计算机控制系统的特点及其应用领域
第一章计算机控制系统的特点及其应用领域。
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：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
(3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。
(4)检测与执行机构
a.测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量，例如热电偶把温度转换成mV信号；压力变送器可以把压力转换变为电信号，这些信号
经变送器转换成统一的计算机标准电平信号(0～5V或4～20mA)后，再送入微机。
b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。例如，在温度控制系统中，微机根据温度的误差计算出相应的控制量，输出给执行机构(调节阀)来控制进入加热炉的煤气(或油)量以实现预期的温度值。常用的执行机构有电动、液动和气动等控制形式，也有的采用马达、步进电机及可控硅元件等进行控制。
4.微型计算机控制系统软件有什么作用？说出各部分软件的作用。
软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进行的，因此说软件是微机系统的中枢神经。就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。
(1)系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。对用户来说，系统软件只是作为开发应用软件的工具，是不需要自己设计的。
系统软件包括：
a.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等；
b.诊断系统：指的是调节程序及故障诊断程序；
c.开发系统：包括各种程序设计语言、语言处理程序(编译程序)、服务程序(装配程序和编辑程序)、模拟主系统(系统模拟、仿真、移植软件)、数据管理系统等；
d.信息处理：指文字翻译、企业管理等。
(2)应用软件:它是面向用户本身的程序，即指由用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序。
应用软件包括：
a.过程监视程序：指巡回检测程序、数据处理程序、上下限检查及报警程序、操作面板服务程序、数字滤波及标度变换程序、判断程序、过程分析程序等；
b.过程控制计算程序：指的是控制算法程序、事故处理程序和信息管理程序，其中信息管理程序包括信息生成调度、文件管理及输出、打印、显示程序等；
c.公共服务程序：包括基本运算程序、函数运算程序、数码转换程序、格式编码程序。
(3)数据库：数据库及数据库管理系统主要用于资料管理、存档和检索，相应软件设计指如何建立数据库以及如何查询、显示、调用和修改数据等。
5.微型计算机控制系统的特点是什么？
微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点：
a.控制规律灵活多样，改动方便
b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制
c.能够实现数据统计和工况显示，控制效率高
d.控制与管理一体化，进一步提高自动化程度
6.操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何？它们之间有何区别和联系？
(1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作用。其原理框图如图1.2所示。
图1.2操作指导控制系统原理框图
(2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC(Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。DDC系统是闭环系统，是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。其原理框图如图1.3所示。
图1.3 DDC系统原理框图
(3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(Supervisory Computer Control)系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。SCC系统的原理框图如图1.4所示。
图1.4 SCC系统原理框图
SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。
7.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
本章作业
简述几类常见的计算机控制系统的特点及其应用领域。
第二章输入输出过程通道
1.什么是过程通道？过程通道有哪些分类？
过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。
按信息传递的方向来分，过程通道可分为输入过程通道和输出过程通道；按所传递和交换的信息来分，过程通道又可分为数字量过程通道和模拟量过程通道。
2.数字量过程通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？
数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道。
数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等组成。数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。其中：输入调理电路将来自控制装置或生产过程的各种开关量，进行电平转换，将其通断状态转换成相应的高、低电平，同时还要考虑对信号进行滤波、保护、消除触点抖动，以及进行信号隔离等问题。
3.简述两种硬件消抖电路的工作原理。
采用积分电路的硬件消抖电路，首先利用积分电路将抖动的高频部分滤出，其次利用施密特触发器整形。
采用RS触发器的硬件消抖电路，主要是利用RS触发器的保持功能实现消抖。
4.简述光电耦合器的工作原理及在过程通道中的作用。
光电耦合器由封装在一个管壳内的发光二极管和光敏三极管组成，如图2.1所示。输入电流流过二极管时使其发光，照射到光敏三极管上使其导通，完成信号的光电耦合传送，它在过程通道中实现了输入和输出在电气上的完全隔离。
图2.1光电耦合器电路图
5.模拟量输入通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？
模拟量输入通道一般由I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑电路组成。
(1)I/V变换：提高了信号远距离传递过程中的抗干扰能力，减少了信号的衰减，为与标准化仪表和执行机构匹配提供了方便。
(2)多路转换器：用来切换模拟电压信号的关键元件。
(3)采样保持器：A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。在进行A/D转换时间内，希望输入信号不再变化，以免造成转换误差。这样，就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。
(4)A/D转换器：模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量，能够完成这一任务的器件，称为之模/数转换器(Analog/Digital Converter，简称A/D转换器或ADC)。
6.对理想多路开关的要求是什么？
理想的多路开关其开路电阻为无穷大，其接通时的导通电阻为零。此外，还希望切换速度快、噪音小、寿命长、工作可靠。
7.采样保持器有什么作用？试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响。
采样保持器的作用：A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。在进行A/D转换时间内，希望输入信号不再变化，以免造成转换误差。这样，就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。
保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很大影响。保持电容值小，则采样状态时充电时间常数小，即保持电容充电快，输出对输入信号的跟随特性好，但在保持状态时放电时间常数也小，即保持电容放电快，故保持性能差；反之，保持电容值大，保持性能好，但跟随特性差。
8.在数据采样系统中，是不是所有的输入通道都需要加采样保持器？为什么？
不是，对于输入信号变化很慢，如温度信号；或者A/D转换时间较快，使得在A/D转换期间输入信号变化很小，在允许的A/D转换精度内，就不必再选用采样保持器。
9.A/D转换器的结束信号有什么作用？根据该信号在I/O控制中的连接方式，A/D转换有几种控制方式？它们在接口电路和程序设计上有什么特点？
A/D 转换器的结束信号的作用是用以判断本次AD 转换是否完成。 常见的A/D 转换有以下几种控制方式，各自特点如下
?延时等待法:EOC 可不和I/O 口连接，程序设计时，延时大于ADC 转换时间后，取数据。 ?保持等待法:EOC 与READY 相连,EOC 无效时,自动插入等待状态。直至EOC 有效时，取数据。
?查询法: EOC 可以和任意I/O 口连接，程序设计时，反复判断EOC 是否有效，直至EOC 有效时，取数据。 ?中断响应法: EOC 与外部中断相连，AD 转换结束后,发中断申请,在中断服务程序中取数据。
10.设被测温度变化范围为0o
C~1200o
C,如果要求误差不超过0.4o
C,应选用分辨为多少位的A/D 转换器？ 选择依据：124.0120012log ≈??
?
?
