计算机控制技术复习题

   答：工业控制是计算机的一个重要应用领域。计算机控制技术正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术。它主要研究如何将计算机技术和自动化控制理论应用于生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。

1.3微型计算机控制系统的硬件一般是由微型计算机、外部设备、输入输出通道和操作台等组成。

1.4计算机控制系统有哪几种典型形式？

   根据计算机控制系统的功能及结构特点，可以将计算机控制系统大致分为：

（1）操作指导控制系统

    原理：计算机只是对系统过程参数进行收集，加工处理，然后输出数据

    特点：由操作人员（或别的控制装置）根据测量结果来改变设定值或者进行必要的操作。

    优点：一台计算机可代替大量常规显示和记录仪表，从而对整个生产过程进行集中监视，可得到更精确的结果，对生产过程有利。

（2）直接数字控制系统DDC

    原理：用一台计算机对多个被控参数巡回检测，对生产过程进行控制，使被控参数稳定在给定值上。

    特点：计算机直接参与控制，系统经计算机构成了闭环。

    优点：一台计算机可以取代多个模拟调节器，它利用了计算机的分时能力。

（3）计算机监督控制系统SCC

    原理：计算机按照描述生产过程的数字模型计算出最佳给定值，送给模拟器或DDC计算机，并由模拟调节器或DDC计算机控制生产过程。

    特点：由计算机系统对各物理量进行巡回检测，并按一定的数学模型，计算出最佳给定值并送给模拟调节器或DDC计算机。此给定值在模拟调节器或DDC计算机中与检测值进行比较后，其偏差经模拟调节器或DDC计算机计算，然后输出到执行机构，以达到调节生产过程的目的，当SCC计算机出现故障时，可由模拟调节器或DDC计算机完成操作。

    优点：根据工作状态的变化，改变给定值，以实现最优控制。

（4）分布式控制系统

    原理：分散过程控制级是DCS的基础，用于直接控制生产过程。

    特点：基本上属于DDC系统的形式，但工作任务由各工作站来完成，局部的故障不会影响整个系统的工作。

    优点：该系统通用性强，组态灵活，控制功能完善，数据处理方便，调试方便，运行安全可靠，能够适应工作生产过程的多种需要。

（5）计算机集成控制系统

    原理：CIMS采集多任务分层体系结构，其基本控制思想是递阶控制。

    特点：越是处于高出的单元，对系统性能影响范围就越广，决策周期比低层单元长，很难进行定量公式化描述。

优点：在递阶结构中，各级分担不同工作，同级中又可以并行工作，效率高，级间协调通信比各单元相互通信有效多。

2.1什么是输入通道？它是那些部分组成的？

    答：在计算机控制系统中，为了实现对生产过程的控制，要将对象的控制参数及运行状态按规定的方式送入计算机。输入通道时计算机控制系统的重要组成部分，它是控制计算机获取外部信息的主要途径。输入通道又分为模拟量输入通道和数量输入通道。

   模拟量输入通道把反映生产过程或设备工况的模拟信号（如温度，压力，流量，速度，液位等），转换为数字信号送给微型计算机。

2.3 设某一个12位A/D转换器的输入电压范围为0~+5V，求当输入模拟量为下列电压值时，相对应的输出数字量

   （1）1V   （2）1.5V （3）2V  4）2.5V（5）5V

因为： 

所以：（1）Dout=q*V=819.2*1=819.2=333H   （2）Dout=q*V=819.2*1.5=819.2=4CCH

     （3）Dout=q*V=819.2*2=666H   （4）Dout=q*V=819.2*2.5=819.2=7FFH

     （5）Dout=q*V=819.2*5=FFFH

2.5式按键与行列式按键各有什么特点？

    答：式按键是指直接用输入线构成的单个按键电路，常用于需要多少量几个按键的计算机控制系统。

   行列式键盘（矩阵式键盘）常用在按键数量比较多的系统中。由行线和列线组成，按键设置在行，列结构的交叉点上，行列式分别连在按键开关的两端，有定时扫描法和中断扫描法两种。

3.1 什么是输出通道，它是由哪些部分组成的？

    答：输出通道是计算机功能的延伸，计算机控制系统的各种运算结果必须由其输出执行。输出通道具有模拟型号输出和开关信号输出两种形式，模拟信号输出通道一般包括计算机控制接口，D/A转型器，驱动电路，执行机构等几个部分。开关信号输出通道一般包括驱动电路和执行机构两部分。

3.2 模拟量输出通道与开关量输出通道各有什么特点？

   答：模拟信号输出通道把微型计算机输出的数字控制信号转换为模拟信号（电压或电流）作用于执行机构，实现对生产过程或设备的控制。

   开关量输出通道把计算机输出的数字信号（或开关信号）传送给开关型执行机构（如继电器或指示灯等），控制它们的铜，断或亮，灭。

4.1 什么是顺序控制？什么是数字程序控制？数字程序控制有哪几种方式？

   答：顺序控制与数字程序控制均属于开环控制。

   顺序控制就是以预先规定好的时间或条件为依据，按预先规定好的动作次序顺序的完成工作控制（按时序或事序规定工作的自动控制）。

   数字程序控制就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械按规定的工作顺序，运动方向，运动距离和运动速度等规律自动的完成工作的自动控制。

   数字程序控制有点位控制，直线切削控制和轮廓的切削控制三种方式。

4.2 什么是逐点比较插补法？

   答：逐点比较插补法：刀具或绘图笔每走一步大偶要和给定轨迹上的坐标比较，判断该点在轨迹 上（外）或下（内），从而决定下部的进给方向；若该点在给定点上，下一步就向下走；若该点在给定点下，下一步就行上走。如此走一步比较一次，决定进给方向，逐步逼近给定轨迹以阶梯折线来逼近直线或圆弧等曲线的。它与规定的加工直线或圆弧之间的最大误差，为一个量，因此只要把脉冲当量取得足够小，就可以达到加工精度的要求。

5.1简述数字控制系统的连续变化设计方法。

    答：先设计校正装置的传递函数D(s)，然后采用某种离散化方法，将它变成计算机辨法，由于广工程技术人员对s平面比z平面更为熟悉，因此数字控制器的连续化设计技术被广泛采用。

（1）初步设计：忽略控制回路中的零价保持器和采样器，在s域中按连续系统进行初步设计，求出连续控制器D（s）.

（2）数字控制器：通过某种近似，将连续控制器离散化为数字控制器D(z).

（3）计算机实现：软件完成