计算机控制系统刘建昌课后答案

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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

习题参考答案

1-1典型的计算机控制系统与常规控制系统之间有哪些区别？

常规：由控制计算机系统与生产过程（被控对象、执行机构、测量变送）组成，结构相对复杂，可靠性较低，成本稍高；

典型：结构简单、控制灵活、安全；但是需要人工操作，速度受限制，不能控制多个对象，实用性好。

1-3计算机控制系统结构有哪些分类？并指出主要的应用场合。

1.操作指导控制系统 2.直接数字控制系统 3.计算机监督控制系统 4.集散控制系统 操作管理功能的集中和控制功能的分散 5.现场总线控制系统

6.工业过程计算机系统集成制造系统 综合管理、指挥调度和经营管理 2-3 信号调理单元的功能是什么？通常包括那些电路？

放大、电平变换、电隔离、阻抗变换、线性化和滤波，将传感器输出的电信号尽可能不失真地转变为标准的电流或电压信号（通常为4～20mA、0～5V等）。

通常包括标度变换器、滤波电路、线性化处理及电参量间的转换电路等。 2-5 仪表放大器与普通运算放大器有何不同？其特点有哪些？

对于输出阻抗大，共模电压高的输入信号，需要用到高输入阻抗和高共模抑制比的差动放大器，仪器放大器是专为这种应用场合设计的增益可调的放大器。

如果

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

1 计算机控制系统包含哪些基本组成部分？

硬件和软件两部分组成

硬件包括：计算机系统、过程输入输出通道、被控对象、执行器、检测变送环节。 软件包括：系统软件和应用软件

2 如何理解计算机控制系统的实时性？

时系统是能够在确定的时间内执行计算或处理事务并对外部事件作出响应的计算机系统

3 简述SHANNON采样定理

为保证采样信号f*(t)的频谱是被采样信号f（t）的频谱无重叠的重复（沿频率轴方向），以便采样信号f*(t)能反映被采样信号f（t）的变化规律，采样频率

ws(w?2pi/T?2pif)至少应是f（t）的频谱F（jw）的最高频率wmax的两倍，即

ws?2wmax，即香农定理。

4 在计算机实时动态控制系统设计中应用SHANNON采样定理时应注意哪些问题？

SHAANON定理的结论是对无始无终的时域信号得出的。实时控制时，时域信号都是有始的，且只有当前时刻之前可用。因此，实际上要选取?s >>2?c 5 零阶保持器（ZOH）在计算机控制系统中起什么作用？没有它可以吗？为什么？ 作用：将采样信号还原成连续信号

有利。因为零阶保持器简单且可用物理装置实现。 6 在什么条件下，零阶保持器可以近似为理想滤波器？ 要求 ?s?

计算机控制系统李华答案

【篇一：计算机控制系统课设(基于模拟对象的数字控制

系统的设计)】

制器用来调节模拟对象被越来越多的应用在工业生产中，并在现代工业生产中发挥着越来越重要的作用。本课设提出了基于模拟对象的数字控制系统的设计。通过对模拟对象进行数学建模，并根据要达到的控制性能指标设计控制策略，在mablab中进行仿真，并通过力控组态软件实现运行，取得了较好的控制效果。通过本课程设计，可以加深对模拟对象的分析、建模、仿真已及利用组态软件来实现的理解，熟悉和掌握控制系统设计的方法，对提高学生观察、分析和解决问题能力有很大帮助。

关键词：模拟对象，mablab，串联校正，数字控制系统，控制策略，力控 目录

第一章 概述 ........................................................... 1 1.1 题目背景及应用意义 .............................................. 1

第二章 系统组成及被控对象分析 ......................................... 2 2.1 系统组成 .............

第1章 习 题

B 习 题

B1-1 举例说明2-3个你熟悉的计算机控制系统，并说明与常规连续模拟控制系统相比的优点。

B1-2 利用计算机及接口技术的知识，提出一个用同一台计算机控制多个被控参量的分时巡回控制方案。

B1-3 题图B1-3是一典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图。由雷达测出目标的高低角、方位角和斜距，信号经滤波后，由模拟式计算机计算出伺服系统高低角和方位角的控制指令，分别加到炮身的高低角和方位角伺服系统，使炮身跟踪指令信号。为了改善系统的动态和稳态特性，高低角和方位角伺服系统各自采用了有源串联校正网络和测速反馈校正，同时利用逻辑电路实现系统工作状态的控制(如偏差过大时可断开主反馈，实现最大速度控制，当偏差小于一定值后实现精确位置控制)。试将其改造为计算机控制系统，画出系统原理结构图。

题图B1-3典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图

B1-4水位高度控制系统如题图B.1-4所示。水箱水位高度指令由W1 电位计指令电压ur确定，水位实际高度h由浮子测量，并转换为电位计W2 的输出电压uh。用水量Q1 为系统干扰。当指令高度给定后，系统保持给定水位，