?+≥n
11.设计出8路模拟量采集系统。请画出接口电路原理图，并编写相应的8路模拟量数据采集程序。
本例给出用8031、DAC0809设计的数据采集系统实例。
把采样转换所得的数字量按序存于片内RAM 的30H~37H 单元中。采样完一遍后停止采集。其数据采集的初始化程序和中断服务程序如下： 初始化程序：MOV R0，#30H ；设立数据存储区指针 MOV R2，#08H ；设置8路采样计数值
SETB IT0 ；设置外部中断0为边沿触发方式 SETB EA
；CPU 开放中断SETB EX0 ；允许外部中断0中断
MOV DPTR ，#FEF8H ；送入口地址并指向IN0
LOOP ： MOVX @DPTR ，A ；启动A/D 转换，A 的值无意义 HERE ： SJMP HERE ；等待中断 中断服务程序：
MOVX A ，@DPTR ；读取转换后的数字量 MOV @R0，A ；存入片内RAM 单元 INC DPTR ；指向下一模拟通道 INC R0 ；指向下一个数据存储单元 DJNZ R2，INT0 ；8路未转换完，则继续 CLR EA ；已转换完，则关中断 CLR EX0 ；禁止外部中断0中断 RETI ；中断返回 INT0： MOVX @DPTR ，A ；再次启动A/D 转换
RETI ；中断返回
12.模拟量输出通道由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
模拟量输出通道一般由接口电路、D/A 转换器、功率放大和V/I 变换等信号调理电路组成。
(1)D/A 转换器：模拟量输出通道的核心是数/模转换器(Digital/Analog Converter,简称D/A 转换器或DAC)。它是指将数字量转换成模拟量的元件或装置。
(2)V/I 变换：一般情况下，D/A 转换电路的输出是电压信号。在计算机控制系统中，当计算机远离现场，为了便于信号的远距离传输，减
少由于传输带来的干扰和衰减，需要采用电流方式输出模拟信号。许多标准化的工业仪表或执行机构，一般是采用0～10mA或4～20mA的电流信号驱动的。因此，需要将模拟电压信号通过电压/电流(V/I)变换技术，转化为电流信号。
13.采用DAC0832和PC总线工业控制机接口。请画出接口电路原理图，并编写产生三角波、梯形波和锯齿波的程序。
设计一八路数据采集及其回放系统。要求八路数据巡回检测，存储10组数据，输数据为电压信号（0-5V），检测精度<1%。CPU、AD、DA 可任选。
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第三章微机数控系统
1.什么是数控系统？数控系统包括哪些？
数控系统是采用数字电子技术和计算机技术，对生产机械进行自动控制的系统，它包括顺序控制和数字程序控制两部分。
2.什么是顺序控制系统？它由哪几部分组成？
微机顺序控制方式是指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地进行工作。一般地，把按时序或事序规定工作的自动控制称为顺序控制。它包括系统控制器、输入电路、输入接口、输出电路、输出接口、检测机构、显示与报警电路。
3.微机数控系统由哪些部分组成？各部分的作用是什么？
由五部分组成。
(1)输入装置：一般指微机的输入设备，如键盘。其作用是输入数控系统对生产机械进行自动控制时所必需的各种外部控制信息和加工数据信息。
(2)微机：微机是MNC系统运算和控制的核心。在系统软件指挥下，微机根据输入信息，完成数控插补器和控制器运算，并输出相应的控制和进给信号。若为闭环数控系统，则由位置检测装置输出的反馈信息也送入微机进行处理。
(3)输出装置：一般包括输出缓冲电路、隔离电路、输出信号功率放大器、各种显示设备等。在微机控制下，输出装置一方面显示加工过程中的各有关信息，另一方面向被控生产机械输出各种有关的开关量控制信号(冷却、启、停等)，还向伺服机构发出进给脉冲信号等。(4)伺服机构：一般包括各种伺服元件和功率驱动元件。其功能是将输出装置发出的进给脉冲转换成生产机械相应部件的机械位移(线位移、角位移)运动。
(5)加工机械：即数控系统的控制对象，各种机床、织机等。目前已有专门为数控装置配套设计的各种机械，如各种数控机床，它们的机械结构与普通机床有较大的区别。
4.什么是逐点比较插补法？直线插补计算过程和圆弧插补计算过程各有哪几个步骤？
逐点比较法插补运算，就是在某个坐标方向上每走一步（即输出一个进给脉冲），就作一次计算，将实际进给位置的坐标与给定的轨迹进行比较，判断其偏差情况，根据偏差，再决定下一步的走向（沿X轴进给，还是沿Y轴进给）。逐点比较法插补的实质是以阶梯折线来逼近给定直线或圆弧曲线，最大逼近误差不超过数控系统的一个脉冲当量（每走一步的距离，即步长）。
直线插补计算过程的步骤如下：
(1)偏差判别：即判别上一次进给后的偏差值Fm是最大于等于零，还是小于零；
(2)坐标进给：即根据偏差判断的结果决定进给方向，并在该方向上进给一步；
(3)偏差计算：即计算进给后的新偏差值Fm+1，作为下一步偏差判别的依据；
(4)终点判别：即若已到达终点，则停止插补；若未到达终点，则重复上述步骤。
圆弧插补计算过程的步骤如下：
(1)偏差判别
(2)坐标进给
(3)偏差计算
(4)坐标计算
(5)终点判别
5.若加工第二象限直线OA，起点O（0，0），终点A（-4，6）。要求：
(1)按逐点比较法插补进行列表计算；
(2)作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。
解：由题意可知x e=4,y e=6，F0=0，我们设置一个总的计数器N xy,其初值应为N xy=|6-0|+|-4-0|=10，则插补计算过程如表3—1所示。根据插补计算过程表所作出的直线插补走步轨迹图如下图所示。
表3—1
6.设加工第一象限的圆弧AB ，起点A （6，0），终点B （0，6）。要求： (1)按逐点比较法插补进行列表计算；
(2)作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。
解：插补计算过程如表3—2所示。终点判别仍采用第二种方法，设一个总的计数器N xy ，每走一步便减1操作，当N xy =0时，加工到终点，插补运算结束。下图为插补过程中的走步轨迹。
456表3—2
7.三相步进电机有哪几种工作方式？分别画出每种工作方式的各相通电顺序和电压波形图。 有三种工作方式： （1）三相单三拍工作方式
各相的通电顺序为A →B →C,各相通电的电压波形如图3.1所示。
图3.1单三拍工作的电压波形图
（2
）三相双三拍工作方式
双三拍工作方式各相的通电顺序为AB →BC →CA 。各相通电的电压
波形如图3.2所示。
图3.2双三拍工作的电压波形图
（3）三相六拍工作方式
在反应式步进电机控制中，把单三拍和双三拍工作方式结合起来，就产生了六拍工作方式，其通电顺序为A →AB →B →BC →C →CA 。各相通电的电压波形如图3.3所示。
图3.3
三相六拍工作的电压波形图
8. 采用三相六拍方式控制X 轴走向步进电机。
?主程序:
? MOV A ，#0FH ；方向输入信号 ? MOV P1，A
?XMM ： MOV A ，P1
? JNB ACC.7，XM ；P1.7=0反转 ? LCALL STEP1；调正转子程序 ? SJMP XMM
?XM ： LCALL STP2；调反转子程序
? SJMP XMM ?+X 走步子程序：
? STEP1： MOV DPTR ，#TAB ；指表头 ? CLR A
? MOVX A ，@A+DPTR ；取数
? CJNE A ，#05H ，S11；是否最后单元 ? MOV DPTR ，#TAB ； 重置表头 ? SJMP S12
?S11： INC DPTR
；地址加1
? S12： MOV R0，#7FH ；延时
? S13： DJNZ R0，S13； ? CLR A ；
? MOVX A ，@A+DPTR ；取数据 ? MOV P1，A ? RET ?-X 走步子程序：
?STEP2： MOV DPTR ，#TAB ? CLR A
? MOVX A ，@A+DPTR ； ? CJNZ A ，#01H ，S21 ? MOV DPTR ，#TAB ? ADD DPTR ，#0006H ? SJMP S12 ?S21： CLR C ? DEC DPL ? SJMP S12
?TAB ： DB 01H ，03H ，02H ，06H ，04H ，05H
第四章 微型计算机控制系统的控制算法
1.数字控制器的模拟化设计步骤是什么？ 模拟化设计步骤：
（1）设计假想的模拟控制器D(S) （2）正确地选择采样周期T （3）将D(S)离散化为D(Z) （4）求出与D(S)对应的差分方程 （5）根据差分方程编制相应程序。
2.某连续控制器设计为
()s
T s
T s D 2111++=
试用双线形变换法、前向差分法、后向差分法分别求取数字控制器D(Z)。 双线形变换法：把1
12+-?=
z z T s 代入，则 ()()()()221121
11222221
1211121T T z T T T T-z T T z z T T z z T T |z D z D z z T s -++++=+-?
