计算机控制理论答案.docx

计算机控制理论是现代工业自动化领域中的核心技术之一，它涉及到如何使用计算机系统来精确地管理和调节生产过程。在本文中，我们将深入探讨计算机控制系统的概念、组成、工作原理以及相关技术趋势。 1. 计算机数字控制系统：这是一种利用工业控制计算机进行生产过程自动控制的系统。它通常由两大部分构成——计算机部分（包括硬件、软件和网络结构）和生产过程部分。硬件系统包括主机、输入输出通道、外部设备和检测与执行机构。系统的工作流程包括实时数据采集、实时控制决策和实时控制输出。数据采集是通过测量变送装置获取被控量的实时信息，然后通过控制算法决定控制行为，并向执行机构发送控制信号以完成任务。 2. 实时、在线方式、离线方式：实时意味着系统必须在限定时间内完成输入、计算和输出，否则可能错过控制时机。在线方式即系统与生产过程直接相连并实时控制，而离线方式则不直接连接，需要人工介入进行操作。 3. 计算机数字控制系统的未来发展趋势：系统正朝着网络化、扁平化、智能化和综合化发展。网络化使得控制更灵活，扁平化简化了层级结构，智能化引入了人工智能技术，综合化则意味着系统集成更多功能。 4. 过程通道：在计算机控制系统中，有四种基本类型的通道：数字量输入/输出通道用于处理状态信号，模拟量输入/输出通道则负责转换和传递模拟信号（如温度、压力等），以适应计算机处理和控制。 5. 抗干扰技术：为了确保系统稳定运行，抗干扰措施至关重要。这包括硬件措施（如过程通道、CPU 和供电与接地技术的抗干扰策略）、软件措施（如Watchdog、电源监控和复位）以及软硬结合的方法。具体对抗各种干扰，如串模干扰和共模干扰，会采用不同技术，如滤波器、隔离、屏蔽和接地技术。 6. 采样过程、量化误差和孔径时间：采样过程是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号；量化误差是因为采样值无法精确匹配量化电平而产生的误差；孔径时间是A/D转换器完成一次转换所需的时间。采样保持器在模拟量输入通道中用于保持采样值，便于转换，但并非所有通道都必需，其使用取决于模拟信号变化频率和A/D转换速度。 7. 串模干扰和共模干扰：串模干扰是叠加在信号上的干扰，可以通过滤波器、积分器等方法抑制；共模干扰则是出现在信号两侧的干扰，通常通过隔离、屏蔽和提高共模抑制比来抑制。 总结来说，计算机控制理论是理解和优化自动化系统的关键，它涵盖了从信号处理到系统设计的各个方面。随着技术的不断进步，这些理论和实践将继续演变，以应对更复杂、更智能的自动化挑战。