1

如打开放水管路后，水位下

计算机控制系统试卷二答案

班级： 姓名： 学号： 成绩：

一、 简答题（每小题4分，共40分）

1. 连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？ 答：与连续控制系统相比，计算机控制系统具有以下特点： (1) 计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。

(2) 在计算机控制系统中，控制规律是由计算机通过程序实现的（数字控制器），修改一个控制规律，只需修改程序，因此具有很大的灵活性和适应性。

(3) 计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。

(4) 计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。 (5) 一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式，同时控制多个回路。

(6) 采用计算机控制，如分级计算机控制、集散控制系统、计算机网络等，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。

2. 简述计算机控制系统的一般控制过程。

答：(1) 数据采集及处理，即对被控对象的被控参数进行实时检测，并输给计算机进行处理。

(2) 实时控制，即按已设计的控制规律计算出控制量，实时向执行器发出控制信号。

3. 简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式。

答：(1) 连

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2015－2016 学年第一学期 出题教师：

【计算机控制系统】课程 试题 (A卷) 【闭卷考试】

姓名 学号 专业及班级

本试卷共有4道大题 题号 得分 阅卷人 一 二 三 四 总分 一、填空题（共14分，每空1分，共11道小题）

1. 描述连续系统所用的数学模型是微分方程，描述离散系统所用的数学模型是差分方程。。 2.离散系统稳定性不仅与系统结构和参数有关，还与系统的采样周期 有关 。

3.在计算机控制系统中存在有五种信号形式变换，其中采样、量化、零阶保持器等三种信号变换最重要。

4. 计算机控制系统通常是由模拟与数字部件组成的混合系统。

5. 在连续系统中，一个系统或环节的频率特性是指在正弦信号作用下，系统或环节的稳态输出与输入的复数比随着正弦信号频率变化的特性。

6. 采样周期也是影响稳定性的重要参数，一般来说，减小采样周期，稳定性增强。 7.对于具有零阶保持器的离散系统，稳态误差的计算结果与T无关，它只与系统的类型、放大系数及输入信号的形式有关。

8.若D(s)稳定，

第1章 习 题

B 习 题

B1-1 举例说明2-3个你熟悉的计算机控制系统，并说明与常规连续模拟控制系统相比的优点。

B1-2 利用计算机及接口技术的知识，提出一个用同一台计算机控制多个被控参量的分时巡回控制方案。

B1-3 题图B1-3是一典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图。由雷达测出目标的高低角、方位角和斜距，信号经滤波后，由模拟式计算机计算出伺服系统高低角和方位角的控制指令，分别加到炮身的高低角和方位角伺服系统，使炮身跟踪指令信号。为了改善系统的动态和稳态特性，高低角和方位角伺服系统各自采用了有源串联校正网络和测速反馈校正，同时利用逻辑电路实现系统工作状态的控制(如偏差过大时可断开主反馈，实现最大速度控制，当偏差小于一定值后实现精确位置控制)。试将其改造为计算机控制系统，画出系统原理结构图。

题图B1-3典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图

B1-4水位高度控制系统如题图B.1-4所示。水箱水位高度指令由W1 电位计指令电压ur确定，水位实际高度h由浮子测量，并转换为电位计W2 的输出电压uh。用水量Q1 为系统干扰。当指令高度给定后，系统保持给定水位，

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如打开放水管路后，水位下

计算机控制系统高金源版课后答案

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2020年4月19日

文档仅供参考，不当之处，请联系改正。

第1章习题

B 习题

B1-1 举例说明2-3个你熟悉的计算机控制系统，并说明与常规连续模拟控制系统相比的优点。

B1-2 利用计算机及接口技术的知识，提出一个用同一台计算机控制多个被控参量的分时巡回控制方案。

B1-3 题图B1-3是一典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图。由雷达测出目标的高低角、方位角和斜距，信号经滤波后，由模拟式计算机计算出伺服系统高低角和方位角的控制指令，分别加到炮身的高低角和方位角伺服系统，使炮身跟踪指令信号。为了改进系统的动态和稳态特性，高低角和方位角伺服系统各自采用了有源串联校正网络和测速反馈校正，同时利用逻辑电路实现系统工作状态的控制(如偏差过大时可断开主反馈，实现最大速度控制，当偏差小于一定值后实现精确位置控制)。试将其改造为计算机控制系统，画出系统原理结构图。

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2020年4月19日

文档仅供参考，不当之处，请联系改正。

题图B1-3典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图

B1-4水位高度控制系统如题图B.1-4所示。水箱水位高度指令由W1 电位计指令电压u r确定，水位实际高度h由浮子测量，并转换为电位计W2 的输出电压u h。用水