计算机控制技术与系统仿真答案
计算机控制技术课后习题答案
1.1计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
1.2实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
1.5计算机控制系统的特点是什么？微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点：a.控制规律灵活多样，改动方便b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制c.能够实现数据统计和工况显示，控制效率高d.控制与管理一体化，进一步提高自动化程度1.6计算机控制系统的发展趋势是什么？大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。
为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。
a.普及应用可编程序控制器b.采用集散控制系统c.研究和发展智能控制系统2.4数字量过程通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道。
数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等组成。
计算机控制技术课后习题与答案
单路模拟量电路原理图如下列图所示。
10.采用DAC0832和PC/ISA总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A转换程序。
11.采用DAC1210和PC/ISA总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A转换程序。
答案：略。
12.请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推导出输出电压与输入数字量之间的关系式。
①无源I/V变换
无源I/V变换主要是利用无源器件电阻来实现，并加滤波和输出限幅等保护措施，如下图。
无源I/V变换电路
对于0～10mA输入信号，可取R1=100Ω，R2=500Ω，且R２为精细电阻，这样当输入的I为0～10mA电流时，输出的V为0～5V.对于4～20mA输入信号，可取R１=100Ω，R２=250Ω，且R２为精细电阻，这样当输入的I为4～20mA时，输出的V为1～5V。
上世纪末期开展起来的单片机及嵌入式系统等以其价格低和体积小的优势，使智能仪器和智能仪表在控制场合中的应用也越来越广。现代工业生产规模的日益复杂化和大型化趋势，对控制计算机提出了更高的要求。计算机不仅要完成面向过程的控制和优化任务，还要在获取生产过程各种信息的根底上进展这个过程的信息综合和优化调度，完成生产、经营管理和其它综合管理工作。这种集企业的管理、监视与控制为一体的计算机综合自动化系统被称为计算机集成制造系统(CIMS)或计算机集成过程系统(CIPS)。此外，监视控制与数据采集系统(SCADA)、可编程自动化控制器(PAC)和无线传感器网络(WSN)等各种控制系统也为计算机控制方法提供了新的应用领域。
《自动控制系统计算机仿真》习题参考答案
《自动控制系统计算机仿真》习题参考答案1-1 什么是仿真？ 它的主要优点是什么？它所遵循的基本原则是什么？答：所谓仿真，就是使用其它相似的系统来模仿真实的需要研究的系统。
计算机仿真是指以数字计算机为主要工具，编写并且运行反映真实系统运行状况的程序。
对计算机输出的信息进行分析和研究，从而对实际系统运行状态和演化规律进行综合评估与预测。
它是非常重要的设计自动控制系统或者评价系统性能和功能的一种技术手段。
仿真的主要优点是：方便快捷、成本低廉、工作效率和计算精度都很高。
它所遵循的基本原则是相似性原理。
1-2 你认为计算机仿真的发展方向是什么？答：向模型更加准确的方向发展，向虚拟现实技术，以及高技术智能化、一体化方向发展。
向更加广阔的时空发展。
1-3 计算机数字仿真包括哪些要素？它们的关系如何？答：计算机仿真的三要素是：系统——研究的对象、模型——系统的抽象、计算机——仿真的工具和手段。
它们的关系是相互依存。
2-1 控制算法的步长应该如何选择？答：控制算法步长的选择应该恰当。
如果步长太小，就会增加迭代次数，增加计算量；如果步长太大，计算误差将显著增加，甚至造成计算结果失真。
2-2 通常控制系统的建模有哪几种方法？答：1）机理建模法；2）实验建模法；3）综合建模法。
2-3 用欧拉法求以下系统的输出响应()y t 在0≤t ≤1上，0.1h =时的数值解。
0yy += ， (0)0.8y = 解：输入以下语句 绘制的曲线图2-4 用二阶龙格-库塔法对2-3题求数值解，并且比较两种方法的结果。
解：输入以下语句绘制的曲线图经过比较两种方法的结果，发现它们几乎没有什么差别。
3-1 编写两个m文件，分别使用for和while循环语句计算20031kk=∑。
