计算机控制技术 教学课件 作者 李江全第9章.doc

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1、第9章计算机控制系统的设计习题与思考题1．设计一套计算机控制系统需要具备哪几方面的知识？2．设计一套工业控制计算机系统一般可以采取哪几种途径？3．计算机控制系统有哪些常用的设计方法？4．何谓计算机控制系统的规范化设计？其具体内容是什么？5．设计一套计算机控制系统，如何选用合适的传感器？如何正确使用传感器？6．干扰是如何窜入计算机控制系统并其对造成影响？抗干扰的原则是什么？7．干扰信号的来源有哪些？干扰信号有哪些类别？8．什么是抗干扰？抗干扰技术有哪些？如何抑制串模干扰、共模干扰和电源干扰？9．控制一个炉子的温度可以采用通断控制也可以采用连续控制，

2、请问这两种控制方式有何不同？10．请用假期调研你熟悉的工业或民用企业中哪些使用了计算机控制技术？若使用，请画出控制系统框图，描述控制过程；对未使用的，是否有可能使用？进行工艺调研，尝试为其设计计算机控制系统。解答（部分）1．设计一套计算机控制系统需要具备哪几方面的知识？微型机控制系统的设计既是一个理论问题，又是一个工程实际问题。它包括自动控制理论、计算技术、计算方法，也包括自动检测技术与数字电路，是一个多学科的应用。设计微型机控制系统要具备以下几方面的知识和能力。首先必须具有一定的硬件基础知识。这些部件不仅包括各种微型机、单片机、存储器及I／O接

3、口，而且还包括对仪器或装置进行信息设定的键盘及开关、检测各种输入量的传感器、控制用的执行装置、与微型机及各种仪器进行通信的接口，以及打印和显示设备等。其次，需要具备一定的软件设计能力。能够根据系统的要求，灵活地设计出所需要的程序，主要有数据采样程序、A／D、D／A转换程序、数码转换程序、数字滤波程序、标度变换程序、键盘处理程序、显示及打印程序、通信程序以及各种控制算法及非线性补偿程序等等。第三，具有综合运用知识的能力。必须善于将一台微型计算机化仪器或装置的复杂设计任务划分成许多便于实现的组成部分。特别是对软件、硬件折中问题能够恰当地运用。设计微型

4、机控制系统的一般原理是先选择和组织硬件，构成最小系统。其次是当硬件、软件之间需要折中协调时，通常解决的办法是尽量减少硬件(以便使系统的价格降到最低)，接着应满足设计中各方面对软件的要求。因此，就一台智能化仪器而言，衡量其设计水平时，往往看它在“软硬兼施”方面的运用能力。通常情况下，硬件实时性强，但将使系统增加投资，且结构复杂；软件可避免上述缺点，但是实时性比较差。·最后，还必须掌握生产过程的工艺性能及被测参数的测量方法，以及被控对象动态、静态特性，有时甚至要求出被控对象的数学模型。微型机控制系统设计主要包括下面几方面内容：(1)控制系统总体方案设

5、计。包括系统的要求、控制方案的选择，以及工艺参数的测量范围等。(2)选择各参数检测元件及变送器；(3)建立数学模型及确定控制算法；(4)选择微型机，并决定是自行设计还是购买成套设备；(5)系统硬件设计，包括接口电路、逻辑电路及操作面板；(6)系统软件设计，包括管理、监控程序以及应用程序的设计；(7)系统的调试及实验。2．设计一套工业控制计算机系统一般可以采取哪几种途径？设计一套工业控制计算机系统一般可以采取委托设计、自行设计以及委托设计和自行设计相结合等设计途径。1．自行设计自行设计或开发一套工控机系统对设计者或设计单位的要求较高，具有设计能力的

6、公司、科研院、科研所一般采取这一方式。这些设计单位往往根据市场的需要或用户的委托，设计出通用的工控机系统或针对某一应用领域的工控机系统。自行开发的周期相对较长，但设计费用最低。2．委托设计不具备工控机系统设计、开发能力的公司、工厂用户一般采取这种途径设计工控机系统。用户只需向设计方提出自己的要求和工艺需求，具体的设计工作则由设计单位去完成。这种途径的开发周期较短，但设计费用较高。3．委托设计和自行设计相结合有些用户自身具有一定的设计能力，他们所需的只是某一方面的技术支持。例如某块有特殊要求的通道板卡不能自行设计，或者只能做硬件设备成套，却不能开发

7、相应的控制软件等。有些具有工控机系统设计能力的单位，为了开发针对某个领域的工控机系统或产品，则需要行业技术的支持，这时候，设计单位又和相关领域的用户进行联合开发。4．计算机控制系统有哪些常用的设计方法？系统设计有很多方法。随着系统规模的增大和复杂性的增加，现在已越来越强调规范化和结构化的设计。这里主要介绍这两种方法，其它设计方法请读者查阅有关文献。1．规范化设计当系统规模和复杂程度不断地提高时，必须依靠许多人共同完成一项复杂的系统工程。这时，就必须依靠一系列的规范化技术文件来协调彼此之间的关系，保证多人参与的开发项目能顺利进行。首先，规范化设计要

8、实现设计文件的规范化。设计文件的规范化不仅指硬件开发的设计结果是一系列的电气和机械图纸，而且也指软件设计中的一系列文档、数据和代码。对设