++-?+=
=+-?= 前向差分法：把T
z-z 1
=代入，则
()()22112
1
211111
111T T z T T T z T T
z T T z T s
T s T |
s D z D T
z s -+-+=-+-+=
++==-=
后向差分法：把Tz
z s 1-=
代入，则
()()22112
1
211111
111T T z T T T z T Tz
z T Tz z T s
T s T |
s D z D Tz
z s -+-+=-+-+=
++==-=
3.在PID 调节器中系数p k 、i k 、d k 各有什么作用？它们对调节品质有什么影响？
系数p k 为比例系数，提高系数p k 可以减小偏差，但永远不会使偏差减小到零，而且无止境地提高系数p k 最终将导致系统不稳定。比例调节可以保证系统的快速性。
系数i k 为积分常数，i k 越大积分作用越弱，积分调节器的突出优点是，只要被调量存在偏差，其输出的调节作用便随时间不断加强，直到偏差为零。在被调量的偏差消除后，由于积分规律的特点，输出将停留在新的位置而不回复原位，因而能保持静差为零。但单纯的积分也有弱点，其动作过于迟缓，因而在改善静态品质的同时，往往使调节的动态品质变坏，过渡过程时间加长。积分调节可以消除静差，提高控制精度。
系数d k 为微分常数，d k 越大微分作用越强。微分调节主要用来加快系统的相应速度，减小超调，克服振荡，消除系统惯性的影响。
4.什么是数字PID 位置型控制算法和增量型控制算法？试比较它们的优缺点。
为了实现微机控制生产过程变量，必须将模拟PID 算式离散化，变为数字PID 算式，为此，在采样周期T 远小于信号变化周期时，作如下近似(T 足够小时，如下逼近相当准确，被控过程与连续系统十分接近)：
T k e k e dt de j e T edt k
j t
)1()()
(0
--≈≈∑?=
于是有：
)]}
1()([)()({)(0
--++
=∑=k e k e T T j e T T k e K k u k
j d
i
p
u(k)是全量值输出，每次的输出值都与执行机构的位置(如控制阀门的开度)一一对应，所以称之为位置型PID 算法。
在这种位置型控制算法中，由于算式中存在累加项，因此输出的控制量u(k)不仅与本次偏差有关，还与过去历次采样偏差有关，使得u(k)产生大幅度变化，这样会引起系统冲击，甚至造成事故。所以实际中当执行机构需要的不是控制量的绝对值，而是其增量时，可以采用增量型PID 算法。当控制系统中的执行器为步进电机、电动调节阀、多圈电位器等具有保持历史位置的功能的这类装置时，一般均采用增量型PID 控制算法。
)]}2()1(2)([)()]1()({[)(-+--++
--=?k e k e k e T T k e T T
k e k e K k u d i p
与位置算法相比，增量型PID 算法有如下优点：
(1)位置型算式每次输出与整个过去状态有关，计算式中要用到过去偏差的累加值，容易产生较大的累积计算误差；而在增量型算式中由于消去了积分项，从而可消除调节器的积分饱和，在精度不足时，计算误差对控制量的影响较小，容易取得较好的控制效果。
(2)为实现手动——自动无扰切换，在切换瞬时，计算机的输出值应设置为原始阀门开度u 0，若采用增量型算法，其输出对应于阀门位置的变化部分，即算式中不出现u 0项，所以易于实现从手动到自动的无扰动切换。
(3)采用增量型算法时所用的执行器本身都具有寄存作用，所以即使计算机发生故障，执行器仍能保持在原位，不会对生产造成恶劣影响。
5.已知模拟调节器的传递函数为
()s
.s .s D 085011701++=
试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算式，设采样周期T=0.2s 。
()()()s
.s
.s E s U s D 085011701++==
则()()()()s SE .s E s SU .s U
1700850+=+
()()()()dt
t de .t e dt t du .t u 170085
0+=+∴ ()()()()()()T
k e k e .k e T k u k u .k u 11701085
0--+=--+∴
把T=0.2S 代入得
()()()()15354142504251k-e .k e .k u .k u .-=--
位置型
()()()()12982.014561.21579.3-+--=k u k e k e k u
增量型
()()()()()()17018.014561.21579.31----=--=?k u k e k e k u k u k u
6.有哪几种改进的数字PID 控制器？ 有四种：
（1）积分分离PID 控制算法 （2）不完全微分PID 控制算法 （3）带死区的PID 控制算法 （4）消除积分不灵敏区的PID 控制
7.采样周期的选择需要考虑那些因素？
(1)从调节品质上看，希望采样周期短，以减小系统纯滞后的影响，提高控制精度。通常保证在95%的系统的过渡过程时间内，采样6次～15次即可。
(2)从快速性和抗扰性方面考虑，希望采样周期尽量短，这样给定值的改变可以迅速地通过采样得到反映，而不致产生过大的延时。 (3)从计算机的工作量和回路成本考虑，采样周期T 应长些，尤其是多回路控制时，应使每个回路都有足够的计算时间；当被控对象的纯滞后时间τ较大时，常选T=（1/4~1/8）τ。
(4)从计算精度方面考虑，采样周期T 不应过短，当主机字长较小时，若T 过短，将使前后两次采样值差别小，调节作用因此会减弱。另外，若执行机构的速度较低，会出现这种情况，即新的控制量已输出，而前一次控制却还没完成，这样采样周期再短也将毫无意义，因此T 必须大于执行机构的调节时间。
8.简述扩充临界比例度法、扩充响应曲线法整定PID 参数的步骤。 扩充临界比例度法整定PID 参数的步骤：
(1)选择一个足够短的采样周期T ，例如被控过程有纯滞后时，采样周期T 取滞后时间的1/10以下，此时调节器只作纯比例控制，给定值r 作阶跃输入。
(2)逐渐加大比例系数Kp ，使控制系统出现临界振荡。由临界振荡过程求得相应的临界振荡周期Ts ，并记下此时的比例系数Kp ，将其记作临界振荡增益Ks 。此时的比例度为临界比例度，记作s
s
K 1=
δ。
(3)选择控制度，所谓控制度是数字调节器和模拟调节器所对应的过渡过程的误差平方的积分之比。 (4)根据控制度，查表求出T 、Kp 、Ti 和Td 值。
(5)按照求得的整定参数，投入系统运行，观察控制效果，再适当调整参数，直到获得满意的控制效果为止。 扩充响应曲线法整定PID 参数的步骤：
(1)断开数字调节器，让系统处于手动操作状态。将被调量调节到给定值附近并稳定后，然后突然改变给定值，即给对象输入一个阶跃信号。
(2)用仪表记录被控参数在阶跃输入下的整个变化过程曲线，如图所示。
(3)在曲线最大斜率处作切线，求得滞后时间τ、被控对象的时间常数Tc ，以及它们的比值Tc/τ。 (4)由τ、Tc 、Tc/τ值，查表，求出数字控制器的T 、Kp 、Ti 和Td 。
9.数字控制器直接设计步骤是什么？ 计算机控制系统框图如图4—1所示。
图4—1计算机控制系统框图
由广义对象的脉冲传递函数可得闭环脉冲传递函数，可求得控制器的脉冲传递函数D(z)。 数字控制器的直接设计步骤如下：
(1)根据控制系统的性质指标要求和其它约束条件，确定所需的闭环脉冲传递函数Φ(z)。 (2)求广义对象的脉冲传递函数G(z)。 (3)求取数字控制器的脉冲传递函数D(z)。 (4)根据D(z)求取控制算法的递推计算公式。
10.被控对象的传递函数为
()2
1
s s G c =
采样周期T=1s ，采用零阶保持器，针对单位速度输入函数，设计： (1)最少拍控制器()z D ；
(2)画出采样瞬间数字控制器的输出和系统的输出曲线。
(1)最少拍控制器
可以写出系统的广义对象的脉冲传递函数
()()
(
)
(
)
211-1232z 12z 1z T 1111----+=??????-=???
? ???-=s e s s e z G Ts -Ts c Z Ζ 将T=1S 代入，有
()(
)(
)
2
11-1z
12z 1z ---+=
z G c
由于输入r(t)=t ，则
()()
2
11-e z z G -=
()()()()()
2
111
1--+=
-=z z z G z G z G z D e e (2)系统闭环脉冲传递函数
()212-z z z Φ-=-
则当输入为单位速度信号时，系统输出序列Z 变换为
()()()(
)
()
???+++=--==-------4322
11
2
1
4Tz 3Tz 2Tz 12z Tz z
z
z Φz R z Y
y(0)=0,y(1)=0,y(2)=2T,y(3)=3T,…
11.被控对象的传递函数为
()s c e s s G -+=1
1
采样周期T=1s ，要求：
(1)采用Smith 补偿控制，求取控制器的输出()k u ；
(2)采用大林算法设计数字控制器()z D ，并求取()k u 的递推形式。
(1)采用Smith 补偿控制 广义对象的传递函数为
()()()()
()s P s s
s Ts C C e s HG e s s e s e s e s G s H s HG -----?=?+-=+?-==11110
()()[](
)()(
)()
1
1
1111111-------=??????-?+-==z a z b z e s s e s D z D L
s s τττZ Z 其中S T t
L e b e e
a T T
1,1,1,1111
1===
-===---τ
则()()()()
1
2
13679.016321.0-----=
=z z z z E z U z D τ ()()()
()z E z z z U z z U 2116321.03697.0----=-
()()()()13679.026321.016321.0-+---=k u k e k e k u
(2)采用大林算法设计数字控制器 取T=1S,1=τ
,K=1,T 1
=1,L=T /τ=1,设期望闭环传递函数的惯性时间常数T 0
=0.5S
则期望的闭环系统的脉冲传递函数为
()()
2
12
201111--------=??????+?-=e
z e z s T e s e z G LTs Ts B Z 广义被控对象的脉冲传递函数为
()()
()
111211*********--------=??????+--=??
