《計算機(jī)控制系統(tǒng)》課后題答案-劉建昌等科學(xué)出版社

1、1第一章第一章計算機(jī)控制系統(tǒng)概述計算機(jī)控制系統(tǒng)概述習(xí)題與思考題習(xí)題與思考題1.1什么是計算機(jī)控制系統(tǒng)？計算機(jī)控制系統(tǒng)較模擬系統(tǒng)有何優(yōu)點？舉例說明。什么是計算機(jī)控制系統(tǒng)？計算機(jī)控制系統(tǒng)較模擬系統(tǒng)有何優(yōu)點？舉例說明。解答：解答：由計算機(jī)參與并作為核心環(huán)節(jié)的自動控制系統(tǒng)，被稱為計算機(jī)控制系統(tǒng)。與模擬系統(tǒng)相比，計算機(jī)控制系統(tǒng)具有設(shè)計和控制靈活，能實現(xiàn)集中監(jiān)視和操作，能實現(xiàn)綜合控制，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點。例如，典型的電阻爐爐溫計算機(jī)控制系

2、統(tǒng)，如下圖所示：爐溫計算機(jī)控制系統(tǒng)工作過程如下：電阻爐溫度這一物理量經(jīng)過熱電偶檢測后，變成電信號（毫伏級），再經(jīng)變送器變成標(biāo)準(zhǔn)信號（15V或420mA）從現(xiàn)場進(jìn)入控制室；經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器采樣后變成數(shù)字信號進(jìn)入計算機(jī)，與計算機(jī)內(nèi)部的溫度給定比較，得到偏差信號，該信號經(jīng)過計算機(jī)內(nèi)部的應(yīng)用軟件，即控制算法運算后得到一個控制信號的數(shù)字量，再經(jīng)由DA轉(zhuǎn)換器將該數(shù)字量控制信號轉(zhuǎn)換成模擬量；控制信號模擬量作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)觸發(fā)器，進(jìn)而控制雙向晶閘管對交流電壓

3、（220V）進(jìn)行PWM調(diào)制，達(dá)到控制加熱電阻兩端電壓的目的；電阻兩端電壓的高低決定了電阻加熱能力的大小，從而調(diào)節(jié)爐溫變化，最終達(dá)到計算機(jī)內(nèi)部的給定溫度。由于計算機(jī)控制系統(tǒng)中，數(shù)字控制器的控制算法是通過編程的方法來實現(xiàn)的，所以很容易實現(xiàn)多種控制算法，修改控制算法的參數(shù)也比較方便。還可以通過軟件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，這些控制軟件可以反復(fù)、多次調(diào)用。又由于計算機(jī)具有分時操作功能，可以監(jiān)視幾個或成十上百個的控制量，把生產(chǎn)過程的各個被控對象都管理起來

4、，組成一個統(tǒng)一的控制系統(tǒng)，便于集中監(jiān)視、集中操作管理。計算機(jī)控制不僅能實現(xiàn)常規(guī)的控制規(guī)律，而且由于計算機(jī)的記憶、邏輯功能和判斷功能，可以綜合生產(chǎn)的各方面情況，在環(huán)境與參數(shù)變化時，能及時進(jìn)行判斷、選擇最合適的方案進(jìn)行控制，必要時可以通過人機(jī)對話等方式進(jìn)行人工干預(yù)，這些都是傳統(tǒng)模擬控制無法勝任的。在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，可以利用程序?qū)崿F(xiàn)故障的自診斷、自修復(fù)功能，使計算機(jī)控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的可維護(hù)性。另一方面，計算機(jī)控制系統(tǒng)的控制算法是通過軟件的方

5、式來實現(xiàn)的，程序代碼存儲于計算機(jī)中，一般情況下不會因外部干擾而改變，因此計算機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾能力較強(qiáng)。因此，計算機(jī)控制系統(tǒng)具有上述優(yōu)點。1.2計算機(jī)控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的作用如何？計算機(jī)控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的作用如何？解答：解答：計算機(jī)控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)由數(shù)字控制器、DA轉(zhuǎn)換器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和被控對象、測量變送環(huán)節(jié)、采樣開關(guān)和AD轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)等組成。被控對象的物理量經(jīng)過測量變送環(huán)節(jié)變成標(biāo)準(zhǔn)信號（15V或420mA）；再經(jīng)AD

6、轉(zhuǎn)換器采樣后變成數(shù)字信號進(jìn)入計算機(jī)，計算機(jī)利用其內(nèi)部的控制算法運算后得到一個控制信號的數(shù)字量，再經(jīng)由DA轉(zhuǎn)換器將該數(shù)字量控制信號轉(zhuǎn)換成模擬量；控制信號模擬量作用31.7簡述并舉例說明內(nèi)部、外部和系統(tǒng)總線的功能。簡述并舉例說明內(nèi)部、外部和系統(tǒng)總線的功能。解答：解答：內(nèi)部總線指計算機(jī)內(nèi)部各外圍芯片與處理器之間的總線，用于芯片一級的互連，是微處理器總線的延伸，是微處理器與外部硬件接口的通路，圖1.8所示是構(gòu)成微處理器或子系統(tǒng)內(nèi)所用的并行總線。

7、內(nèi)部并行總線通常包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線三類。存儲器輸入接口電路輸出接口電路輸入設(shè)備輸出設(shè)備微處理器地址總線數(shù)據(jù)總線控制總線圖1.8內(nèi)部并行總線及組成系統(tǒng)總線指計算機(jī)中各插件板與系統(tǒng)板之間的總線（如Multibus總線、STD總線、PC總線），用于插件板一級的互連，為計算機(jī)系統(tǒng)所特有，是構(gòu)成計算機(jī)系統(tǒng)的總線。由于微處理器芯片總線驅(qū)動能力有限，所以大量的接口芯片不能直接掛在微處理器芯片上。同樣，如果存儲器芯片、IO接口芯片太多，在

8、一個印刷電路板上安排不下時，采用模塊化設(shè)計又增加了總線的負(fù)載，所以微處理器芯片與總線之間必須加上驅(qū)動器。系統(tǒng)總線及組成如圖1.10所示。信號轉(zhuǎn)換驅(qū)動存儲器模塊輸入輸出模塊微處理器計算機(jī)系統(tǒng)總線圖1.10系統(tǒng)總線及組成外部總線指計算機(jī)和計算機(jī)之間、計算機(jī)與外部其他儀表或設(shè)備之間進(jìn)行連接通信的總線。計算機(jī)作為一種設(shè)備，通過該總線和其他設(shè)備進(jìn)行信息與數(shù)據(jù)交換，它用于設(shè)備一級的互連。外部總線通常通過總線控制器掛接在系統(tǒng)總線上，外部總線及組成如圖