计算机辅助技术在临床医学中的应用
计算机辅助技术在临床医学中的应用进展
【前言】
计算机辅助技术(Computer Aided Technologies）是采用计算机作为工具，将计算机用于产品的设计、制造和测试等过程的技术，辅助人们在特定应用领域内完成任务的理论、方法和技术。它包括了诸如计算机辅助设计(CAD）、计算机辅助制造(CAM）、计算机辅助教学(CAI）等各个领域。“辅助”是强调了人的主导作用，计算机和使用者构成了一个密切交互的人机系统。
计算机辅助技术在计算机的应用领域不断扩大，应用水平不断提高和计算机科学技术的快速进展情况下不断深入和拓宽发展。CAD和CAM首先在飞机、汽车和船舶等大型制造业应用中趋于成熟，发展了许多共性的技术，开发出许多可供公用的工具软件和应用软件，后来其应用逐步推广到机械、电子、轻纺和服装等产品的制造业以及建筑、土建等工程项目。同时，它的技术和方法也被推广到新的计算机辅助领域，例如计算机辅助工艺规划（CAPP）、计算机辅助测试（CAT）、计算机辅助质量控制（CAQ），以及应用计算机对制造型企业中的生产和经营活动的全过程进行总体优化组合的计算机集成制造系统（CIMS）。另外，还有用于教学和培训目的的计算机辅助教学（CAI）。
【正文】
计算机辅助设计(CAD)技术是将计算机科学、基础数学、设计理论以及设计人员的专业知识、经验．独创能力与计算机图形、图像技术、数据库技术有机地结合为一体。因此医学图像三维重建是应用计算机辅助设计(CAD)的基础．而如何将由CT或MR中获取的原始DICOM数据读取、输入并转化为计算机所接受的格式就成为该技术应用的关键。关于DICOM 数据格式，本文不作详细介绍。
自20世纪80年代末计算机辅助设计／制造(CAD／CAM)技术引入医学领域以来，被广泛应用于临床各个专业。Latamore、Vannier、Mash采用不同方式将三维技术应用在颅颌面外科．最早提出了应用三维技术进行手术设计的理念；Murphy、Kijewski利用这种技术对骨切除手术的关键角度．切除面积．以及关节表面的连贯性进行评估，发现术中的所见与三维成像有很高的吻合率．根据三维重建图像选择的假体适应性好．术中无需塑形或简单塑形即可顺利植入缺损部位．缩短了手术时间，而且得到了令人满意的形态。Man．kovich最早报道了多平面重建图像对于隐秘部位的观察(比如颅底．眶底)更加精密，图象的仿真程度很高．而且通过三维模型进行任意轴位的切割而获得的断层结构也具有很高的真实性。对于有着复杂解剖结构的眶及其内容物的重建具有尤其重要的意义。
一、计算机辅助技术在神经外科的应用
在骨科的应用由于人体骨骼结构存在着很大的差异．统一的假体不能适用于所有的患者．在二十世纪八十年代末，开始出现计算机辅助设计／制造技术，制造个体化假体。Kilgus 等在1988年利用三维重建技术设计和制造个体化假体，用于l例复杂的髋关节置换患者；同年Murphy等利用计算机对cT影像进行分析，选择最合适的人工关节或辅助设计和模拟人工关节置换术，用于特殊患者的治疗。20世纪末顾湘杰等在计算机上对跟骨进行图像处理后．用数学方法实现各骨折块图像的不同组合，恢复“骨折块”的正常空间关系，从而设计了一个内固定钢针图像，将“内固定钢针”从理想位置与方向置入“复位”的“骨折块”，实现计算机模拟跟骨骨折复位、内固定手术。随着CAD／CAM的应用和对个体化假体的深入研究并日趋成熟．人们开始尝试研究将CAD／CAM的个体化假体用于普通的人工关节患者。迄今为止，该技术已广泛应用于脊柱外科、髋膝关节置换、骨盆骨折等方面在口腔颌面外科的应用Duret首次在理论上(1973)并在实践中(1985)证实了口腔CAD／CAM的可行性，1975年．由Altschuler等解决了印模的数据化后。使口腔CAD／CAM系统
成为现实，1983年．Duret研制的第一台口腔CAD／CAM系统样机在法国问世。1985年．Duret 首次用CAD／CAM机设计，制作了一个后牙修复体。在进入90年代后．该项技术发展迅速并取得了一定成果，Williams等mJ使用CAD／CAM技术完成了可摘局部义齿的金属支架．获得了临床医师和患者的一致肯定。时至今日。在口腔颌面外科方面的应用中，Olszemski等报道制作3．D放射线阻射的树脂骆板。带有12颗直径为1．5 mm的牙胶(guttapercha)标记球；Metzger等D41报道在融合颌骨数据和牙数据时．应用“空白拾板”来“控制”牙列之间的相对位置。
在颅颌面畸形、创伤处理上．在20世纪80年代初，国外学者借鉴口腔正畸学界计算机化x线投影测量方法，将计算机辅助处理技术应用于颅颌面外科手术设计模拟。20世纪90年代以后。计算机技术日新月异迅猛发展，尤其是计算机辅助设计技术的出现，比如CEREC 系统。在我国的普及使用．其可以为外科医生提供一个可视化的虚拟现实环境，医生可接近真实地模拟整个手术过程，选择最佳手术方案指导实际手术或培训外科医生。目前。应用计算机技术研究颅颌面畸形并建立定量诊断、仿真模拟手术、植入体辅助制作系统和方法．已成为颅颌面整形外科领域前景广阔的发展趋势之一。
在颅颌面部骨重建中应用最早的是颅骨缺损修复，其次下颌骨重建和颞下颌关节的重建，颅颌面部骨折由于其复杂的解剖比邻关系．不规则的修复体形态而成为发挥三维技术的最有利领域。2l世纪初Eufinger H，Saylor Bt就有将颅颌面部损伤或肿瘤合并处理的相关报道，此后Vougiouk嬲等[驯、Klein等曾先后报道了应用计算机辅助设计／制造(CAD／CAM)技术治疗颅颌面损伤方面的研究。
颅骨缺损、颅颌面部陈旧性骨折会造成局部骨痂形成和解剖标志点缺失，即使充分截骨、骨折块移动、复位和固定．仍然无法实现解剖复位，难以和对侧(正常侧)对称．术后往往残留一定程度的面部畸形、视功能障碍等后遗症㈤。因此，对于颅面部复合性骨折修复急需解决的问题是如何使错位愈合的颅面部骨块实现准确的截骨、复位和固定．并尽可能减少手术创伤．通过CAD技术的应用。我们可以直观立体的分析其骨折、缺损处．从而取得良好模拟装配和手术修复的最佳效果。
CAD技术在临床神经外科的另一应用是术前手术模拟及手术计划设计，比如小儿神经外科方面的狭颅症、脑血管减压术[圳、颅内动脉瘤等方面。外科医生可以采用常规x线片、CT、MRI等获得的实时资料，通过运用计算机辅助设计／制造技术。在术前通过计算机建模精确描述解剖结构，从而获得某些组织的参数信息如组织体积、距离。能够使临床医生模拟所有外科手术操作．同时其在术中也具有导航的作用。
神经外科是一门专业性很强的学科．要求编程人员有深入的临床专业知识，只靠专业编程人员。很难编出实用的软件。外科医生应具备一定的编程基础，根据临床工作的实际需要．提出可用计算机技术解决的问题，并能够与专业程序员进行沟通。完成程序的设计和调试。研究用于神经外科手术的虚拟现实模拟软件．使神经外科医生能够通过计算机学习解剖知识，开发适合自己特殊需求的软件。提高手术技能．提高手术的成功率。CAD技术在颅骨修补、颅面部矫形方面的应用已日渐完善，而随着临床分工越来越精细．I临床科室之间的合作
也日益密切，为神经外科与颌面外科、美容外科间的合作提供了广阔的合作空间，比如在颅颌面畸形的术前手术设计、评估．颅颌面部肿瘤、后颅窝肿瘤切除术的手术入路设计等方面．如何利用CAD技术为我们术前进行手术模拟及预演手术预后等情况开辟了新的思路。
随着科学技术的进步，多学科交叉和融合成为现代科学发展和进步的突出特色和重要途径。医学影像技术作为医学研究和临床医学的重要手段，综合了计算机科学、生物医学、物理学等许多新技术的应用，成为近二十年医学技术中发展最快的领域之一。通过计算机图形图像处理技术辅助医学诊断与治疗，极大程度的提高了诊疗的质量与安全，已成为医学