????+?-=e z e z s s z z e s T K s e z HG --LTs sT C Z Z 则
54
()()()()[]()
()()[
]
()
(
)(
)
()[]
()()()()[]
()()()()[]
2
11
2
1
1
2
2
2
11
2
1
12
2211
11
2
2
22221228647.01353.015033.03680.11353.011353.013679.011353.013679.0111111111111111---------------------------------=
------=
------=
------=----=-=z z z z z z z e e z e e e z e z e z e
z e z e z e z e z z HG e z z G z HG z G z D C B C B 又()()()
z E z U z D
=
则()()()()()z E z z E z U z z U z z U 1
215033.03680.18647.01353.0----=--
上式反变换到时域，则可得到
()()()()()28647.011353.015033.03680.1-+-+--=k u k u k e k e k u
12.何为振铃现象？如何消除振铃现象？
所谓振铃现象是指数字控制器的输出u(k)以接近二分之一的采样频率大幅度上下摆动。它对系统的输出几乎是没有影响的，但会使执行机构因磨损而造成损坏。 消除振铃现象的方法： （1）参数选择法
对于一阶滞后对象，如果合理选择期望闭环传递函数的惯性时间常数T0和采样周期T ，使RA ≤0，就没有振铃现象。即使不能使RA ≤0，也可以把RA 减到最小，最大程度地抑制振铃。 （2）消除振铃因子法
找出数字控制器D(z)中引起振铃现象的因子(即z=-1附近的极点)，然后人为地令其中的z=1，就消除了这个极点。根据终值定理，这样做不影响输出的稳态值，但却改变了数字控制器的动态特性，从而将影响闭环系统的动态响应。
13.前馈控制完全补偿的条件是什么？前馈和反馈相结合有什么好处？ 前馈控制完全补偿的条件是()()()0S G s D s G n n =+。
如果能将扰动因素测量出来，预先将其变化量送到系统中进行调整，这样在被调量改变之前就能克服这些扰动的影响。这种扰动的预先调整作用就称为前馈。若参数选择得合适，前馈控制可取得良好的控制效果。但实际上，前馈控制环节的参数不易选得那么准确，而且一个实际系统的扰动也不只一个，因此反馈控制还是不可少的。主要扰动引起的误差，由前馈控制进行补偿；次要扰动引起的误差，由反馈控制予以抑制，这样在不提高开环增益的情况下，各种扰动引起的误差均可得到补偿，从而有利于同时兼顾提高系统稳定性和减小系统稳态误差的要求。
14.与PID 控制和直接数字控制相比，模糊控制具有哪些优点？ 与PID 控制和直接数字控制相比，模糊控制的优点：
（1）模糊控制可以应用于具有非线性动力学特征的复杂系统。 （2）模糊控制不用建立对象精确的数学模型。 （3）模糊控制系统的鲁棒性好。
（4）模糊控制是以人的控制经验作为控制的知识模型，以模糊集合、模糊语言变量以及模糊逻辑推理作为控制算法。
15.多变量控制系统解耦条件是什么？
多变量控制系统解耦条件是系统的闭环传递函数矩阵()s Φ
为对角线矩阵。
第五章 微型计算机控制系统的应用软件设计
1.简述应用软件的设计步骤。
图5—1给出了应用软件设计的流程图，它描述了应用软件设计的基本任务和设计过程。
图5—1 应用软件设计流程图
（1）问题定义
（2）程序设计
（3）手编程序
（4）差错
（5）测试
（6）文件编制
（7）维护和再设计
2.什么是计算延时？
当采样信号送入CPU，按控制算法要求进行数据处理时，由于计算机执行每条指令均需要一定时间，这样，从数据采样到结果输出之间就要产生一定的时间延迟，称为计算延时。
3.如何在应用软件设计中减少计算延时？
在应用软件设计过程中，为减少计算延时，通常将运算分为前台运算和后台运算。
前台运算：为得到当前输出值U(k)，而必须进行的运算。
后台运算：为得到下一时刻输出值U(k +1)以及与当前输出无关的其他计算和管理算法。
4.标度变换在工程上有什么意义？在什么情况下使用标度变换程序？
微机控制系统在读入被测模拟信号并转换成数字量后，往往还要转换成操作人员所熟悉的工程值。这是因为生产现场的各种工艺参数量纲不同。例如，压力的单位为Pa，流量的单位为m3/h，温度的单位为℃。这些参数A/D转换后得到一系列的数码，这些数码的值并不一定等于原来带有量纲的参数值，它仅代表参数值的大小，故必须把它转换成带有量纲的数值后才能运算、显示或打印输出。这种转换称为工程量转换，也称为标度变换。标度变换有各种不同类型，它取决于被测参数测量传感器的类型，设计时应根据实际情况选择适当的标度变换方法，常用线性参数标度变换。
计算机控制系统的特点及其应用领域
第一章计算机控制系统的特点及其应用领域。 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：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。 (2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。 (3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，
计算机应用基础答案
专业课作业 1.一般认为，世界上第一台电子数字计算机诞生于________。 A.1946年 2.当前的计算机一般被认为是第四代计算机，它所采用的逻辑元件是_______。 C.大规模集成电路 3、下列关于世界上第一台电子计算机ENIAC的叙述中，错误的是_______。 D.确定使用高级语言进行程序设计 4、目前，微型计算机中广泛采用的电子元器件是________。 D.大规模和超大规模集成电路 5、早期的计算机体积大、耗电多、速度慢，其主要原因是制约于_______。 D.元器件一一早期的计算机元器件是电子管，其体积大、耗电多。 6、计算机可分为数字计算机、模拟计算机和数模A合计算机，这种分类是依据________。 B.处理数据的方式-一有两种:处理数字的和处理模拟数据的(声音属于模拟数据) 7、电子计算机按规模和处理能力划分，可以分为_________。 C.巨型计算机、中小型计算机和微型计算机 8、个人计算机简称PC机，这种计算机属于________。 A.微型计算机 9、计算机的主要特点是______。 C.运算速度快、自动控制、可靠性高 10、以下不属于电子数字计算机特点的是________。 B.体积庞大 11、现代计算机之所以能够自动、连续地进行数据处理，主要是因为______。 D.具有存储程序的功能 12、下列各项中，在计算机主要的特点中尤其最重要的工作特点是_______。 A.存储程序与自动控制 13、“使用计算机进行数值运算，可根据需要达到几百万分之一的精确度”，该描述说明计算机具有_______。 C.很高的计算精度 14、“计算机能够进行逻辑判断并根据判断的结果来选择相应的处理”，该描述说明计算机具有_______。 B.逻辑判断能力 15、计算机的通用性使其可以求解不同的算术和逻辑问题，这主要取决于计算机的_______。 A.可编程性 16、当前计算机的应用领域极为广泛，但其应用最早的领域是_______。 B.科学计算 17、计算机当前的应用领域非常广泛，但根据统计其应用最广泛的领域是_______。(请看解析) A.数据处理 18、当前气象预报已广泛采用数值预报方法，这主要涉及计算机应用中的_______。 D.科学计算和数据处理 19、办公室自动化是计算机的一大应用领域，按计算机应用的分类，它属于______。 D.数据处理 20、在工业生产过程中，计算机能够对“控制对象”进行自动控制和自动调节的控制方式，如生产过程化、过程仿真、过程控制等。这属于计算机应用中的________。
计算机控制系统作业参考答案
