计算机控制新版系统习题答案刘士荣.doc

习题参照答案
1-1典型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）构成，构造相对复杂，可靠性较低，成本稍高；
典型：构造简朴、控制灵活、安全；但是需要人工操作，速度受限制，不能控制各种对象，实用性好。
1-3计算机控制系统构造有哪些分类？并指出重要应用场合。
1. 操作指引控制系统 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 操作管理功能集中和控制功能分散
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 信号调理单元功能是什么？普通涉及那些电路？
放大、电平变换、电隔离、阻抗变换、线性化和滤波，将传感器输出电信号尽量不失真地转变为原则电流或电压信号（普通为4～20mA、0～5V等）。
普通涉及标度变换器、滤波电路、线性化解决及电参量间转换电路等。
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，共模电压高输入信号，需要用到高输入阻抗和高共模抑制比差动放大器，仪器放大器是专为这种应用场合设计增益可调放大器。
如果由普通运放构成增益可设定差动放大器，因其输入阻抗低，电阻参数对称性调节复杂，共模抑制比低，故而不适合伙为传感器输出信号差动放大器。
2-7 为什么要使用I/V变换电路？
为了后续检测、放大、调理电路 如果只是检测变化缓慢电流大小，可以直接用电流检测电路即可 但是如果要检测变化较快、幅值很小、存在干扰电流信号呢，就要进行I/V变换了。 例如光电检测中光电二极管输出即是电流信号，有在uA级，有在mA级，你必要变换后进行放大、滤波等解决才干由AD采样。

2-9 在模仿量输入通道中，为什么普通要使用可编程放大器？
答：由于在模仿输入通道中，多路被测信号经常共用一种测量放大器，而各路输入信号大小往往不同，但都要放大到模数转换器同一量程范畴内获取适合辨别力，因此常要使用可编程放大器。
2-11 采样保持器作用是什么？与否所有模仿量输入通道中都需要采样保持器？为什么？
采样保持器作用是：在A/D转换期间保持输入模仿信号不变。
并不是所有模仿量输入通道中都需要采样保持器，如被采样模仿信号变化频率相对于A/D转换转换速度较低话，可以不加采样保持器。
2-13 A/D转换器有哪些技术指标？
(1) 辨别率 通惯用转换后数字量位数表达，如8位、10位、12位、16位等
(2) 量程 它是指所能转换电压范畴。如5V、10V等。
(3) 转换精度 它是指转换后所得成果相对于实际值精确度。
(4) 转换时间 它是指启动A/D到转换结束所需时间，即孔径时间。
(5) 工作温度范畴 较好A/D转换器工作温度为-40～85℃，普通为0～70℃。
2-14 一种12位A/D转换器，孔径时间为20μs，绝对精度为±1LSB，若不使用采样保持器，为了保证转换精度，则容许转换正弦波模仿信号最大频率是多少？

2-16 为什么模仿量输出通道中要有零阶保持器？通惯用何电路实现？
计算机控制系统中普通采用零阶保持器，即前一采样时刻输出值原封不动（抱负化）保持到下一采样时刻到来。
零阶保持器通惯用和模仿量输入通道中采样保持器同样电容保持电路来实现。

2-17.为什么在模仿量输出通道中通道中普通有V/I转换电路？
答：这是由于在长距离传播信号时容易引入干扰，而电流传播具备较强抗干扰能力。
2-18 数字量输入通道重要由哪些电路构成？
答：数字量输入通道重要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路等构成。
2-19 数字量输入通道中调理电路普通哪几种功能？
电平转换、滤波、隔离和过电压保护

2-25某热解决炉温度变化范畴为0～1350℃,经温度变送器变换为1～5V电压输入AD574A，AD574A输入范畴为0～10V。当t=kT时， AD574A转换成果为56AH，问此时炉内温度为多少度？
解 ，，，，

或解：相应电压值为

3-1 工业控制计算机有什么重要特点?有哪几种重要类型?
工业控制计算机重要类型
(1) 通用型IPC
(2) 工业总线工控机
(3) DCS现场控制站
(4) 智能程控仪表和总线型测控仪表
(5) 嵌入式工控机
(6) PLC
(7) 单元式控制器。

工业控制计算机重要特点
(1) 可靠性高
(2) 实时性好
(3) 环境适应能力强
(4) 输入和输出模板配套好
(5) 系统通信功能强
(6) 系统开放性和扩充性好
(7) 控制软件包功能强
(8) 后备办法齐全，具备冗余性

4-8已知闭环系统特性方程，时判断系统稳定性，并指出不稳定极点数。
（2）z3-1.5z2-0.25z+0.4=0

5-2 已知模仿调节器传递函数为，试写出相应数字控制器位置型控制算式，设采样周期
解

5-3试阐明比列、积分、微分控制作用物理意义？
（1）比例环节：成比例反映控制系统偏差信号，偏差一旦产生，控制器及时产生控制作用，以减少偏差。
（2） 积分环节：重要用于消除静差，提高系统无差度。积分作用强弱取决于积分时间常数，积分时间常数越大，积分作用越弱，反之则越强。
（3） 微分环节：反映偏差信号变化趋势（变化速率），并能在偏差信号变得太大之前，在系统中引入一种有效初期修正信号，从而加快系统动作速度，减少调节时间。
5-4 调节系统在纯比例作用下已整定好，加入积分作用后，为保证原稳定度，此时应将比例系数增大还是减小？ 解 减小

5-5 要消除系统稳态误差，普通选用哪种调节规律？ 解 PI或PID

思考题与习题
6-1最小拍设计规定是什么?在设计过程中如何满足这些规定？它有什么局限性？

6-2系统如图6-44所示，求r(t)=t时最小拍系统D(z).

T=0.2代入：

由于 有

6-16什么叫模糊控制？模糊控制与PID控制有什么区别？
（1）模糊控制是模糊集合论，模糊言语变量和模糊逻辑推理为基本一类计算机控制算略，是一种非线性控制。
（2）区别：模糊控制能对复杂和难以建模过程进行简朴有效控制，但是不具备积分环节， 因而很难消除稳态误差， 常在平衡点附近产生小幅整荡；而PID控制是过程控制中应用最广泛一种基本控制规律，具备 原理简朴、使用以便、稳定性和鲁棒性 较好特点。

9-1简述计算机控制系统设计原则和环节。
系统设计原则：
1.安全可靠 2.满足工艺规定 3.操作维护以便 4.实时性强 5通用性好 6.经济效益高

系统设计环节：
1. 工程项目与控制任务拟定阶段
1) .甲方提出任务委托书
2) .乙方研究任务委托书
3) .双方对委托书惊醒确认性修改
4) .乙方初步进行系统总体方案设计
5) 乙方进行方案可行性论证
6) .订立合同书
2. 工程项目设计阶段
（1） 组件项目研制小组
（2） 系统方案设计
（3） 方案论证与评审
（4） 硬件与软件细化设计
（5） 硬件与软件调试
（6） 系统组装
3.离线方针和调试阶段
4.在线调试和运营阶段.
9-2在做计算机控制系统总体方案设计时，要考虑哪些问题？
答：涉及系统构造、构成方式、现场设备选取、硬件与软件功能划分、控制方略和控制算法拟定等。
9-3提高计算机控制系统可靠性，软件方面有哪些办法？
1. 计算机控制系统失控体现
2. 输入/输出数字量软件抗干扰技术
3. 指令冗余技术
4. 软件陷阱技术