研究和临床医学的一个发展方向。
二、计算机技术在临床医学中的应用
随着计算机技术和医学的发展，医学图像信息在临床诊断中发挥着越来越重要的作用。目前，供医学研究和临床诊断所需要的医学图像多种多样，如：B 超图像、近红外成像、MRI 图像、CT 图像、X —ray 图像以及各种电子内窥镜图像、显微镜下病例切片和显微镜下细胞图像等。计算机图像技术在临床医学中的应用，不仅提高了医学临床诊断水平，也为医医学研究与教学、计算机辅助临床外科手术等提供了必要的支持。
1966 年Ledley 首次提出计算机辅助诊断（Computer –aided Diagnosis ，CAD ），形成了计量医学。CAD 在医学影像诊断中的应用流程为：临床及影像学资料—电脑逻辑思维—做出诊断[2] ，过去多采用概率统计法的专家系统，随着人工智能技术的发展图像挖掘、决策树、人工神经元网络、支持向量机引入到专家系统的设计中，成为目前主要的辅助诊断方法。CAD 作为医学影像诊断学发展的方向之一，具有精确定量计算、可重复性好，不会疲劳等优点，在肺结节性病变、乳腺癌等疾病的早期诊断方面都有成功的应用[2] ，这不仅有利用于病灶的早期发现，也大大提高了诊断的准确率，减少误诊漏诊，使医疗诊断变得更为精确、科学。
计算机辅助外科手术（Computer –aided Surgery,CAS ）技术，是利用现代数字影像技术如CT 、MRI 、PET 等，获得病体的一组二维断层图像，通过计算机软件的分析处理，进行术前设计、诊断及手术治疗的过程。图像技术对原始图像进行滤波、对比度调整、噪声消除、边缘加强等处理，可以提高图像的质量；三维重建技术进一步提供了病体的空间位置、大小、几何形状，以及病灶及其周围组织的三维空间关系，使医师的诊断和操作更加准确，增强了手术的精确度、准确度和安全性。
从2003年6月开始,广州军区广州总医院骨科医院开始采用计算机辅助技术设计髋臼肿瘤的手术切除范围,并设计制造个体化模型和植入假体,至2007年6月,共有8例恶性肿瘤患者接受在计算机辅助下的手术治疗。
术前患者需行骨盆 C T 扫描, 扫描层厚为 1 m m , 获得病变骨骼的细间距断面图像, 以D I C O M格式保存,输入M i m i c s 软件进行数据分割及三维数字化重建,可得到患者的骨盆三维仿真模型; 直接将三维仿真模型数据输入快速成型机行快速制造,得到骨骼实物模型。
模拟肿瘤切除: 模拟截骨: 通常可以采取两种办法,在建立骨盆三维模型的基础上,模拟肿瘤切除, 自肿瘤边界0. 5 c m开始, 每间隔0. 5 c m进行模拟截骨,直至距离肿瘤边界3 c m ,并观察截骨断面,了解模拟截骨面有无骨质破坏, 如截面存在骨质破坏, 向远端继续模拟截骨,直至截骨面无骨质破坏; 在骨盆实物模型上模拟截骨, 了解截骨面情况。
标定截骨面: 在模拟截骨完成后, 确定截骨平面,测量体表标志或骨性标志( 如髂前、髂后上棘等) 到截骨面各个方向的距离( 图5, 6) ,从而保证术中的截骨能够按照术前模拟截骨进行,保证了截骨的准确性,进而保证了手术的顺利进行。
模拟骨骼重建: 在三维模型建立后,模拟肿瘤切除, 对切除后的组织进行模拟修复重
建,也可以在骨骼实物模型截骨完成后,模拟修复重建,从而保证重建的精确性。
假体制造: 待模拟髋臼肿瘤切除及模拟假体修复重建完成后,将数据及实物模型( 已进行过模拟手术) 发送到假体制造厂家,由厂家按照模拟手术结果, 制造与患者骨盆完全匹配的重建植入半骨盆假体。
计算机辅助交叉韧带重建的工作原理手术前首先获取标准膝关节影像学资料，再将获得的影像学资料经过计算机数据处理后形成三维可视图像，然后在膝关节周围的股骨远端及胫骨近端分别安置发射信号的追踪器，在手术工具装配同样追踪器。上述追踪器经过注册并被计算机系统处理后，确立手术工具与膝关节解剖结构的空间位置关系，术者可以根据虚拟
的隧道路径实时调整导向器的位置角度，形成计算机系统与手术者之间的互动。按照术前制定的计划制备隧道，引入移植物固定，完成手术。
计算机辅助下前交叉韧带重建前交叉韧带断裂是年轻运动爱好者膝关节最常见的损伤，前交叉韧带重建是运动医学中最常见的手术，患者对术后功能要求较高。Khafayan 等研究表明，有10%~40%前交叉韧带重建隧道位置不正确，而前交叉韧带骨隧道位置的准确性是手术的关键。Kodali 等认为高达40%前交叉韧带再重建是由骨隧道位置错误所致，它将直接影响术后效果，是导致膝关节失稳、膝关节活动范围改变、膝关节滑膜炎、创伤性膝关节炎及交叉韧带撞击的重要因素。随着计算机辅助外科技术的兴起，它可提高前交叉韧带重建中隧道位置的准确性，完善手术评估，减少手术并发症，缩短医生培训时间。
【总结】
在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作；CAD能够减轻设计人员的劳动，缩短设计周期和提高设计质量。计算机辅助技术在临床医学上有着广泛的应用，对未来的医疗事业有着巨大的帮助。
【引用文献】
杨瑞廷刘绍明计算机辅助设计(CAD技术)在临床神经外科及相关科室的应用实用医学杂志2010年
尚蕾计算机图像处理技术在临床医学中的应用研究（山东政法学院2012年250013 ）
张余尹庆水黄华扬计算机辅助技术在髋臼周围恶性肿瘤治疗中的应用研究中华关节外科杂志2009年
陈建明，李彦林，金耀峰计算机辅助技术在交叉韧带重建中的应用中国组织工程研究与临床康复第13 卷第13 期2009
涂强，丁焕文，曹露计算机辅助技术在复杂骨盆骨折诊断与治疗中的应用临床骨科杂志2011
计算机控制技术复习大作业及答案
2014年上学期《计算机控制技术》复习大作业及参考答案========================================================== 一、选择题（共20题） 1.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（ A ）转换。 A．A/D转换器B．双向可控硅 C．D/A转换器D．光电隔离器 2.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构，需要接入（ D ）器件完成控制量的切换工作。 A．锁存器锁存B．多路开关 C．A/D转换器转换D．反多路开关 3.某控制系统中，希望快速采样，保持器的保持电容CH应取值（ A ）。 A．比较小B．比较大C．取零值D．取负值 4. 在LED显示系统中，若采用共阳极显示器，则将段选模型送至（ B ）。 A．阳极B．阴极 C．阴极或阳极D．先送阴极再送阳极 5. 电机控制意味着对其转向和转速的控制，微型机控制系统的作法是通过（B ）实现的。 A．改变定子的通电方向和通电占空比 B．改变转子的通电方向和通电占空比 C．改变定子的通电电压幅值 D．改变转子的通电电压幅值 6.计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是（B） A．接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机 B．按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机 C．当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作 D．