计算机控制系统习题答案

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1、第1章习题1.1什么是计算机控制系统？它由哪几个部分组成？请画出一个实际的计算机控制系统原理结构图。解答：（1）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；计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程控制的系统，是自动控制理论、计算机技术和通信技术结合发展的产物。（2）计算机控制系统有计算机、受控系统、检测装置和执行机构等组成。计算机控制系统包括硬件设备、控制软件和通信网络三大部分。硬件是指计算机本身及其外部设备；软件是管理计算机以及各个过程过程控制的应用程序；通信网络负责各个独立的

2、数据采集节点和控制单元之间的数据信息交换，以及各个控制回路之间的网络之间的信息交换。（3）一个典型的实际计算机控制系统原理结构图，如下图所示。1.2微型计算机控制系统与模拟调节系统相比有什么特点？解答：微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点。（1）控制规律灵活多样，改动方便。（2）控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制。（3）能够实现数据统计和工况显示，控制效率高。（4）控制与管理一体化，进一步提高自动化程度。1.3请简述DDC及SCC系统的特点、他们之间的区别与联系。解答：直接数字控制

3、DDC系统是计算机用于工业控制中最普遍和最基本的一种方式。DDC系统的具有如下特点。（1）控制灵活，只要改变算法程序，就可以方便地改变控制方法，无需改变系统任何硬件。（2）可以有效地实现较复杂的控制，用来改善控制品质。（3）可以实现多回路控制，费用比模拟系统节省。1计算机监督控制SCC系统有两种类型，一种是SCC+模拟调节器，另一种是SCC+DDC控制系统。SCC的优点是不仅可进行复杂控制规律的控制，而且工作可靠性高，当SCC出现故障时，下级仍可继续执行控制任务。1.4实时、在线方式和离线方式的含义是什

4、么？解答：(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”

5、方式或“离线”方式。1.5如果按应用场合分类，计算机控制系统大致可以分为几类？各有什么主要特点？解答：（1）数据采集与监视控制系统。特点：机构简单，控制灵活安全，特别适应于未摸清控制规律的系统，常被用于计算机控制系统研究的初级阶段，或用于试验新的数学模型和调制新的控制程序等。（2）直接数字控制系统。特点：a、控制灵活。只要改变算法程序，就可以方便地改变控制方法，无需改变系统任何硬件。b、可以有效地实现较复杂的控制，用来改善控制品质。c、可以实现多回路控制，费用比模拟系统节省。（3）计算机监督控制系统。特

6、点：SCC的优点是不仅可进行复杂控制规律的控制，而且工作可靠性高，当SCC出故障时，下级仍可继续执行控制任务。（4）分布式计算机控制系统。特点：a、分布式结构。b、具有较高的可靠性。c、设计，开发与维护，操作方便。1.6为什么说计算机集成制造系统是工业自动化的发展趋势？解答：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。第2章习题2.1试以图说明模拟信号、离散模

7、拟信号和数字信号。解答：实际系统中的被控制量大都是一些时间上的连续信号，一般称之为模型信号或连续量。离散模拟信号是模拟信号采样离散后的结果。数字计算机只能接受处理二进制代码，这些二进制代码可以表示某一种物理量的大小或某个数值，称之为数字信号。下图是模拟信号经采样、量化和编码成变成数字信号的过程图。2题2.1解图模拟信号经采样、量化和编码过程图2.2简述采样定理。解答：在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs.max>2fmax)，采样之后的数字信号

8、完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5～10倍；采样定理又称奈奎斯特定理。2.3下列信号被理想采样开关采样，试写出采样开关输出信号的表达式。atat(1)f(t)1(t)(2)f(t)te(3)f(t)esin(t)解答：1)ft*()1(kT)(tkT)k02)ft*()(kTe)akT(tkT)k03)ft*()eakTsin(kT)(tkT)k0