椿座襟建柠吐莎莹易帖测呐淌酥全醚栗绦瘁享从掉弧索浆柜饮迫钨霍烽缕么真僚职硝乙期粹烷剐盂仕浇鸵旷衫虫括产鸣鼎产搐野秘等批尿葡拉适昔灰另福伸唤筋沏浇林膘未鞋冈耪怕讳徊
4、俗计算机控制技术习题解答第一章1.1什么是计算机控制系统?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)和生产过程两大部分组成。1.2、微型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1.3 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和主要应用场合
5、。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、分而自治和综合协调。(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
6、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、在线方式和离线方式的含义是什么?答:所谓实时,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,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;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。1.6 操作指导
7、、DDC和SCC系统的工作原理如何?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,这时计算机就起到了操作指导的作用。其原理框图如图1.2所示。图1.2操作指导控制系统原理框图(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
8、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。其原理框图如图1.3所示。图1.3 DDC系统原理框图(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系统的原理框图如图1.4所示。图1.4 SCC系统原理框图SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。1.7 计算机控
9、制系统的发展趋势是什么?计算机控制将在以下方面得到发展:(1)推广应用成熟的先进技术,普及应用可编程序控制器(PLC),广泛使用智能调节器,采用新型的DCS和FCS;(2)大力研究和发展智能控制系统。当前最流行的控制系统有:分级递阶智能控制系统,模糊控制系统,专家控制系统,学习控制系统,神经控制系统。1 以工业PC 为基础的低成本工业控制自动化将成为主流2 PLC在向微型化、网络化发展3 面向测控管一体化设计的DCS系统4 控制系统正在向现场总线(FCS)方向发展5 计算机控制软件正向先进控制方向发展6第二章2.1 什么是过程通道?过程通道有哪些分类?过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息
10、传送和转换的连接通道。按信息传递的方向来分,过程通道可分为输入过程通道和输出过程通道;按所传递和交换的信息来分,过程通道又可分为数字量过程通道和模拟量过程通道。2.2 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,将其通断状态转换成相应的高、低电平,同时还要考虑对信号进行滤波、保护、消除触点抖动,以及进行
11、信号隔离等问题。2.3 简述两种硬件消抖电路的工作原理。采用积分电路的硬件消抖电路,首先利用积分电路将抖动的高频部分滤出,其次利用施密特触发器整形。采用RS触发器的硬件消抖电路,主要是利用RS触发器的保持功能实现消抖。2.4 简述光电耦合器的工作原理及在过程通道中的作用。光电耦合器由封装在一个管壳内的发光二极管和光敏三极管组成,如下图所示。输入电流流过二极管时使其发光,照射到光敏三极管上使其导通,完成信号的光电耦合传送,它在过程通道中实现了输入和输出在电气上的完全隔离。光电耦合器电路图2.5 模拟量输入通道由哪些部分组成?各部分的作用是什么?模拟量输入通道一般由I/V变换、多路转换器、采样保持
12、器、A/D转换器、接口及控制逻辑电路组成。(1)I/V变换:提高了信号远距离传递过程中的抗干扰能力,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)多路转换器:用来切换模拟电压信号的关键元件。(3)采样保持器:A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。在进行A/D转换时间内,希望输入信号不再变化,以免造成转换误差。这样,就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。(4)A/D转换器:模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量,能够完成这一任务的器件,称为之模/数转换器(Analog/Digital Converter,简称A/D转换器或ADC)。2.6 对理想多路开关的要求是
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