SCC计算机与控制无关 7. 键盘锁定技术可以通过（C）实现。 A．设置标志位 B．控制键值锁存器的选通信号 C．A和B都行 D．定时读键值 8. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（C）。 A．0．3 伏以下B．0．7伏以上 C．-3伏以下D．+3伏以上 9. 在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号，（D）提高信/躁比。 A．只能通过模拟滤波电路 B.只能通过数字滤波程序 C.可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路 D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路 10．步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（B ）。 A．步进电机可以直接接受数字量 B．步进电机可以直接接受模拟量 C．步进电机可实现转角和直线定位 D．步进电机可实现顺时针、逆时针转动
计算机控制技术与系统思考题与习题
《计算机控制技术与系统》课程 思考题与习题 第一章绪论 简述计算机控制技术发展史。 简述计算机控制系统的类型、结构和特点。 计算机控制与常规控制主要不同点在哪里 典型计算机控制系统有哪几部分组成，画出方框图。 什么叫做动态系统 对计算机控制系统的基本要求是什么 简述调节系统与跟踪系统（随动系统）的特点。 典型计算机集成制造系统（CIMS）有哪四个功能系统和两个支持系统 第二章过程通道 采样定理对于采样周期的选取有什么意义 写出采样过程的数学描述形式。 影响采样周期选择的因素主要有哪些 多路采样装置的主要作用是什么，常用采样器包括哪些 过程通道的采样周期T是否越小越好，为什么 A转换的工作方式主要有哪几种，简述其原理。 2.7A/D转换的工作方式主要有哪几种，简述其原理。 简述模入通道结构与各组成部分功能。 简述过程通道的类型和基本功能。 简述开关量通道的基本构成形式和主要作用。 简述开关量通道的抗干扰措施有哪些。 模出通道的类型主要有哪几种，各有什么特点 保持器在过程通道中的作用是什么，举例分析。 某热工过程有16点温度信号，变化范围: 150--850 C, 采用微机监测。
求解问题： 1、 若经A/D 转换后的数字量每个脉冲对应的实际温度小于等于 C , 则A/D 分辨率至少为多少才能保证该精度 2、写出A/D 转换后的数字量与被测点实际温度间关系式。 3、该处理方式零点迁移量为多少 第三章 理论基础 求下图示离散系统脉冲传递函数G(z) 已知采样系统如下图所示，求下图示离散系统脉冲传递函数G(z)和当闭环系统稳定时K 的取值范围。 分析下图所示采样系统，当采样周期T=1，开环增益K=5时的稳定性。 给定传递函数 1 10+s K ，试以10倍的转角频率为近似的截止频率m ω，求满足采样定理的采样频率s ω和采样周期T 。 证明离散系统脉冲响应的z 变换即为离散系统传递函数。 设离散系统结构如下图所示，图中D(z)为数字PID 调节器，其差分方程为 )]2()1(2)([)()]1()([)(-+--++--=k e k e k e K k e K k e k e K k u d i p
计算机控制技术及应用论文
浅谈计算机控制技术及应用 摘要：随着科学技术的发展，人们越来越多的用计算机来实现控制。近年来，计算机技术、自动控制技术、检测与传感器技术、CRT显示技术、通信与网络技术和微电子技术的高速发展，给计算机控制技术带来了巨大的发展。然而，设计一个性能好的计算机控制系统是非常重要的。计算机控制系统主要由硬件和软件两大部分组成，一个完整的控制系统还需要考虑系统的抗干扰性能，系统的抗干扰性能力是关系到整个系统可靠运行的关键。 关键词：计算机控制技术、系统、应用 Chat computer control technology and its application Abstract：With the development of science and technology, more and more people use computers to achieve control. In recent years, computer technology, automation technology, detection and sensor technology, CRT display technology, communications and network technology and the rapid development of microelectronic technology, a computer control technology has brought great development. However, the design of a computer control system for good performance is very important. Computer control system is mainly composed of two major components of hardware and software, a complete control system also need to consider the anti-interference performance of the system, the system is related to the anti-jamming capabilities and reliable operation of the system key. Key words：computer control technology、system、apply 正文： 一、计算机控制技术的概述 1、计算机控制的概念 （1）开环控制系统 若系统的输出量对系统的控制作用没有影响，则称该系统为开环控制系统。在开环 控制系统中，既不需要对系统的输出量进行测量，也不需要将它反馈到输入端与输入量 进行比较。 （2）闭环控制系统 凡是系统的输出信号对控制作用能有直接影响的系统都叫作闭环控制系统，即闭环 系统是一个反馈系统。闭环控制系统中系统的稳定性是一个重要问题。
微机控制技术实验报告
《微机控制技术》课程设计报告 课题：最少拍控制算法研究专业班级：自动化1401 姓名： 学号： 指导老师：朱琳琳 2017年5月21日
目录 1. 实验目的 (3) 2. 控制任务及要求 (3) 3. 控制算法理论分析 (3) 4. 硬件设计 (5) 5. 软件设计 (5) 无纹波 (5) 有纹波 (7) 6. 结果分析 (9) 7. 课程设计体会 (10)
