计算机控制技术课程答案
10页1、第一章(绪论)作业1.1 什么是计算机控制系统?工作原理是怎样的?答:(1) 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。、(2)计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤:a、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。b、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。c、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。1.2 它由哪几部分组成?答: 计算机控制系统由工业控制机和生产过程两个大部分组成。工业控制机是指按生产 过程控制的特点和要求而设计的计算机,它包括硬件和软件两部分。生产过程包括被控对象、 测量变送、执行机构、电气开关装置。计算机控制系统的组成框图见书本第2 页(图 1.2)。1.3 计算机控制系统的典型形式有哪些?各有什么优缺点? 答:(1)操作指导控制系统优点:结构简单,控制灵活,安全。 缺点:由人工操作,速度受到限制,不能控制多个对象。(2)直接数字控制系统(DDS)优点:实时性好,可靠性高,适应性强。(3)监督控制系统(SCC)优点:生产过程始终处于最优工况。(4)分散控制
2、系统(DCS) 优点:分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。(5)现场总线控制系统(FCS)优点:与DCS相比,降低了成本,提高了可靠性。国际标准统一后,可实现真正的开 放式互联系统结构。1.4 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。1.6 计算机控制系统的发展趋势是什么?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
3、的要求,目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。a.普及应用可编程序控制器b.采用集散控制系统c.研究和发展智能控制系统第二章(输入输出接口与过程通道)作业2.5请分别画出一个有源I/V变换电路和一个无源I/V变换电路图。并分别说明各个器件的 作用。答:有源变换电路见书本上第32 页(图 2.19):同相放大器电路把电阻R上的输入电压变成标准的输出电压(放大倍数为A =1 +才); 1R3极性电容C能起到滤波作用,防止高频的干扰;R 为平衡电容。5 无源变换电路见书本上第31 页(图2.18): 极性电容C起滤波的作用;二极管D起限幅保护作用(当输出电压大于5V时,D导通减少流过R的电流从2而降低R上的电压,保证输出不超过5V);22.6 什么是采样过程?量化,孔径时间?答:采样过程:按一定的时间间隔T,把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号转变成在时 刻 0, T, 2T,、kT 的一连串脉冲输出信号的过程称为采样过程。量化:采用一组数码来逼近离散模拟信号的幅值,将其转换为数字信号。孔径时间:在模拟输入通道中,A/D转换器将模拟信号转换成数字量总需要一定的时间, 完成一次A/D转换
4、所需要的时间称为孔径时间。2.7 采样保持器的作用是什么?是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器?为什 么? 答:为了提高模拟量输入信号的频率范围,以适应某些随时间变化较快的信号的要求,可以 采用带有保持器电路的采样器。当被测信号变化很慢时,若A/D转换器时间足够短,可以 不加采样保持器。2.9试用8255A、AD574、LF398、CD4051和PC总线工业控制机接口设计出8路模拟量采 集系统,请画出接口电路原理图,并编写相应8路模拟量数据采集程序。 答:原理图见书本上第36页(图 2.25)。数据采集程序如下:设8255A的地址为2C0H2C3H,主过程已对8255A初始化,且 已装填DS、ES (两者段基值相同),采样值村入数据段中的采样值缓冲区BUF。其8通道 数据采集的程序见书本上第37(图 2.26)。AD574A PROC NEARCLDLEA DI , BUFMOV BL , 00000000B /MOV CX , 8ADC :MOV DX , 2C2HMOV AL , BLOUT DX , ALNOPNOPOR AL , 01000000BOUT DX , AL
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