《计算机数字控制技术》习题.pdf

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1、《计算机数字控制技术》习题1第一讲1、什么是计算机数字控制系统？一般由哪几部分组成？请用框图形式给出实例，并简单说明其工作原理。定义：计算机控制系统利用计算机的软件和硬件代替自动控制系统中的控制器，它以自动控制理论和计算机技术为基础，综合了计算机、自动控制和生产过程等多方面的知识。组成：算机控制系统由工业控制计算机主体（包括硬件、软件与网络结构）和被控对象两大部分组成计算机系统生产过程给定值r+偏差e执行机被控量控制器D/A·被控对象构测量元A/D变送器件图1计算机控制系统框图工作原理：计算机控制系统执

2、行控制程序的过程如下。实时数据采集：对被控参数在一定的采样间隔进行测量，并将采样结果输入计算机。实时计算：对采集到的被控参数进行处理后，按一定的预先规定的控制规律进行控制率的计算，或称决策，决定当前的控制量。实时控制：根据实时计算结果，将控制信号送往控制的执行机构。信息管理：随着网络技术和控制策略的发展，信息共享和管理也介入到控制系统中。上述测量、控制、运算、管理的过程不断重复，使整个系统能够按照一定的动态品质指标进行工作，并且对被控参数或控制设备出现的异常状态及时监督并迅速作出处理。2、实时、在线方式

3、、离线方式的含义是什么？实时是指信号的输入，计算和输出都要在一定的时间范围内完成，即计算机对输入信息以足够快的速度进行控制，超出这个时间就失去控制时机，控制也就失去意义。在线方式：在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式。离线方式：生产过程不和计算机相连且不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。3、简述计算机数字控制系统的发展趋势。计算机控制系统是测量技术、计算机技术、通信技术和控制理论的结合。由于计算机具有大量存储信息的能力、强大的逻辑判断能力及其快速运算的能力，

4、使计算机控制能够解决常规控制所不能解决的难题，能够达到常规控制达不到的优异的性能指标。计算机控制系统的发展与数字化、智能化、网络化为特征的信息技术发展密切相关，其发展前景是非常广阔。采用可编程控制器（PLC）：PLC的应用非常广泛，在冶金、机械、石化、过程控制等工业领域中均得到广泛的应用，它可以代替传统的继电器完成开关量控制，如输入、输出、定量、计数等。不仅如此，高档的PLC还可以和上位机一起构成复杂的控制系统，完成对温度、压力、流量、液位、成份等各参数的自动检测和过程控制。采用新型控制系统：比如广泛使

5、用智能调节器，采用新型的DCS和FCS等。实现最优控制：最优控制就是恰当地选择控制规律，在控制系统的工作条件不变以及某些物理条件的限制下，使得系统的某种性能指标取得最大值或最小值，即获得最好的经济效益。自适应控制：若系统本身工作条件变化的情况下，能自动地改变控制规律，使系统仍能处于最佳工作状态，其性能指标仍能取得最佳，这就是自适应控制。人工智能：人工智能是用计算机来模拟人工所从事的推理、学习、思考、规划等思维活动，来解决需人类专家才能处理的复杂问题。其中具有代表性的两个尖端领域是专家系统和机器人。模糊控

6、制：在自动控制领域中，对于难以建立数学模型、非线性和大滞后的控制对象，模糊控制技术具有很好的适应性。模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制。模糊控制是一种非线性控制，属于智能控制的范畴。预测控制：作为先进过程控制的典型代表，它的出现对复杂工业过程的优化控制产生了深刻影响，使之成为工业过程控制领域中最受青睐的先进控制算法。不仅如此，由于预测控制算法具有在不确定环境下进行优化控制的共性机理，使其应用跨越了工业过程，而延伸到航空、机电、环境、交通、网络等众多应用领域第二讲

7、1、简述计算机控制系统中过程通道的基本类型及其作用。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，它包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道。2、简述计算机控制系统抗干扰技术的基本措施。所谓干扰，就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。克服干扰的措施：硬件措施，软件措施，软硬结合的措施。串模干扰的抑制方法：如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低通滤波器来抑制高频率串模干扰；如果串模干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器来抑制低

8、频串模干扰；如果串模干扰频率落在被测信号频谱的两侧，则应用带通滤波器。一般情况下，串模干扰均比被测信号变化快，故常用二级阻容低通滤波网络作为模/数转换器的输入滤波器。当被测信号变化较快时，应相应改变网络参数，以适当减小时间常数。当尖峰型串模干扰成为主要干扰源时，用双积分式A/D转换器可以削弱串模干扰的影响。因为此类转换器是对输入信号的积分值进行测量，而不是测量信号的瞬时值。若干扰信号是周期性的而积分时间又为信号周期或信号周期的整数倍，则积分