1.实验目的 本次课程设计的目的是让同学们掌握微型计算机控制系统设计的一般步骤，掌握系统总体控制方案的设计方法、控制算法的设计、硬件设计的方法。学习并熟悉最少拍控制器的设计和算法；研究最少拍控制系统输出采样点间纹波的形成；熟悉最少拍无纹波控制系统控制器的设计和实现方法。复习单片机及其他控制器在实际生活中的应用，进一步加深对专业知识的认识和理解，使自己的设计水平、对所学知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。 2.控制任务及要求 1.设计并实现具有一个积分环节的二阶系统的最少拍有纹波控制和无纹波控制。 对象特性G （s ）＝ 采用零阶保持器H 0（s ），采样周期T ＝,试设计单位阶跃，单位速度输入时的有限拍调节器。 2.用Protel 、Altium Designer 等软件绘制原理图。 3.分别编写有纹波控制的算法程序和无纹波控制的算法程序。 4.绘制最少拍有纹波、无纹波控制时系统输出响应曲线，并分析。 3.控制算法理论分析 在离散控制系统中，通常把一个采样周期称作一拍。最少拍系统，也称为最小调整时间系统或最快响应系统。它是指系统对应于典型的输入具有最快的响应速度，被控量能经过最少采样周期达到设定值，且稳态误差为定值。显然，这样对系统的闭环脉冲传递函数)(z φ提出了较为苛刻的要求，即其极点应位于Z 平面的坐标原点处。 1最少拍控制算法 计算机控制系统的方框图为： 图7-1 最少拍计算机控制原理方框图 根据上述方框图可知，有限拍系统的闭环脉冲传递函数为： ) ()(1)()()()()(z HG z D z HG z D z R z C z +==φ (1) )(1)()(11)()()(1z z HG z D z R z E z e φφ-=+== (2) 由(1) 、(2)解得：
计算机控制技术课后习题答案
第一章 1．计算机系统由哪些部分组成？并画出方框图。 解： 若将自动控制系统中控制器的功能用计算机或数字控制装置来实现，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图1-1所示。因此，简单说来，计算机控制系统就是由各种各样的计算机参与控制的一类系统。 图1-1 计算机控制系统基本原理图 在计算机控制系统中，控制规律是用软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制。控制器与执行机构之间是DA转换器，负责将数字信号转换成模拟信号；AD转换器则相反将传感器采集的模拟信号，转换成数字信号送给控制器。 2．计算机控制系统是怎样分类的？按功能和控制规律可分为几类？ 解： 计算机控制系统与其所控制的对象、采取的控制方法密切相关。因此，计算机控制系统的分类方法很多，可以按照系统的功能、控制规律或控制方式等进行分类。 按功能及结构分类：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、工业以太网控制系统、综合自动化系统。 按照控制规律分类：程序和顺序控制、比例积分微分控制(简称PID控制)、最少拍控制、复杂规律的控制、智能控制。 3．计算机控制系统的主要特点有哪些？ 解： 主要有以下特点： 1．数字模拟混合的系统。在连续控制系统中，各处的信号是连续模拟信号。而在计算机控制系统中，除仍有连续模拟信号外，还有离散信号、数字信号等多种信号。因此，计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。 2．灵活方便、适应性强。一般的模拟控制系统中，控制规律是由硬件电路实现的，控制规律越复杂，所需要的模拟电路往往越多，如果要改变控制规律，一般就必须更改硬件电路。而在计算机控制系统中，控制规律是由软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制，需要改变控制规律时，一般不对硬件电路作改动，只要改变控制程序就可以了。 3．可实现复杂控制规律。计算机具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能，能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。 4．离散控制。在连续控制系统中，给定值与反馈值的比较是连续进行的，控制器对产生的偏差也是连续调节的。而在计算机控制系统中，计算机每隔一定时间间隔，向A/D转换器发出启动转换信号，并对连续信号进行采样获得离散时间信号，经过计算机处理后，产生的控制时间信号通过D/A将离散信号转换成连续时间信号输出，作用于被控对象。因此，计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。
计算机控制技术及其应用丁建强任晓卢亚萍课后答案
第1章概述 1.什么是自动控制、控制系统、自动化和控制论 [指导信息]:参见自动控制的基本概念。 自动控制(autocontrol)：不用人力来实现的控制，通常可用机械、电气等装置来实现。通常相对手动控制而言。 控制系统(control system)：通过控制来实现特定功能目标的系统。而系统(system)是由相互联系、相互作用要素组成的具有一定结构和功能的有机整体。控制系统通常有一定的规模和复杂性，否则常称为控制装置或控制机构。 自动化(automation)：在无人工干预情况下，一个或多个控制系统或装置按规定要求和目标的实现过程。自动化强调的是自动控制过程，其核心概念是信息。 控制论(cybernetics)：研究各类系统的调节和控制规律的科学。各类系统包括动物(及人类)和机器系统。自从1948 年诺伯特·维纳发表了着名的《控制论——关于在动物和机中控制和通讯的科学》一书以来，控制论的思想和方法已经渗透到了几乎有的自然科学和社会科学领域。控制论着重于研究过程中的数学关系。 2.控制的本质是什么 [指导信息]:参见1.1.2 自动控制中的基本问题。 控制过程本质上是一系列的信息过程，如信息获取、信息传输、信息加工、信息施效等。控制系统中的目标信息、被控对象的初始信息、被控对象和环境的反馈信息、指令信息、执行信息等，通常由电子或机械的信号来表示。 3.自动控制中有哪些基本问题 [指导信息]:参见1.1.2 自动控制中的基本问题。 自动控制中的基本问题包括：自动控制系统的结构、过程、目标和品质等。 结构包括组成及其关系两个部分；控制过程主要为一系列的信息过程，如信息获取、信息传
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微机控制技术的发展概况及趋势 微机控制技术是以微型计算机作为机电一体化的控制器，结合微型计算机的工作原理和接口设计，相应的控制硬件和软件以及它们的配合，实现对控制对象的控制的一门技术。它的发展离不开自动控制理论和计算机技术的发展，随着科学技术的发展，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。 本文从计算机控制系统的发展历史，我国工业控制机及系统的发展应用，计算机控制系统的发展趋势，这几个方面来阐述微机控制技术的发展概况及相关趋势。 计算机控制系统在60年代引入控制领域当时计算机是控制调节器的设定点, 具体的控制则由电子调节器来执行, 这种系统称为计算机监控系统。在60 年代末期出现了用一台计算机直接控制一个机组或一个车间的控制系统,简称集中控制系统。这种控制系统即常说的直接数字控制(DDC)系统。计算机DDC 控制的基本思想是使用一台计算机代替若干个调节控制回路功能。这个控制系统由于只有一台计算机而且没有分层，所以非常有利于集中控制盒运算的集中处理，并且能得到很好的反映，并且，各个控制规律都可以直接实现。但是，如果生产过程复杂，则该系统的可靠性就很难保证了。系统的危险性过于集中, 一旦计算机发生故障, 整个系统就会停顿。[7] 70 年代随着电子技术的飞速发展,随着大规模集成电路的出现和发展, 集散控制系统（DCS）出现，之后在此基础上，随着生产发展的需要而产生了一种更新一代的控制系统，即分布式控制系统。