解：第1个m文件，第2个m文件运行结果都是3-2 求解以下线性代数方程：123102211313121xxx⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦解：输入语句计算结果3-3 已知矩阵013=121542⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦A，218=414332⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦B试分别求出A阵和B阵的秩、转置、行列式、逆矩阵以及特征值。
计算机控制技术与系统仿真答案
第一章绪论1.什么是计算机控制系统？它主要有哪几部分组成？各部分的作用是什么？计算机控制系统是利用计算机（包括其他多种控制器）来实现生产过程或运动对象自动控制的系统。
计算机控制系统主要由控制系统和被控生产过程对象两大部分组成。
控制系统又包括硬件和所匹配的软件。
2.简述计算机控制系统的控制过程。
实时数据采集：利用检测、变送装置，实时地对被控制量的瞬时值进行采集和输入。
实时控制决策：对采集、输入的数据进行比较、分析和处理，并按照预定的控制策略（算法）进行运算，产生决策信号。
实时控制输出：根据决策信号实时控制执行机构，实现对被控制对象的控制任务。
3.计算机控制系统的典型形式有几种？各有什么特点？(1)操作指导控制系统QICS:优点:结构简单、控制灵活和安全。
缺点:由人工控制,速度受到限制，不能控制对象。
(2)直接数字控制系统DDCS：优点:实时性好、可靠性高和适应性强。
(3)监督控制系统SCCS：优点：生产过程始终处于最有工况。
(4)集散控制系统:优点:分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。
(5)现场总线控制系统:优点:与DOS相比降低了成本,提高了可靠性。
(6)计算机集成制造系统4.试列举计算机控制系统的最新发展趋势，说明研究计算机控制系统的重要性。
大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性价比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛，并逐渐向智能化、网络化和集成化的方向发展。
5.略6.略第三章硬件设计基础1.请说出计算机控制系统常用的主控制器有哪些？各有什么特点？在计算机控制系统中，常用主控制器包括：工业控制计算机（IPC）、可编程序控制器（PLC）、智能工业调节器、数字信号处理器（DSP）、单片机（MCU)、ARM处理器等。
IPC:性能可靠、软件丰富、价格低廉。
PLC:可靠性高，抗干扰嫩力强，硬件配套齐全，功能完善，易学易用：系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造；体积小，重量轻，能耗低。
计算机控制技术课后习题与答案
不是，对于输入信号变化很慢，如温度信号；或者A/D转换时间较快，使得在A/D转换期间输入信号变化很小，在允许的A/D转换精度内，就不必再选用采样保持器
（2）当被测信号变化缓慢时，若A/D转换器转换时间足够短，可以不加采样保持器。
7（附加）：采样保持器中保持电容的大小对数据采集系统的影响。
采样保持器的作用：A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。在进行A/D转换时间内，希望输入信号不再变化，以免造成转换误差。这样，就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。
计算机控制系统的组成框图
3、计算机控制系统的典型型式有哪些?各有什么优缺点?
答：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、分散控制系统、现场总线控制系统、综合自动化系统
(1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作用。(2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC(Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。DDC系统是闭环系统，是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。
上世纪末期发展起来的单片机及嵌入式系统等以其价格低和体积小的优势，使智能仪器和智能仪表在控制场合中的应用也越来越广。现代工业生产规模的日益复杂化和大型化趋势，对控制计算机提出了更高的要求。计算机不仅要完成面向过程的控制和优化任务，还要在获取生产过程各种信息的基础上进行这个过程的信息综合和优化调度，完成生产、经营管理和其它综合管理工作。这种集企业的管理、监督与控制为一体的计算机综合自动化系统被称为计算机集成制造系统(CIMS)或计算机集成过程系统(CIPS)。此外，监督控制与数据采集系统(SCADA)、可编程自动化控制器(PAC)和无线传感器网络(WSN)等各种控制系统也为计算机控制方法提供了新的应用领域。
控制系统计算机仿真课后答案
控制系统计算机仿真课后答案参考答案说明:1( 对于可以用文字或数字给出的情况，直接给出参考答案。
2( 对于难以用文字或数字给出的情况，将提供MATLAB程序或Simulink模型。
第 1 章1.1 系统是被研究的对象，模型是对系统的描述，仿真是通过模型研究系统的一种工具或手段。
