计算机控制系统复习题答案.doc

根据给定文件的信息，我们可以总结出以下几个主要的知识点： ### 一、计算机控制系统的概念及其特点 #### 1. 计算机控制系统的定义 计算机控制系统是指利用计算机作为核心控制器来实现对工业过程或者机械装置的自动控制的一种系统。这种系统能够通过软件编程实现灵活的控制策略，并具有很高的精度和可靠性。 #### 2. 计算机控制系统与生产自动化的关系 计算机控制系统是现代生产自动化的核心组成部分。它不仅能够实现精确控制，还能进行数据收集、处理和分析，从而优化生产过程，提高生产效率和产品质量。 #### 3. 计算机控制系统的组成 - **计算机系统**：包括硬件（CPU、存储器等）和软件。 - **被控对象**：实际需要控制的对象或过程。 - **输入/输出接口**：用于连接计算机与外部设备的接口，例如A/D转换器、D/A转换器等。 - **传感器**：用于获取被控对象的状态信息。 - **执行器**：根据计算机的指令对被控对象进行操作。 #### 4. 计算机控制系统的主要特性 - **混合系统**：计算机控制系统通常是一个模拟和数字信号混合的系统。 - **灵活性**：通过修改软件即可改变控制逻辑，无需改变硬件。 - **复杂控制规律**：能够实现较为复杂的控制算法。 - **离散控制**：相对于连续控制而言，计算机控制系统是基于采样数据进行控制的。 - **分时控制**：一个控制器可以同时控制多个回路。 - **控制与管理一体化**：易于实现数据管理和决策支持功能。 ### 二、计算机控制系统的硬件基础 #### 1. 过程通道与接口 - **过程通道**：用于连接计算机与实际物理环境之间的通道，包括输入通道和输出通道。 - **接口**：确保计算机与外部设备之间的信号匹配，包括A/D转换器、D/A转换器、并行接口、串行接口等。 #### 2. 采样和保持电路 - **采样**：从连续信号中提取离散的时间样本。 - **保持**：在两个采样点之间保持最后一个采样值不变。 - **典型芯片**：AD转换器（如ADC0809）、DA转换器（如DAC0832）等。 #### 3. 输入/输出接口电路 - **并行接口**：数据以并行方式传输。 - **串行接口**：数据以串行方式传输。 - **A/D和D/A转换器**：用于模拟信号和数字信号之间的转换。 #### 4. 信号形式 - **连续信号**：随时间连续变化的信号。 - **模拟信号**：幅值随时间连续变化的信号。 - **离散信号**：时间上离散的信号。 - **采样信号**：通过对连续信号采样得到的信号。 - **数字信号**：时间和幅值均为离散的信号。 ### 三、数字控制器的设计方法 #### 1. 模拟化设计方法 - **模拟控制器**：首先设计模拟控制器，再将其转化为数字控制器。 - **数字PID控制器**：比例（P）、积分（I）、微分（D）控制组合，是最常用的控制算法之一。 - **存在问题**：数字PID控制器在实际应用中可能会遇到稳定性问题、振荡等问题。 - **改进方法**：通过调整PID参数、引入滤波器等方式来优化控制性能。 通过以上知识点的学习，我们可以更深入地理解计算机控制系统的理论基础及其在实际工程中的应用，这对于从事自动化、电子工程等相关领域的技术人员来说是非常重要的。