典型的集散控制系统具有两层网络结构下层负责完成各种现场级的控制任务,上层负责完成各种管理、决策和协调任务。 90年代以来，随着各个学科的发展和交叉融合，随着现代大型工业生产自动化的不断兴起, 利用计算机网络作为控制工具的综合性控制系统，计算机集成系统（CIPS）应运而生。它紧密依赖于最新发展的计算机技术、网络通信技术和控制技术，并且终将成为未来控制系统的发展趋势。 我国工业控制发展的道路是比较曲折的，20世纪80年代末到90年代初，我国市场上大都是首先引进了成套设备，在引进成套设备的同时相继引进了各种工控系统，来填充国内在这方面的不足，90年代后，在我国一批科学家的带领下，我国逐渐有了自己设计的控制系统和装置，建立自己的实验室，生产出属于自己版权的产品，然后在原有技术的基础上进行二次开发和应用，从1997年开始，大陆本土的IPC厂商开始进入该市场，IPC也随之发展成了中国第二代主流工控机技术。[1] 目前国内的工控机供应渠道主要来源于中国台湾及内地的厂商，国外的产品（例如RADISYS、ROCKWELL、INTEL等）经过几年的市场拼杀后，由于成本高、价格高、服务难，现已完全退出国内市场。目前，国内的IT业研发、加工技术力量不断提升；各类芯片和各类器件、生产设备在国际市场基本可平等选购；软件资源的可移植性可节省大量的人力、物力。在这些有利条件下，国内一些厂商抓住机会快速崛起，利用本土综合竞争优势逐步将国外品牌挤出国内工控市场。某些企业以每年超过100%的资产增长速度，鼎立于国内的工控市场，而且
微机控制技术实训报告
重庆航天职业技术学院 温度采集报警报告 报告题目：数字温度计 系部：电子工程系专业：计算机控制技术 姓名： 学号： 指导老师：汤平
温度采集报警任务书 题目：数字温度计 任务与要求： 1、查阅数字温度计设计相关资料，熟悉数字温度计设计的原 理，查阅A/D转换及传感器相关知识，画出数字温度计原理图，并编写相应 的源程序。 2、使用8052单片机作为处理器，设计数字温度计设计，设定温 度最高值和最低值。数码管进行循环显示，显示实际温度值。 3、实现单路的电压采集和显示，显示3位温度值，最后1位显示“C” 4、并用喇叭报警。 发挥部分：将仿真电路图和程序修改为中断方式实现温度采集和显示。
前言 温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生活中的更加广泛的应用，利用新型数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发，本文设计了一种基于80C52的温度检测及报警系统。该系统可以方便的实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。该系统设计和布线简单，结构紧凑，抗干扰能力强，在大型仓库、工厂、智能化建筑等领域的温度检测中有广泛的应用前景。
目录 1、原理 (1) 2、元器件介绍 (2) 3、元器件清单 (7) 4、参考电路图 (8) 5 电路图详解 (10) 6、元器件的排版与焊接 (11) 7、参考程序编写与导入 (12) 8、成品的调试 (15) 9、总结 (16) 10、参考文献 (17)
计算机控制技术及应用
10电气（2）班姓名：陆继赟学号：01 计算机控制技术及应用 一、计算机控制技术应用和发展 在近10多年里，计算机技术得到了极大的发展和完善；无论是在系统硬件成本，还是在计算速度和存贮容量方面都取得了很大的进步。特别是面向用户的编程语言也大大简化了。同时，由于采用了更多的可靠元件、尖端的设计工艺，增加了容错技术、冗余诊断程序，系统的可靠性也得到较大的提高；传统的过程控制功能与诸如生产计划、调度、优化及操作控制等实时信息处理和决策应用的不断渗透、融合，使通过高级计算机控制实现各种过程高性能目标的手段变得越来越可靠和更为强劲有力；功能价格比也日趋合理。因而，使计算机控制在工业中的应用得到了迅猛的发展，而且正越来越广泛地应用于石油、化工、钢铁、造纸、电力等工业部门，并在提高设备处理能力和生产效率、产品质量；有效利用能源(水、人力、材料等资源)，满足环保、人身安全等严格要求及在日益激烈的国内外市场竞争中，发挥着举足轻重的作用。 二、（一）、计算机控制技术的概述 1、计算机控制的概念 （1）开环控制系统 若系统的输出量对系统的控制作用没有影响，则称该系统为开环控制系统。在开环 控制系统中，既不需要对系统的输出量进行测量，也不需要将它反馈到输入端与输入量 进行比较。 （2）闭环控制系统 凡是系统的输出信号对控制作用能有直接影响的系统都叫作闭环控制系统，即闭环 系统是一个反馈系统。闭环控制系统中系统的稳定性是一个重要问题。 2、计算机控制系统 采用计算机进行控制的系统称为计算机控制系统，也称它为数字控制系统。若不考
虑量化问题，计算机控制系统即为采样系统。进一步，若将连续的控制对象和保持器一 起离散化，那么采样控制系统即为离散控制系统。所以采样和离散系统理论是研究计算 机控制系统的理论基础。 3、计算机控制系统的控制过程 （1）实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。 （2）实时控制决策：对采集到的被控量进行数据分析和处理，并按已定的控制规律决 定进一步的的控制过程。 （3）实时控制：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 4、计算机控制系统的特点 （1）结构上。计算机控制系统中除测量装置、执行机构等常用的模拟部件之外，其执 行控制功能的核心部件是数字计算机，所以计算机控制系统是模拟和数字部件的混合系统。 （2）计算机控制系统中除仍有连续模拟信号之外，还有离散模拟、离散数字等多种信号形式。 （3）由于计算机控制系统中除了包含连续信号外，还包含有数字信号，从而使计算机控制系统与连续控制系统在本质上有许多不同，需采用专门的理论来分析和设计。 （4）计算机控制系统中，修改一个控制规律，只需修改软件，便于实现复杂的控制规律和对控制方案进行在线修改，使系统具有很大灵活性和适应性。 （5）计算机控制系统中，由于计算机具有高速的运算能力，一个控制器（控制计算机）经常可以采用分时控制的方式而同时控制多个回路。 （6）采用计算机控制，如分级计算机控制、离散控制系统、微机网络等，便于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。 5、计算机控制系统的组成 计算机控制系统主要由硬件和软件两大部分组成，而一个完整的计算机系统应由下列几部分组成：被控对象、主机、外部设备、外围设备、自动化仪表和软件系统。 （1）硬件：a)由中央处理器，时钟电路，内存储器构成的计算机主机是组成计算机控制系统的核心部分。 b)通用外围设备按功能可分为输入设备、输出设备和外存储器三类。 c)过程Ｉ／Ｏ通道，又称过程通道。 d)通用接口电路，一般有并行接口、串行接口和管理接口（包括中断管理、 直接存取DMA管理、计数/定时等）。 e)传感器的主要功能是将被检测的非电学量参数转变成电学量。变送器的作 用是将传感器得到的电信号转变成适用于计算机借口使用的标准的电 信号（如０～１０ＭＡＤＣ）。 f)计算机控制系统一般要有一套专供运行操作人员使用的控制台称为运行 操作台，操作台一般包括各种控制开关、数字键、功能键、指示灯、声 信器、数字显示器或ＣＲＴ显示器等。 （2）软件：软件是指计算机控制系统中具有各种功能的计算机程序的总和，如完成操作、监控、管理、控制、计算和自诊断等功能的程序。整个系统在软件指挥下协 调工作。从功能区分，软件可分为系统软件和应用软件。 （二）集成系统控制 计算机技术的不断发展，使计算机系统的数据采集、处理、存贮、高速执行复杂计算任