《计算机控制系统》作业参考答案 作业一 第一章 1.1什么是计算机控制系统？画出典型计算机控制系统的方框图。 答：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,既:用算机代替模拟控 制装置,对被控对象进行调节和控制. 控制系统中的计算机是由硬件和软件两部分组成的.硬件部分: 计算机控制系统的硬件主要是由主机、外部设备、过程输入输出设备组成; 软件部分: 软件是各种程序的统称，通常分为系统软件和应用软件。 1.2.计算机控制系统有哪几种典型的类型？各有什么特点。 答：计算机控制系统系统一般可分为四种类型： ①数据处理、操作指导控制系统；计算机对被控对象不起直接控制作用,计算机对传感器产生的参数巡回检测、处理、分析、记录和越限报警，由此可以预报控制对象的运行趋势。 ②直接数字控制系统；一台计算机可以代替多台模拟调节器的功能，除了能实现PID 调节规律外, 还能实现多回路串级控制、前馈控制、纯滞后补偿控制、多变量解藕控制，以及自适应、自学习,最优控制等复杂的控制。 ③监督计算机控制系统；它是由两级计算机控制系统：第一级DDC 计算机, 完成直接数字控制功能；第二级SCC 计算机根据生产过程提供的数据和数学模型进行必要的运算，给DDC 计算机提供最佳给定值和最优控制量等。 ④分布式计算机控制系统。以微处理机为核心的基本控制单元，经高速数据通道与上一级监督计算机和CRT 操作站相连。 1.3.计算机控制系统与连续控制系统主要区别是什么？计算机控制系统有哪些优点？ 答：计算机控制系统与连续控制系统主要区别：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,既:用计算机代替模拟控制装置,对被控对象进行调节和控制。 与采用模拟调节器组成的控制系统相比较，计算机控制系统具有以下的优点： (1)控制规律灵活，可以在线修改。(2)可以实现复杂的控制规律，提高系统的性能指标. (3)抗干扰能力强，稳定性好。 (4)可以得到比较高的控制精度。 (5)能同时控制多个回路，一机多用，性能价格比高。 (6)便于实现控制、管理与通信相结合，提高工厂企业生产的自动化程度. (7)促进制造系统向着自动化、集成化、智能化发展。 图1.3-2 典型的数字控制系统 给定
计算机的主要应用领域如下
作业一 1、计算机的主要应用领域如下： 1.科学计算(或数值计算) 2.数据处理(或信息处理)数据处理从简单到复杂已经历了三个发 展阶段，它们是：①电子数据处理(Electronic Data Processing,简称EDP),②管理信息系统(Management Information System,简称MIS),③决策支持系统(Decision Support System,简称DSS), 3.辅助技术(或计算机辅助设计与制造)⑴计算机辅助设 计(Computer Aided Design,简称CAD) ⑵计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing,简称CAM)⑶计算机辅助教学(Computer Aided Instruction,简称CAI) 4.过程控制(或实时控制) 5.人工智能(或智能模拟) 6.网络应用。 当前，计算机的发展表现为四种趋向：巨型化、微型化、网络化和智能化。 2、什么是指令：指令由操作码和操作数构成，分别表示何种操作和存储地址。而程序则是：程序是可以连续执行,并能够完成一定任务的一条条指令的集合。它是人与机器之间进行交流的语言。程序主要是原代码文件,有了程序才有软件。 3、操作系统的地位：其他软件的支撑环境 操作系统的作用： 用户角度：用户与计算机硬件系统之间接口 资源管理角度：计算机资源的管理者，处理机管理、存储器管理、I/O设备管理、文件管理 4、(1)标题栏位于窗口的顶部。通常用于显示应用程序或打开文档的名称。(2)控制菜单图标位于窗口的左上角。它的功能包括在一个下拉菜单中。即还原、移动、大小、最小化、最大化和关闭等。 (3)最小化按钮位于标题栏的右端。单击该按钮，可将窗口缩小为任务栏中的一个按钮。 (4)最大化按钮位于标题栏的右端。无论当前窗口多大，用鼠标器单击最大化按
计算机应用领域论文
计算机应用领域论文 摘要：随着时代的不断发展，时代也在使我国教育事业的不断改革，在改革的过程中，更多的学校开始注重计算机应用基础课程的 重要性。随之而来的就是对于计算机应用基础这门课程究竟要用什 么样的教学模式才能让学生接受。带着这样的疑问，我们通过不断 地实践改革教学方式方法，通过不断地改革去探究更新的教学研究 方法，让计算机基础应用这门课程变得有实际的意义，根据详细的 教学模式构建一个教学目标。 关键词：中职学校;计算机应用基础;教学模式构建 前言 计算机应用基础课程是新时代的驱使下在教学改革的前提下，现阶段学校面对所有学生开设的一门课程，目的是要培养学生计算机 的基础应用能力，而在现阶段我们的教学方法还不是很完善，教学 目标还不是很明确，很多学生也意识不到计算机应用课程的重要性 和意义所在。其实，在职业学校计算机课程更加重要，中职老师的 任务是要通过教学方法的改革教会学生什么是“计算机应用基础”，让学生意识到计算机在我们生活中的重要性。 一、现阶段教学方面存在的问题 (一)学校老师学生都不重视课程。现阶段，很多中等教育职业学校都会出现计算机课程的开设，但是也有很大一部分的学校对计算 机应用基础课程的重视度不够，老师们只是负责把课讲完，并没有 注意学生是否领略到了知识的重要性。而且，很多学校自身对课程 就不是很重视。采用大课堂、多专业，学生人数多的可达一百人左右，这样的多专业统一教学，并不能满足对所有学生都能重视，很 多学生对课程浑水摸鱼。学校对课程的安排一般是一周两节或两周 两节，这就从根本上出现了学校、老师、学生都不重视计算机基础 应用课的现象出现[1]。
(二)学生程度不同。老师们没有意识到学生的受教育程度不统一，很多学生在还没上职业学校之前，在之前的学校受到过相应的教育，也有很多学生在来职业学校就读时没接触过计算机基础课。这就出 现了大课堂上学生们水平不统一，学习进度不一样，老师课堂管理 不严格，很多学生就放弃了学习计算机应用基础课，有的学生跟不 上老师，有的学生觉得课程过于简单，学生的积极性无法调动，课 程兴趣低，甚至出现不听讲、在课堂做与课堂无关的事、逃课、旷 课的现象出现，考试敷衍而过。[2] (三)教师专业素质低，教学方法陈旧。很多在中职教授计算机的老师都不是计算机专业的老师，很多老师只是比较了解计算机应用 课程，知识点讲的也不到位，对于课程也没有很详细的教学方法， 在老师和学生之间没有特别专业的沟通，很多学生的提问老师无法 回答。对于计算机专业的老师也会出现，教学方法跟不上时代的潮流，教学方法过于陈旧，对学生来说，课堂枯燥无味，课程知识成 分少，根本没有体现出计算机基础课的实际意义[3]。 二、构建一个完善的教学目标 要想从根本上改变现阶段的教学出现的问题，无论从学校还是从老师，都要先建立起一个完善的教学体系，构建一个完善的教学目标，对计算机应用基础课做到真正的重视。学校要重新规划计算机 应用基础课授课的老师群体、做好科学的课程安排，在学校的带领下，老师要做到重视学生的知识程度，从根本上做到把教学内容与 教学目标相结合，通过课程提高学生的综合素质，通过教学课程的 实践，不断地完善教学的方式、方法。将计算机应用基础课与学生 们的专业紧密联合，以此告知学生们计算机应用基础课的重要性[4]。 三、具体的教学模式构建的方法 (一)构建基础课程。计算机应用基础课程的开设，从根本意义上讲，是为了提高现阶段职业学校学生的基础能力和实际运用能力， 所以基础课程的构建就显得尤为重要。首先根据全国计算机考试大 纲的要求，对常用软件和基本的数据库技术进行教学安排。还要注 意的是，现阶段很多的计算机教材内容并不是很完善，根据现阶段
计算机控制系统课后习题附标准答案
1 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：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优
化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。 (2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。 (3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。 (4)检测与执行机构 a.测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量，例如热电偶把温度转换成mV信号；压力变送器可以把压力转换变为电信号，这些信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信号(0～5V或4～20mA)后，再送入微机。 b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。例如，在温度控制系统中，微机根据温度的误差计算出相应的控制量，输出给执行机构(调节阀)来控制进入加热炉的煤气(或油)量以实现预期的温度值。常用的执行机构有电动、液动和气动等控制形式，也有的采用马达、步进电机及可控硅元件等进行控制。 4.微型计算机控制系统软件有什么作用？说出各部分软件的作用。 软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进行的，因此说软件是微机系统的中枢神经。就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。 (1)系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。对用户来说，系统软件只是作为开发应用软件的工具，是不需要自己设计的。系统软件包括： a.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等； b.诊断系统：指的是调节程序及故障诊断程序； c.开发系统：包括各种程序设计语言、语言处理程序(编译程序)、服务程序(装 2
计算机控制系统的发展历程
