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计算机控制系统课后题-刘建昌等科学出版社

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第一章计算机控制系统概述习题与思考题1.1 什么是计算机控制系统?计算机控制系统较模拟系统有何优点?举例说明。解答: 由计算机参与并作为核心环节的自动控制系统,被称为计算机控制系统。与模拟系统相比, 计算机控制系统具有设计和控制灵活,能实现集中监视和操作,能实现综合控制,可靠性高,抗干扰能力强等优点。例如,典型的电阻炉炉温计算机控制系统,如下图所示:炉温计算机控制系统工作过程如下:电阻炉温度这一物理量经过热电偶检测后,变成电信号(毫伏级) ,再经变送器变成标准信号(1-5V 或 4-20mA)从现场进入控制室;经A/D转换器采样后变成数字信号进入计算机,与计算机内部的温度给定比较,得到偏差信号, 该信号经过计算机内部的应用软件,即控制算法运算后得到一个控制信号的数字量,再经由D/A 转换器将该数字量控制信号转换成模拟量;控制信号模拟量作用于执行机构触发器,进而控制双向晶闸管对交流电压(220V)进行 PWM 调制,达到控制加热电阻两端电压的目的;电阻两端电压的高低决定了电阻加热能力的大小,从而调节炉温变化,最终达到计算机内部的给定温度。由于计算机控制系统中,数字控制器的控制算法是通过编程的方法来实现的,所以很容易实现多种控制算法, 修改控制算法的参数也比较方便。还可以通过软件的标准化和模块化,这些控制软件可以反复、多次调用。 又由于计算机具有分时操作功能,可以监视几个或成十上百个的控制量, 把生产过程的各个被控对象都管理起来,组成一个统一的控制系统,便于集中监视、 集中操作管理。 计算机控制不仅能实现常规的控制规律,而且由于计算机的记忆、逻辑功能和判断功能,可以综合生产的各方面情况,在环境与参数变化时,能及时进行判断、选择最合适的方案进行控制,必要时可以通过人机对话等方式进行人工干预,这些都是传统模拟控制无法胜任的。在计算机控制系统中,可以利用程序实现故障的自诊断、自修复功能,使计算机控制系统具有很强的可维护性。另一方面, 计算机控制系统的控制算法是通过软件的方式来实现的, 程序代码存储于计算机中,一般情况下不会因外部干扰而改变,因此计算机控制系统的抗干扰能力较强。因此,计算机控制系统具有上述优点。1.2 计算机控制系统由哪几部分组成?各部分的作用如何?解答: 计算机控制系统典型结构由数字控制器、D/A 转换器、执行机构和被控对象、测量变送环节、采样开关和A/D 转换环节等组成。被控对象的物理量经...

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