微机控制技术(含答案)
一、填空：（每空１分，共３０分） １、计算机基本的五个组成部分是、、、和。 ２、工业控制计算机的各类有工业控制机、工业控制机和。 ３、计算机内，数的表示方法有数、数和数三种。 ４、单片机可以分为单片机和单片机两种机型。 ５、单片机在开发系统时，可以使用语言、语言和语言。 ６、ＭＣＳ－５１系列单片机中共有七种寻址方式，分别是寻址、寻址、寻址、寻址、寻址、寻址、寻址。 ７、在汇编语言中，分支语句是通过语句来实现的。 ８、循环语句是指按某种规律重复执行的程序语句。 ９、在执行完子程序，返回继续执行生程序前恢复其原有内容，这称为。 １０、一个完整的中断处理有中断、中断、中断和中断。 二、选择：（每题２分，共２０分） １、一个完整的计算机系统是由和软件两部分组成的。 Ａ主机Ｂ硬件Ｃ程序Ｄ外设 ２、计算机内部一律采用进制数存储数据。 Ａ十Ｂ八Ｃ二Ｄ十六 ３、伪指令是程序员发给汇编程序的指令，也称命令。 Ａ二进制Ｂ汇编Ｃ高级Ｄ人工命令 ４、顺序控制就是依次执行、无分支、无循环和调用。 Ａ从上到下Ｂ从下到上Ｃ从里到外Ｄ从外到里 ５、有条件跳转语句可以分为语句和多分支语句。 Ａ跳转语句Ｂ单分支语句Ｃ顺序语句Ｄ转移语句 ６、ＣＰＵ和外部通信有通信和串行通信。 Ａ并行Ｂ异步Ｃ同步Ｄ位传送 ７、总线按功能和规范分为总线、内总线和外总线。 Ａ数据Ｂ地址Ｃ片Ｄ控制 ８、地址总线的宽度为位。 Ａ８Ｂ４Ｃ３２Ｄ１６ ９、５１系列单片机内部４个双向的并行Ｉ/Ｏ端口，共根引脚。 Ａ３２Ｂ１６Ｃ８Ｄ６４ １０、两个字长的二进制位数是。 Ａ８Ｂ１６Ｃ３２Ｄ６４ 三、名词解释：（每题４分，共２０分） １、微处理器： ２、工业控制计算机（ＩＰＣ）：
机车微机控制系统概述
第六章机车微机控制系统 第一节机车微机控制系统概述 一、微机控制系统的基本概念和特点 微机控制系统一般都具有三个要素，即控制对象、信息处理机构、执行机构控制目标；信息处理机构将目标值和实际情况进行比较、运算，给执行机构控制对象出动作指令；执行机构根据接收到的动作指令进行调节，以求达到或尽员接近控制目标。图6一1所示为控制系统示意图。 控制系统有开环控制和闭环控制之分。在开环控制中，输出信号不反馈到信息处理机构；在闭环控制中，信息处理机构是根据给定目标与输出反馈信号的差值来进行控制的。毫无疑问，闭环控制比开环控制易于稳定并具有较高的精度。 一个复杂的控制系统可以由多个闭环系统组合而成，如速度环、电流环、电压环等。例如，55型电力机车微机控制系统，不论是在正常工况下还是在故障工况下，都采用闭环控制，由系统自动调节，从而减轻了司机的劳动强度，简化了司机的操作程序。 在电力机车上，微机的控制目标主要是电机电枢电流和机车速度，信息处理机构是微型计算机，执行机构是晶闸管变流装置。即微机根据司机给定的手柄级位以及实际机车速度来调节晶闸管的触发角，从而使机车稳定运行在司机希望的工况。 我国558型电力机车是国产电力机车中首次采用微机控制的车型。以往的机车都采用模拟控制，如553、554改和55：型机车等，它们都是采用以运算放大器为基础的模拟控制方式。随着电力电子技术、半导体集成技术的发展和控制要求的提高，用微机控制来取代模拟控制是牵引动力技术发展的必由之路，它标志着机车控制技术水平上升到了新阶段。与膜拟控制相比，微机控制有以下特点： (l）微机控制系统不仅需要有硬件，而且必须有软件，而模拟控制中左右硬件。硬件是指各种能完成一定功能的电子插件，是看得见摸得着的。软件是指为实现一定功能而*制的程序，它通常存储在断电也能保存的器件（如 EPROM、ROM）中，是一串由0和1构成的代码。软件又分系统软件和应用软件。对用户来讲，主要是根据需要编制应用软件。 （2）微机控制系统的硬件是通用的，它不是针对某个特定任务设计的。例如，我们现在使用的微机控制硬件就能在所有交直传动车上使用，尽管有些功能可能在某种车型上并不需要。因此，微机控制的优点就是通用，易于从一种车型移植推广到另一种车型，而且易于适应设计过程中新增加的控制功能要求。而模拟控制的电路有一定的针对性，不同的车型不能互相通用。 （3）微机控制具有灵活可变的软件，对于不同机车的不同的控制功能要求，可用改变软件的方法来实现。在研发过程中，对于设计，调试过程中新提出的问题可以通过修改，增加一段程序的方法来解决，一般不必改动硬件。而在模拟控制中，没增加一个功能都必须通过增加相应的电路来实现，功能越多，则硬件电路越多，也越复杂。有些控制功能用硬件来实现电路比较复杂，如果用软件来是实现则只是增加一段相应的程序。因此，在微机控制中，有时用软件来实现一些硬件难于实现的功能。例如，多段折线的函数发生器，空转保护中的速度差，加速度，加速度的变化率，轮径修正及减流曲线等，用软件实现既方便快
计算机控制技术课后习题答案
第一章 1.计算机系统由哪些部分组成？并画出方框图。 解： 若将自动控制系统中控制器的功能用计算机或数字控制装置来实现，就构成了计算机控 制系统，其基本框图如图1-1所示。因此，简单说来，计算机控制系统就是由各种各样的计算机参与控制的一类系统。 图1-1 计算机控制系统基本原理图 在计算机控制系统中，控制规律是用软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制。控制器与执行机构之间是DA转换器，负责将数字信号转换成模拟信号；AD转换器则相反将传感器采集的模拟信号，转换成数字信号送给控制器。 2?计算机控制系统是怎样分类的？按功能和控制规律可分为几类？ 解： 计算机控制系统与其所控制的对象、采取的控制方法密切相关。因此，计算机控制系统 的分类方法很多，可以按照系统的功能、控制规律或控制方式等进行分类。 按功能及结构分类：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、工业以太网控制系统、综合自动化系统。 按照控制规律分类：程序和顺序控制、比例积分微分控制（简称PID控制）、最少拍控制、复杂规律的控制、智能控制。 3.计算机控制系统的主要特点有哪些？解： 主要有以下特点： 1.数字模拟混合的系统。在连续控制系统中，各处的信号是连续模拟信号。而在计算机控制系统中，除仍有连续模拟信号外，还有离散信号、数字信号等多种信号。因此，计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。 2?灵活方便、适应性强。一般的模拟控制系统中，控制规律是由硬件电路实现的，控制规律越复杂，所需要的模拟电路往往越多，如果要改变控制规律，一般就必须更改硬件电 路。而在计算机控制系统中，控制规律是由软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实 现对被控参数的控制，需要改变控制规律时，一般不对硬件电路作改动，只要改变控制程序 就可以了。 3?可实现复杂控制规律。计算机具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能，能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。 4.离散控制。在连续控制系统中，给定值与反馈值的比较是连续进行的，控制器对产生的偏差也是连续调节的。而在计算机控制系统中，计算机每隔一定时间间隔，向A/D转 换器发出启动转换信号，并对连续信号进行采样获得离散时间信号，经过计算机处理后，产