1.2 数学仿真的基本工具是数字计算机，因此也称为计算机仿真或数字仿真。
将数学模型通过一定的方式转变成能在计算机上实现和运行的数学模型，称之为仿真模型。
1.3 因为仿真是在模型上做试验，是一种广义的试验。
因此，仿真基本上是一种通过试验来研究系统的综合试验技术，具有一般试验的性质。
而进行试验研究通常是需要进行试验设计。
1.4 解析法又称为分析法，它是应用数学推导、演绎去求解数学模型的方法。
仿真法是通过在模型上进行一系列试验来研究问题的方法。
利用解析法求解模型可以得出对问题的一般性答案，而仿真法的每一次运行则只能给出在特定条件下的数值解。
，解析法常常是围绕着使问题易于求解，而不是使研究方法更适合于问题，常常因为存在诸多困难而不能适用。
从原则上讲，仿真法对系统数学模型的形式及复杂程度没有限制，是广泛适用的，但当模型的复杂程度增大时，试验次数就会迅速增加，从而影响使用效率。
1.5 仿真可以应用于系统分析、系统设计、理论验证和训练仿真器等方面。
1.6,8,20,71，，，，,,,,，x,100x，0u,,,, ,,,,0100，，，，y,,,002x注:本题答案是用MATLAB中tf2ss()函数给出的，是所谓“第二能控标准型”(下同)。
11.7,3,3,11，，，，,,,,，x,100x，0u,,,, ,,,,0100，，，，y,,,013x1.82s，3s，3G(s), 32s，4s，5s，21.91.368,0.36801，，，，,,,,x(k，1),100x(k)，0u(k),,,, ,,,,0100，，，，y(k),,,00.3680.264x(k)1.10 仿真模型见praxis1_10_1.mdl;MATLAB程序见praxis1_10_2.m。
控制系统仿真答案
控制系统仿真答案一．选择题二．名词解释及简答题1．系统的三个属性是什么？请解释其具体含义。
答：系统的三个属性：整体性、相关性、隶属性。
整体性：各部分(子系统)不能随意分割。
相关性：各部分(子系统) 以一定的规律或方式相联系，由此决定了其特有的性能。
隶属性：不能清楚的分出系统“内部”与“外部”，常常需要根据研究的问题来确定哪些属于系统的内部因素，哪些属于外部环境，其界限也是随不同的研究目的而变化，将这一特性称之为隶属性。
2．试利用图形表示仿真的基本内容以及其相互关系。
答：3．简述传统的设计流程以及基于虚拟样机的设计流程的区别（可用图形表示）。
答：三．判断题，正确的在括号内打“√”，错误的打“╳”，并改正错误结论重新阐述。
1．（√）为了限制所研究问题涉及的范围，一般用系统边界把被研究的系统与系统环境区分开来。
2．（╳）模型按数学模型的形式分为：物理仿真、数学仿真、数学－物理混合仿真或半实物仿真。
改1：按模型的性质分为：物理仿真、数学仿真、数学－物理混合仿真或半实物仿真。
改2：按数学模型的形式分为：连续系统仿真、离散事件系统仿真、离散—连续系统仿真。
3．（√）series函数可以将两个系统按串联方式连接，它即适合于连续时间系统，也适合于离散时间系统。
4．（√）S-函数为Simulink的“系统”函数，它是能够响应Simulink求解器命令的函数，采用非图形化的方法实现一个动态系统。
5．（╳）Matlab在执行运算符的优先级的时候，逻辑运算符“<”的优先级要高于矩阵乘法运算“*”的优先级。
改：Matlab在执行运算符的优先级的时候，逻辑运算符“<”的优先级要低于矩阵乘法运算“*”的优先级。
四、2、main(){float x,money;Scanf(“%f/n”,&x);If(x<50) then money=2.5*xElse if(x>=50 and x<100)Else if (x>=100)Then money=2.5*x*(1-0.2) ;Printf(“money=%f”,money);}五．综合题1．编程实现以下图形绘制。
计算机控制技术课后题答案整理版（1到5章基本都有了）
第一章1、计算机控制系统是由哪几部分组成的？画出方框图并说明各部分的作用。
答:计算机控制系统由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成；框图P3。
1）工业控制机主要用于工业过程测量、控制、数据采集、DCS操作员站等方面。
2）PIO设备是计算机与生产过程之间的信息传递通道，在两者之间起到纽带和桥梁的作用。
3）生产过程就是整个系统工作的各种对象和各个环节之间的工作连接。
2、计算机控制系统中的实时性、在线方式与离线方式的含义是什么？为什么在计算机控制系统中要考虑实时性？（1）实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。
（2）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。
3.计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？（1）操作指导控制系统（OIS）优点：结构简单、控制灵活和安全。
缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制对象。
（2）直接数字控制系统(DDC) （属于计算机闭环控制系统）优点：实时性好、可靠性高和适应性强。
