计算机控制系统课后习题答案.doc

计算机控制系统是一种利用计算机技术进行控制的系统，它集成了数据采集、实时计算、实时控制以及实时管理等功能。在这样的系统中，计算机作为核心组件，通过接口与其他部件交互，实现对生产过程的有效控制。 一个基本的计算机控制系统通常由以下几个部分构成： 1. 主机：主机是系统的心脏，它运行控制软件并处理来自被控对象的数据，同时发出控制指令。主机通过接口与系统其他部分通信，进行实时检测和处理。 2. 输入输出通道：这是系统与生产过程之间信息交换的桥梁。它包括数据的输入（如传感器读数）和输出（如控制信号）。 3. 外部设备：包括人机交互设备，如操作台、键盘、显示器，以及输入输出设备如磁盘驱动器，用于存储和传输数据。 4. 生产过程装置：包括测量变送单元（用于检测参数）和执行机构（执行控制指令），它们直接与实际生产过程互动。 计算机控制系统的工作过程通常分为以下步骤： 1. 实时数据采样：系统持续不断地收集来自生产过程的实时数据。 2. 实时计算控制量：主机根据采集的数据进行计算，决定合适的控制策略。 3. 实时控制：主机将计算出的控制信号通过输出通道发送给执行机构，调整生产过程。 4. 实时管理：系统同时管理多个控制任务，确保整个控制系统的高效运行。 计算机控制系统的软件通常包括： 1. 系统软件：如操作系统、诊断系统和开发系统，负责管理和维护计算机硬件，以及提供编程和调试工具。 2. 应用软件：由用户根据特定需求定制的程序，包括过程监视、控制计算和信息管理等功能。 计算机控制系统的特点包括： 1. 灵活的控制规律实现：可以通过修改软件轻松改变控制策略。 2. 高控制精度：计算机可以精确处理和计算数据，提高控制精度。 3. 高效率：快速处理大量数据，提高生产效率。 4. 集中操作和显示：方便监控和操作整个系统。 5. 分级控制与整体优化：能够实现不同层次的控制，并优化整个系统的性能。 6. 采样延时：虽然存在采样和转换时间，但通过优化设计可以减小影响。 计算机控制系统的类型有： 1. 操作指导控制系统（OGC）：提供操作指导和决策建议。 2. 直接数字控制系统（DDC）：直接控制生产过程。 3. 监视计算机控制系统（SCC）：监控和记录生产状态。 4. 分布式控制系统（DCS）：在多个地点分散控制，提高灵活性和可靠性。 过程通道是连接计算机和生产过程的信息通道，分为数字量和模拟量两种。数字量过程通道包括数字量输入和输出，用于处理开关信号。模拟量过程通道涉及连续变化的信号，通常包含信号调理、多路转换、采样保持和A/D转换等环节，确保准确地转换模拟信号为数字信号。 理想的多路开关要求具有高开路电阻和低导通电阻，快速切换，低噪音，长寿命且工作可靠，以减少信号损失和确保数据传输的准确性。