计算机控制技术及其应用(丁建强 任晓 卢亚萍)课后答案(网络软件)
第1章概述 ............................................................... 1-2第2章计算机控制系统的理论基础 ........................................... 2-1第3章数字控制器的设计与实现 ............................................. 3-1第4章控制系统中的计算机及其接口技术 ..................................... 4-1第5章计算机控制系统中的过程通道 ......................................... 5-1第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术 ....................................... 6-1第7章控制系统的组态软件 ................................................. 7-1第8章 DCS集散控制系统.................................................... 8-1第9章计算机控制系统的解决方案 ........................................... 9-1第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用 ............................. 10-1第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用 ........................... 11-1
计算机控制技术及其应用(丁建强任晓卢亚萍)课后规范标准答案
第1章概述.................................................................................................................................... 1-2第2章计算机控制系统的理论基础.......................................................................................... 2-1第3章数字控制器的设计与实现.............................................................................................. 3-1第4章控制系统中的计算机及其接口技术.............................................................................. 4-1第5章计算机控制系统中的过程通道...................................................................................... 5-1第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术.................................................................................. 6-1第7章控制系统的组态软件....................................................................................................... 7-1第8章DCS集散控制系统.......................................................................................................... 8-1第9章计算机控制系统的解决方案.......................................................................................... 9-1第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用............................................................ 10-1第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用 ....................................................... 11-1
微型计算机控制技术答案(完整版)
1. 什么是计算机控制系统？它由哪几部分组成？ 计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。它是工业控制机构生产过程的大部分组成，工业控制机是指生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件部分，生产过程包括被控对象，测量变送，执行机构，电气开关等。 2. 计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？ 计算机控制系统的典型形式:(1)操作指导控制系统。优点：结构简单，控制灵活和安全，缺点是由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。（2）直接数字控制系统（DDC），实时性好，可靠性高和适应性强。（3）监督控制系统（SSC），是生产过程始终处于最优工况。（4）分型控制系统（DCS），分散控制，集中操作，分级管理。（5）现场总线控制系统（FCS），降低成本，提高可靠性，可实现真正的开放式互连系统结构 3. 实时，在线方式和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。 4. 工业控制机有哪几部分组成？ 工业控制机包括硬件和软件两部分。硬件包括：主机（CPU、RAM、ROM）板，人--机接口，外部总线和内部总线，系统支持板，磁盘系统通信接口，输入、输出通道。软件包括系统软件、支持软件和应用软件。 5. 什么是总线，内部总线和外部总线？ 总线是一组信号线的集合，它定义了各引线的信号、电机、机械特性，使计算机内部各组成部分之间以及不同的计算机之间建立信号联系，进行信息传送和通信。内部总线：就是计算机内部功能模板之间进行通信的总线，它是构成完整的计算机系统的内部信息枢纽，但按功能仍要分为数据总线DB，地址总线AB，控制总线CB，电源总线PB。外部总线是计算机与计算机之间或计算机与其他智能设备之间进行通信的连接。 6. 什么是接口，接口技术和过程通道？ 接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁，它包括输入接口和输出接口，接口技术是研究计算机与外部设备之间如何交换信息的技术，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AI、AO、DI、DO。 