浅谈计算机控制系统的发展 摘要：论述了计算机控制系统的发展历史及发展趋势，分析了计算机控制系统的组成部分及其特点。并且对当前计算机系统的发展情况做出评价。 关键词：计算机控制系统发展 1 引言 计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制计算机）来实现工业过程自动控制的系统，并且是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起而应运产生的综合控制系统，它紧密依赖于最新发展的计算机技术、网络通信技术和控制技术,在计算机参与工业系统控制的历史长河中扮演了重要的角色。 2 计算机控制系统的发展情况 在60 年代,控制领域中就引入了计算机。当时计算机的作用是控制调节器 的设定点，具体的控制则由电子调节器来执行, 这种系统称作是计算机监控系统。这种系统的调节器主要是采用了模拟调节器。系统中既有计算机又有调节器，系统复杂，投资又大。在60 年代末期出现了用一台计算机直接控制一个机组或一个车间的控制系统，简称集中控制系统，集中控制系统在计算机控制系统的发展过程中起到了积极作用。在这种控制系统中, 计算机不但完成操作处理,还可直接根据给定值、过程变量和过程中其它测量值，通过PID运算，实现对执行机构的控制, 以使被控量达到理想的工作状态。这种控制系统即常说的直接数字控制( DDC) 系统。计算机DDC 控制的基本思想是使用一台计算机代替若干个调节控制回路功能。最初发展时希望能够至少可以控制50个回路以上，这在当时对小规模、自动化程度不高的系统，特别是对具有大量顺序控制和逻辑判断操作的控制系统来说收到了良好的效果。 由于整个系统中只有一台计算机, 因而控制集中，便于各种运算的集中处理，各通道或回路间的耦合关系在控制计算中可以得到很好的反映，同时由于系统没有分层, 所有的控制规律均可直接实现。但是，如果生产过程的复杂，在实现对几十、几百个回路的控制时，可靠性难以保证，系统的危险性过于集中，一旦计
计算机控制系统试题一答案
计算机控制系统试卷一答案 班级：姓名：学号：成绩： 一、简答题（每小题5分，共50分） 1、画出典型计算机控制系统的基本框图。 答：典型计算机控制系统的基本框图如下： 2、根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型？ 答：根据采样过程的特点，可以将采样分为以下几种类型。 (1) 周期采样 指相邻两次采样的时间间隔相等，也称为普通采样。 (2) 同步采样 如果一个系统中有多个采样开关，它们的采样周期相同且同时进行采样，则称为同步采样。 (3) 非同步采样 如果一个系统中有多个采样开关，它们的采样周期相同但不同时开闭，则称为非同步采样。 (4) 多速采样 如果一个系统中有多个采样开关，每个采样开关都是周期采样的，但它们的采样周期不相同，则称多速采样。 (5) 随机采样 若相邻两次采样的时间间隔不相等，则称为随机采样。 3、简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。 答：(1)比例调节器：比例调节器对偏差是即时反应的，偏差一旦出现，调节器立即产生控制作用，使输出量朝着减小偏差的方向变化，控制作用的强弱取决于比例系数K P。比例调节器虽然简单快速，但对于系统响应为有限值的控制对象存在静差。加大比例系数K P可以减小静差，但是K P过大时，会使系统的动态质量变坏，引起输出量
振荡，甚至导致闭环系统不稳定。 (2)积分调节器：为了消除在比例调节中的残余静差，可在比例调节的基础上加入积分调节。积分调节具有累积成分，只要偏差e不为零，它将通过累积作用影响控制量u，从而减小偏差，直到偏差为零。积分时间常数T I大，则积分作用弱，反之强。增大T I将减慢消除静差的过程，但可减小超调，提高稳定性。引入积分调节的代价是降低系统的快速性。 (3)微分调节器：为加快控制过程，有必要在偏差出现或变化的瞬间，按偏差变化的趋向进行控制，使偏差消灭在萌芽状态，这就是微分调节的原理。微分作用的加入将有助于减小超调，克服振荡，使系统趋于稳定。 4、采样保持器LF398工作原理图如下图，试分析其工作原理。 答：LF398的电路原理：放大器A2作为比较器来控制开关K的通断，若IN+的电压高于IN-的电压，则K闭合，由A1、A3组成跟随器，并向C H端外接的保持电容充电；IN+的电压低于IN-的电压时，则K断开，外接电容保持K断开时刻的电压，并经A3组成的跟随器输出至Aout。 5、线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？ 答：线性离散控制系统稳定的充要条件是：闭环系统特征方程的所有根的模｜z i｜<1，即闭环脉冲传递函数的极点均位于z平面的单位圆内。 6、为什么会出现比例和微分饱和现象？ 答：当给定值发生很大跃变时，在PID增量控制算法中的比例部分和微分部分计算出的控制增量可能比较大(由于积分项的系数一般小得多，所以积分部分的增量相对比较小)。如果该计算值超过了执行元件所允许的最大限度，那么，控制作用必然不如应有的计算值理想，
计算机应用基础复习主要知识点
计算机应用基础复习主 要知识点 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
第一章计算机概述 知识点： 1、计算机发展阶段 1、计算机的发展经历了哪几代各代计算机分别采用什么电子元件 2、计算机的几个主要应用领域。 3、计算机的发展有哪几种趋势请简要阐述。 2、数制：数制间的转换 例如： 1011011.01Ｂ转换成十进制的数。 186.25D转换成二进制并表示出来。 分别转换成八进制和十六进制。 3、硬件知识： 计算机硬件组成结构——冯.诺依曼原理 例如：硬件的五大组成部分 存储器——内存的分类及各自的特点、内存与外存的区别 例如：ROM、RAM的名称，特点 4、数据存储单位 例如： 计算机位、字节、字长的含义。 下列单位的换算关系 BIT BYTE KB MB GB TB 第三章操作系统 知识点：
1、操作系统的概念及功能 2、在Windows XP中，关闭窗口的方法有哪些 3、桌面常用图标及其作用。 4、文件名的组成及文件路径 例如：文件路径“E:\Work\Computer\论文.doc”所表示的意思 5、快捷键（复制、粘贴、剪贴、保存）。 6、在桌面创建程序快捷方式的步骤。 7、去掉文件或文件夹的隐藏属性的步骤。 8、windows操作系统中窗口和对话框的区别。 第四章 word 知识点： 1、Word文档有哪几种视图方式 2、在word中插入艺术字的操作步骤。 3、在word中实现上标、下标的操作步骤。 例如：在Word中输入2 a的步骤。 2 4、在word中实现分数输入的操作步骤。 1 例如：怎么样在Word中输入 2 5、利用word软件建立表格的几种方式。 第五章 excel 知识点： 1、EXCEL中，工作簿、工作表、单元格之间有什么关系 2、什么是条件格式如何设置 3、分类汇总的一般步骤。
微机控制技术的发展概况及趋势知识分享
微机控制技术的发展概况及趋势 微机控制技术是以微型计算机作为机电一体化的控制器，结合微型计算机的工作原理和接口设计，相应的控制硬件和软件以及它们的配合，实现对控制对象的控制的一门技术。它的发展离不开自动控制理论和计算机技术的发展，随着科学技术的发展，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。 本文从计算机控制系统的发展历史，我国工业控制机及系统的发展应用，计算机控制系统的发展趋势，这几个方面来阐述微机控制技术的发展概况及相关趋势。 计算机控制系统在60年代引入控制领域当时计算机是控制调节器的设定点, 具体的控制则由电子调节器来执行, 这种系统称为计算机监控系统。在60 年代末期出现了用一台计算机直接控制一个机组或一个车间的控制系统,简称集中控制系统。这种控制系统即常说的直接数字控制(DDC)系统。计算机DDC 控制的基本思想是使用一台计算机代替若干个调节控制回路功能。这个控制系统由于只有一台计算机而且没有分层，所以非常有利于集中控制盒运算的集中处理，并且能得到很好的反映，并且，各个控制规律都可以直接实现。但是，如果生产过程复杂，则该系统的可靠性就很难保证了。系统的危险性过于集中, 一旦计算机发生故障, 整个系统就会停顿。[7] 70 年代随着电子技术的飞速发展,随着大规模集成电路的出现和发展, 集散控制系统（DCS）出现，之后在此基础上，随着生产发展的需要而产生了一种更新一代的控制系统，即分布式控制系统。典型的集散控制系统具有两层网络结构下层负责完成各种现场级的控制任务,上层负责完成各种管理、决策和协调任务。 90年代以来，随着各个学科的发展和交叉融合，随着现代大型工业生产自动化的不断兴起, 利用计算机网络作为控制工具的综合性控制系统，计算机集成系统（CIPS）应运而生。它紧密依赖于最新发展的计算机技术、网络通信技术和控制技术，并且终将成为未来控制系统的发展趋势。 我国工业控制发展的道路是比较曲折的，20世纪80年代末到90年代初，我国市场上大都是首先引进了成套设备，在引进成套设备的同时相继引进了各种工控系统，来填充国内在这方面的不足，90年代后，在我国一批科学家的带领下，我国逐渐有了自己设计的控制系统和装置，建立自己的实验室，生产出属于自己版权的产品，然后在原有技术的基础上进行二次开发和应用，从1997年开始，大陆本土的IPC厂商开始进入该市场，IPC也随之发展成了中国第二代主流工控机技术。[1] 目前国内的工控机供应渠道主要来源于中国台湾及内地的厂商，国外的产品（例如RADISYS、ROCKWELL、INTEL等）经过几年的市场拼杀后，由于成本高、价格高、服务难，现已完全退出国内市场。目前，国内的IT业研发、加工技术力量不断提升；各类芯片和各类器件、生产设备在国际市场基本可平等选购；软件资源的可移植性可节省大量的人力、物力。在这些有利条件下，国内一些厂商抓住机会快速崛起，利用本土综合竞争优势逐步将国外品牌挤出国内工控市场。某些企业以每年超过100%的资产增长速度，鼎立于国内的工控市场，而且