（3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最有工况。
（4）集散控制系统优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。
（5）现场总线控制系统优点：与DOS相比降低了成本，提高了可靠性。
（6）PLC+上位系统优点：通过预先编制控制程序实现顺序控制，用PLC代替电器逻辑，提高了控制是现代灵活性、功能及可靠性。
附加：计算机控制系统的发展趋势是什么？大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。
为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。
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第一章绪论
1.什么是计算机控制系统？它主要有哪几部分组成？各部分的作用是什么？
计算机控制系统是利用计算机（包括其他多种控制器）来实现生产过程或运动对象自动控制的系统。
计算机控制系统主要由控制系统和被控生产过程对象两大部分组成。
控制系统又包括硬件和所匹配的软件。
2.简述计算机控制系统的控制过程。
实时数据采集：利用检测、变送装置，实时地对被控制量的瞬时值进行采集和输入。
实时控制决策：对采集、输入的数据进行比较、分析和处理，并按照预定的控制策略（算法）进行运算，产生决策信号。
实时控制输出：根据决策信号实时控制执行机构，实现对被控制对象的控制任务。
3.计算机控制系统的典型形式有几种？各有什么特点？
(1)操作指导控制系统QICS:优点:结构简单、控制灵活和安全。
缺点:由人工控制,速度受到限制，不能控制对象。
(2)直接数字控制系统DDCS：优点:实时性好、可靠性高和适应性强。
(3)监督控制系统SCCS：优点：生产过程始终处于最有工况。
(4)集散控制系统:优点:分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。
(5)现场总线控制系统:优点:与DOS相比降低了成本,提高了可靠性。
(6)计算机集成制造系统
4.试列举计算机控制系统的最新发展趋势，说明研究计算机控制系统的重要性。
大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性价比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛，并逐渐向智能化、网络化和集成化的方向发展。
5.略
6.略
第三章硬件设计基础
1.请说出计算机控制系统常用的主控制器有哪些？各有什么特点？
在计算机控制系统中，常用主控制器包括：工业控制计算机（IPC）、可编程序控制器（PLC）、智能工业调节器、数字信号处理器（DSP）、单片机（MCU)、ARM处理器等。
IPC:性能可靠、软件丰富、价格低廉。
PLC:可靠性高，抗干扰嫩力强，硬件配套齐全，功能完善，易学易用：系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造；体积小，重量轻，能耗低。
智能工业调节器：测控精度高，抗干扰性能强，功能完备，操作简单。
数字信号处理器DSP；单片机；ARM处理器：性能高、成本低、耗能省
2.总线可分为哪几类？分别用于什么场合？试各举几个。
总线按功能和规范可分为三大类型：片总线、内总线和外总线。
片总线：是把各种不同的芯片连接在一起构成特定功能模块的信息传输通路。
内总线：是微机系统中各插件之间的信息传输通路。
外总线：是微机系统之间或微机系统与其他系统之间信息传输的通路，它用于设备一级的互联。
3.计算机控制系统的开关量输出信号分别用于控制什么对象？试举例说明。
控制开关器件的闭合、断开、亮灭等，如指示灯、继电器等。
4.试用AEN(DMA地址使用信号，高电平有效)信号、地址信号A0~A9、74HCT138芯片，以及其他门电路，搭建一个地址译码电路，可寻址的地址分别为3A0H~3A7H.
5.试用PCI-1710HG总线工业板卡实现模拟量采集。
画出接口电路原理图，并画出A/D转换程序。
6.用ADC0808测量某罐温度，其温度波动范围20~50°C，线性温度变送器输出0~5V，试求测量该温度的分辨率和精度。
7.数字量过程通道由哪几部分组成？各部分作用分别是什么？
数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道。
数字量输入通道是把外界生产过程的开关状态信号或数字信号送至计算机进行处理，简称DI通道。
主要由输入调理电路、输入缓冲器、输入地址译码电路等组成。
数字量输出通道是把计算机或微处理器送出的数字信号（开关信号）传送给开关器件，简称DO通道。
主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。
8.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，并分别编写数字输入和数字输出程序。
9.在数据采样系统中，是不是所有的输入通道都需要采样保持器？为什么？
不是，对于输入信号变化很慢，如温度信号；或者A/D转换时间较快，使得在A/D转换期间输入信号变化很小，在允许的A/D转换精度内，就不必再选用采样保持器。