7. 采用74LS244和74LS273与PC总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输入接口和8路数字量（开关量）输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。 8. 用8位A/D转换器ADC0809通过8255A与PC总线工业控制机接口，实现8路模拟量采集。请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序 9. 有源I/V变换：设输入为4~20mA的电流，对应输出为1~5V，输入电阻Ri=250Ω，试确定I/V变换电路及电路参数,画出电路原理图。 10. 什么是采样过程、量化、孔径时间？ 采样时指按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号转变成在时间刻0、T、2T···KT的一连串脉冲输出信号的过程，所谓量化就是采用一组数码（二进制码）来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号，将采样信号转换为数字信号的过程称为量化过程，孔径时间，在模拟量输入通道中，A/D转换器将模拟信号转换为数字量总需要一定的时间，完成一次A/D转换所需的时间。 11.采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器？为什么？ 12. 什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？
计算机控制技术及工程应用复习资料知识分享
计算机控制技术及工程应用复习资料
一、第一章 1）计算机控制系统的监控过程步骤 a.实时数据采集--对来自测量变送器的被控量的瞬时值进行采集和输入； b.实时数据处理--对采集到的被控量进行分析、比较和处理，按一定的控制规律运算，进行控制决策； c.实时输出控制--根据控制决策，适时地对执行器发出控制信号，完成监控任务； 2）按控制方案来分，计算机控系统划分成那几大类？ 数据采集系统（DAS）操作指导控制系统(OGC) 直接数字控制系统（DDC） 监督计算机控制系统（SCC）分散控制系统（DCS）现场总线控制系统（FCS） 3）计算机控制装置种类 可编程控制器；可编程调节器；总线式工控机；单片微型计算机；其他控制装置 4）计算机控制系统与常规仪表控制系统的主要异同点是什么？ 同：1）计控系统是由常系统演变而来的； 2）两者的结构基本相同 异：1）计控系统中处理的信号有两种：模拟信号和数字信号。而常系统处理的只有模拟信号2）计控系统具有智能化 3）计控系统有软件也有硬件，而常系统只有硬件 二、第二章 1）4 位 D/A 转换器为例说明其工作原理 假设D3、D2、D1、D0全为1，则BS3、BS2、BS1、BS0全部与“1”端相连。根据电流定律，有： 由于开关 BS3 ~ BS0 的状态是受要转换的二进制数 D3、D2、D1、D0 控制的，并不一定全是“1”。因此，可以得到通式： 考虑到放大器反相端为虚地，故： 选取R fb = R ，可以得到： 对于n 位 D/A 转换器，它的输出电压V OUT与输入二进制数B( Dn-1~ D0) 的关系式可写成： 结论：可见，输出电压除了与输入的二进制数有关，还与运算放大器的反馈电阻 Rfb以及基准电压VREF有关。
微机控制技术复习题(2015年夏)2剖析
一、 填空题： 1、8位D/A 转换器的分辩率是 满刻度值/255 。 2、数字调节器与模拟调节器相比更能实现 复杂 控制规律。 3、计算机具有 分时 控制能力，可实现多回路控制。 4、为了实现最少拍有波纹控制，闭环脉冲传递函数)(Z Φ中应包含)(Z G 的 所有单位圆上 或圆外 零点，为了实现最少拍无波纹控制， 闭环脉冲传递函输)(Z Φ中应包含)(Z G 的 所有 零点。 5、按最少拍原则设计的系统是 时间 最优系统。 6、最少拍无波纹与最少拍有波纹系统相比其闭环脉冲传递函数)(Z Φ中1-Z 的阶次要 高 一些，调整时间 长 一些。 7、大林把这种控制量以 1/2 的采样频率振荡的现象称为“ 振铃 ”。 8、分析结果表明：)(Z U 与)(Z R 间的脉冲传递函数表达式中，包含有Z 平面单位圆内 接 近-1 的负实数极点，则会产生 振铃现象 。 9、如果按大林提出的简单修正算法来防止振铃现象，则对系统的稳态输出 无 影响，但 对系统的动态性能 有 影响。 11、计算机输出控制量的保持一般有两种方案，一种是 一个输出通道设置一个D/A 转换 器的结构形式（数字量保持方案） ，一种是 多个输出通道公用一个D/A 转换器的 结构形式（模拟量保持方案），前者与后者相比D/A 转换器 使用数量多 。 12、常用的A/D 转换器有 计数器式 ， 双积分式 ， 逐次逼近式 。 13、为了消除稳态误差，)(Z e Φ的表达式中须含有因式 （1-Z -1）q 。 二、简述与计算题： 1、计算机控制系统的输入和输出都有保持器，它们的作用有什么不同？ 答：输入时信号变化频率较高而D/A 转化速率又不高以至于孔径误差影响转换精度时或者要 求同时（还是有先后的不过要求间隔尽量小事而已）同样多个过程参量的情况下，加保持器 是为了保证模拟信号采样的精确度。输出时加保持器是为了是执行部件在两个输出信号的间 隔时间内任然能得到输出信号，通过保持器将前一采样控制时刻的输出信号保持下来，直到
(最新整理)《微机控制技术及应用》课程
(完整)《微机控制技术及应用》课程标准 编辑整理： 尊敬的读者朋友们： 这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)《微机控制技术及应用》课程标准）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。 本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)《微机控制技术及应用》课程标准的全部内容。
重庆航天职业技术学院 《微机控制技术及应用》课程标准 课程名称：微机控制技术及应用 课程代码: 学时：100 适用专业：计算机控制技术 系部名称: 电子工程系自动化教研室 一、课程概述 (一)课程性质 本课程是计算机控制技术专业的职业必修课,属考试科目。是理论和实践相结合、软件技术和硬件技术相结合的、多种技术相融合的一门实践为主的课程。本课程以培养学生具备初步的工厂自动化设备设计能力、调试安装、维修维护技能及自动化设备的操作技能为主要目标,学生也具有从事智能玩具、智能家电设计的潜力.本课程的先修课程是《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《传感器技术及应用》、《C语言》等,平行课程为《电子工程制图》、《可编程控制技术及应用》、《智能楼宇设备安装与调试》，后续主要课程为《计算机控制技术专业综合训练》、《毕业实践》。本课程是对单片机技术、PLC技术、网络通讯及传感器技术的集成和提高，在本专业中居于核心地位. （二）课程设计基本理念 本课程作为一门理论与工程实践结合紧密的技术基础课，既注重理论教学,也注重教学过程中的案例实践教学环节，使学生在掌握基本理论的基础上,通过了解实际控制系统组成,设计实际控制系统,综合培养解决工程实际问题的能力。在本课程教学过程中,应遵循以学生为