大数据三大应用领域
大数据在企业商业智能、公共服务和市场营销三个领域拥有巨大的应用潜力和商机。 今天，大数据似乎成了万灵药，从总统竞选到奥斯卡颁奖、从web安全到灾难预测，正如那句俗语： “当你手里有了锤子，什么都看上去像钉子。 ”当IT经理成功部署一套Hadoop系统后，任何事看上去都与大数据有关（事实也是如此）。 类似的事情在云计算的普及中也出现过，一开始大家认为所有的IT都可以搬到云端，而现实是我们依然需要虚拟化技术和基础设施。 对于大数据来说，如果IT经理们初期不能正确选择应用领域，有可能会导致达不到期望值，招致麻烦。 其实，综合来看，未来几年大数据在商业智能、政府服务和市场营销三个领域的应用非常值得看好，大多数大数据案例和预算将发生在这三个领域。 商业智能过去几十年，分析师们都依赖来自Hyperion、Microstrategy和Cognos的BI产品分析海量数据并生成报告。 数据仓库和BI工具能够很好地回答类似这样的问题： “某某人本季度的销售业绩是多少？”（基于结构化数据），但如果涉及决策和规划方面的问题，由于不能快速处理非结构化数据，传统的BI会非常吃力和昂贵。 大多数传统BI工具都受到以下两个方面的局限： 首先，它们都是“预设-抓取”工具，由分析师预先确定收集什么数据用于分析。 其次，它们都专注于报告“已知的未知”（Known unknowns），也就是我们知道问题是什么，然后去找答案。
（而大数据会给出一些未知的未知，也就是你没有想到的一些问题的结果）传统BI工具主要用于企业运营，侧重于成本控制和计划执行报告。 而大数据技术最主要的功能/应用是ETL（Extract、Transform、Load）。 将近80%的Hadoop应用都与ETL有关，例如在导入Vertica这样的分析数据库之前对日志文件或传感器数据的处理。 今天计算和存储硬件变得非常便宜，配合大量的开源大数据工具，人们可以非常“奢侈”地先抓取大量数据再考虑分析命题。 可以说，低廉的计算资源正在改变我们使用数据的方式。 此外，处理性能的大幅提高（例如内存计算）使得实时互动分析更加容易实现，而“实时”和“预测”将BI带到了一个新的境界——未知的未知。 这也是大数据分析与传统BI之间最大的区别。 今天的大数据技术还处于战国时期，未来几年，随着企业间的兼并和新产品的不断推出，BI厂商们将能推出完善的，让CEO感到满意的“大数据套件”，但这并不意味着企业IT经理们的工作将受到威胁。 因为正如云计算在理想和现实间达成妥协一样，大数据也会经历类似的发展过程。 传统的BI工具将与大数据分析并存。 公共服务大数据另外一个重大的应用领域是社会和政府。 如今，数据挖掘已经能够预测疾病暴发、理解交通模型并改善教育。 今天，城市正面临预算超支、基础设施难题以及从农村和郊区涌入的大量人口。 这些都是非常紧迫的问题，而城市，也正是大数据计划的绝佳实验室。 以纽约这样的大都市为例，政府公共数据公开化、以及市民生活的高度数字化（购物、交通、医疗等）等都是大数据分析的理想对象。
计算机控制系统及应用
山东大学 本科毕业论文论文题目：计算机控制系统及应用 姓名___________ 学院____山东大学___________ 专业____电气工程及其自动化___________年级___________ 指导教师_______________ 年月日
其执行控制功能的核心部件是数字计算机，是模拟和数字部件的混合系统。有连续模拟信号之外，还有离散模拟、离散数字等多种信号形式，由于计算机控制系统中除了包含连续信号外，在连续控制系统在本质上有许多不同，修改一个控制规律，只需修改软件，便于实现复杂的控制规律和对控制方案进行在线修改具有很大灵活性和适应性，具有高速的运算能力，一个控制器经常可以采用分时控制的方式而同时控制多个回路，采用计算机控制，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。 关键词：计算机控制技术、系统、应用
目录 第一章计算机控制技术的概述--------------------------------------------------------------------------5 1、计算机控制的概念------------------------------------------------------5 2、计算机控制系统--------------------------------------------------------5 3、计算机控制系统的控制过程----------------------------------------------5 4、计算机控制系统的特点--------------------------------------------------6 5、计算机控制系统的组成--------------------------------------------------6 第二章计算机控制系统的典型应用方式--------------------------------------------------------------8 1、操作指导控制系统------------------------------------------------------8 2、直接数字控制系统（DDC）-------------------------------------------------8 3、监督控制系统（SCC）-----------------------------------------------------9 4、分散控制系统（DCS）----------------------------------------------------16 5、现场总线控制系统（FCS）------------------------------------------------16 第三章工业控制机 ---------------------------------------------------------------------------------------11 1、工业控制机的特点-----------------------------------------------------11 2、典型工业控制机介绍---------------------------------------------------12 第四章实例说明-------------------------------------------------------------------------------------------13
计算机控制系统复习题答案 (1)
《计算机控制系统》课程复习题答案 一、知识点：计算机控制系统的基本概念。具体为 了解计算机控制系统与生产自动化的关系；掌握计算机控制系统的组成和计算机控制系统的主要特性；理解计算机控制系统的分类和发展趋势。 回答题： 1.画出典型计算机控制系统的基本框图； 答：典型计算机控制系统的基本框图如下： 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.简述计算机控制系统的组成； 答：计算机控制系统由计算机系统和被控对象组成，计算机系统又由硬件和软件组成。 4.简述计算机控制系统的特点； 答：计算机控制系统与连续控制系统相比，具有以下特点： ⑴计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。 ⑵计算机控制系统修改控制规律，只需修改程序，一般不对硬件电路进行改动，因此具有很大的灵活性和适应性。 ⑶能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。 ⑷计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。 ⑸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。 ⑹采用计算机控制，便于实现控制与管理一体化。 5.简述计算机控制系统的类型。 答：（1）操作指导控制系统； （2）直接数字控制系统； （3）监督计算机控制系统 （4）分级计算机控制系统 二、知识点：计算机控制系统的硬件基础。具体为 了解计算机控制系统的过程通道与接口；掌握采样和保持电路的原理和典型芯片的应用，掌握输入/输出接口电路：并行接口、串行接口、A/D和D/A的使用方法，能根据控制系统的要求选择控制用计算机系统。 回答题： 1.给出多通道复用一个A/D转换器的原理示意图。 2.给出多通道复用一个D/A转换器的原理示意图。 3.例举三种以上典型的三端输出电压固定式集成稳压器。 答：W78系列,如W7805、7812、7824等；W79系列，如W7805、7812、7824等 4.使用光电隔离器件时，如何做到器件两侧的电气被彻底隔离？ 答：光电隔离器件两侧的供电电源必须完全隔离。 5.说明隔离电源的基本作用。 答：为了实施隔离技术，隔离电源可以为被隔离的各个部分提供独立的或相互隔离的电源供电，以切断各个部分间的电路联系。 6.什么是采样或采样过程？
计算机的应用领域
计算机的应用领域 近年来，计算机技术得到了飞跃发展，超级并行计算机技术、高速网络技术、多媒体技术、人工智能技术等相互渗透，改变了人们使用计算机的方式，从而使计算机几乎渗透到人类生产和生活的各个领域，对工业和农业都有极其重要的影响。计算机的应用领域已渗透到社会的各行各业，正在改变着传统的工作、学习和生活方式，推动着社会的发展。计算机的主要应用领域有以下6大方面。 1.科学计算(或数值计算) 科学计算是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。在现代科学技术工作中，科学计算问题是大量的和复杂的。利用计算机的高速计算、大存储容量和连续运算的能力，可以实现人工无法解决的各种科学计算问题。 例如，建筑设计中为了确定构件尺寸，通过弹性力学导出一系列复杂方程，长期以来由于计算方法跟不上而一直无法求解。而计算机不但能求解这类方程，并且引起弹性理论上的一次突破，出现了有限单元法。 2.数据处理(或信息处理) 数据处理是指对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称。据统计，80％以上的计算机主要用于数据处理，这类工作量大面宽，决定了计算机应用的主导方向。 数据处理从简单到复杂已经历了三个发展阶段，它们是： ①电子数据处理(Electronic Data Processing,简称EDP),它是以文件系统为手段，实现一个部门内的单项管理。 ②管理信息系统(Management Information System,简称MIS),它是以数据库技术为工具，实现一个部门的全面管理，以提高工作效率。 ③决策支持系统(Decision Support System,简称DSS),它是以数据库、模型库和方法库为基础，帮助管理决策者提高决策水平，改善运营策略的正确性与有效性。 目前，数据处理已广泛地应用于办公自动化、企事业计算机辅助管理与决策、情报检索、图书管理、电影电视动画设计、会计电算化等等各行各业。信息正在形成独立的产业，多媒体技术使信息展现在人们面前的不仅是数字和文字，也有声情并茂的声音和图像信息。 3.辅助技术(或计算机辅助设计与制造)
计算机控制系统的应用及发展
目录 第一章计算机过程控制系统的应用与发展 (2) 1.1 计算机过程控制系统的发展回顾 (2) 1.2 计算机过程控制系统的分类 (2) 1.3 计算机过程控制系统国内外应用状况 (6) 1.4 计算机过程控制系统的发展趋势 (7) 第二章国内油田计算机控制系统应用软件现状及发展趋势 (8) 2.1 基于PC总线的控制系统应用软件 (8) 2.2 基于各种PLC控制系统的应用软件 (8) 2.3 中小规模的DCS控制系统组态软件 (9) 2.4 计算机控制系统应用软件的发展趋势 (9)
第一章计算机过程控制系统的应用与发展 在石油、化工、冶金、电力、轻工和建材等工业生产中连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制称为生产过程自动化。生产过程自动化是保持生产稳定、降低消耗、降低成本、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段，是20世纪科学与技术进步的特征，是工业现代化的标志。凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制就称为过程控制。过程控制系统可以分为常规仪表过程控制系统与计算机过程控制系统两大类。随着工业生产规模走向大型化、复杂化、精细化、批量化，靠仪表控制系统已很难达到生产和管理要求，计算机过程控制系统是近几十年发展起来的以计算机为核心的控制系统。 1.1 计算机过程控制系统的发展回顾 世界上第一台电子数字计算机于1946年在美国问世。经历了十多年的研究，1959年世界上第一台过程控制计算机TRW-300在美国德克萨斯的一个炼油厂正式投入运行。这项开创性工作为计算机控制技术的发展奠定了基础，从此，计算机控制技术获得了迅速的发展。 回顾工业过程的计算机控制历史，经历了以下几个8寸期： (1)起步时期(20世纪50年代)。20世纪50年代中期，有人开始研究将计算机用于工业过程控制。 (2)试验时期(20世纪60年代)。1962年，英国的帝国化学工业公司利用计算机完全代替了原来的模拟控制。 (3)推广时期(20世纪70年代。随着大规模集成电路(LSI)技术的发展，1972年生产出了微型计算机(mi—erocomputer)。其最大优点是运算速度快，可靠性高，价格便宜和体积小。 (4)成熟时期(20世纪80年代)。随着超大规模集成电路(VLSI)技术的飞速发展，使得计算机向着超小型化、软件固定化和控制智能化方向发展。80年代末，又推出了具有计算机辅助设计(CAD)、专家系统、控N*0管理融为一体的新型集散控制系统。(5)进一步发展时期(20世纪90年代)。在计算机控制系统进一步完善应用更加普及，价格不断下降的同时，功能却更加丰富，性能变得更加可靠。 1.2 计算机过程控制系统的分类 计算机控制系统的应用领域非常厂泛，计算机可以控制单个电机、阀门，也可以控制管理整个工厂企业；控制方式可以是单回路控制，也可以是复杂的多变量解耦控制、自适应控制、最优控制乃至智能控制。因而，它的分类方法也是多样的，可以按照被控参数、设定值的形式进行分类，也可以按照控制装置结构类型、被控对象的特点和要求及控制功能的类型进行分类，还可以按照系统功能、控制规律和控制方式进行分类。常用的是按照系统功能分类。
计算机控制技术的发展及趋势
计算机控制技术的发展及趋势 张赟枫 自动化1304 0901130425 一、计算机控制技术的发展 1、第一代工业计算机控制技术 第一代工控机技术起源于20世纪80年代初期，盛行于80 年代末和90年代初期，到90年代末期逐渐淡出工控机市场，其标志性产品是STD总线工控机。STD总线最早是由美国Pro-Log公司和Mostek公司作为工业标准而制定的8位工业I/O总线，随后发展成16位总线，统称为STD80，后被国际标准化组织吸收，成为IEEE961标准。国际上主要的STD总线工控机制造商有Pro- Log、Winsystems、Ziatech等，而国内企业主要有北京康拓公司和北京工业大学等。STD总线工控机是机笼式安装结构，具有标准化、开放式、模块化、组合化、尺寸小、成本低、PC兼容等特点，并且设计、开发、调试简单，得到了当时急需用廉价而可靠的计算机来改造和提升传统产业的中小企业的广泛欢迎和采用，国内的总安装容量接近20万套，在中国工控机发展史上留下了辉煌的一页。 2、第二代工业计算机控制技术 1981年8月12日IBM公司正式推出了IBM PC机，震动了世界，也获得了极大成功。随后PC机借助于规模化的硬件资源、丰富的商业化软件资源和普及化的人才资源，于80年代末期开始进军工业控制机市场。美国著名杂志《CONTROL ENGINERRING》在当时就预测“90年代是工业IPC的时代，全世界近65%的工业计算机将使用IPC，并继续以每年21%的速度增长”。历史的发展已经证明了这个论断的正确性。IPC在中国的发展大致可以分为三个阶段：第一阶段是从20世纪80年代末到90年代初，这时市场上主要是国外品牌的昂贵产品。 90年代末期，ISA总线技术逐渐淘汰，PCI总线技术开始在IPC中占主导地位，使IPC工控机得以继续发展。但由于IPC工控机的结构和金手指连接器的 限制，使其难以从根本上解决散热和抗振动等恶劣环境适应性问题，IPC开始逐渐从高可靠性应用的工业过程控制、电力自动化系统以及电信等领域退出，向管理信息化领域转移，取而代之的是以CompactPCI总线工控机为核心的第三代工控机技术。值得一提的是，IPC工控机开创了一个崭新的PC-based时代，对工业自动化和信息化技术的发展产生了深远的影响。 3、迅速发展和普及的第三代工控机技术 PCI总线技术的发展、市场的需求以及IPC工控机的局限性，促进了新技术的诞生。作为新一代主流工控机技术，CompactPCI工控机标准于1997年发布之初就倍受业界瞩目。相对于以往的STD和IPC，它具有开放性、良好的散热性、高稳定性、高可靠性及可热插拔等特点，非常适合于工业现场和信息产业基础设备的应用，被众多业内人士认为是继STD和IPC之后的第三代工控机的技术标准。采用模块化的CompactPCI总线工控机技术开发产品，可以缩短开发时间、降低