计算机过程控制
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。
计算机过程控制作业答案
2-6某水槽如题图2-1所示。
其中A 1为槽的截面积，R 1、R 2均为线性水阻，Q i 为流入量，Q 1和Q 2为流出量要求：(1)写出以水位h 1为输出量，Q i 为输入量的对象动态方程；(2)写出对象的传递函数G(s)并指出其增益K 和时间常数T 的数值。
图2-1解：1）平衡状态： 02010Q Q Q i +=2）当非平衡时： i i i Q Q Q ∆+=0；1011Q Q Q ∆+=；2022Q Q Q ∆+=质量守恒：211Q Q Q dthd A i ∆-∆-∆=∆ 对应每个阀门，线性水阻：11R h Q ∆=∆；22R h Q ∆=∆ 动态方程：i Q R hR h dt h d A ∆=∆+∆+∆2113) 传递函数：)()()11(211s Q s H R R S A i =++1)11(1)()()(211+=++==Ts KR R S A s Q s H s G i这里：21121212111111R R A T R R R R R R K +=+=+=；2Q112-7建立三容体系统h 3与控制量u 之间的动态方程和传递数,见题图2-2。
解：如图为三个单链单容对像模型。
被控参考△h 3的动态方程： 3233Q Q dt h d c ∆-∆=∆；22R h Q ∆=∆；33R hQ ∆=∆； 2122Q Q dt h d c ∆-∆=∆；11R hQ ∆=∆ 111Q Q dth d c i ∆-∆=∆ u K Q i ∆=∆ 得多容体动态方程：uKR h dth d c R c R c R dt h d c c R R c c R R c c R R dt h d c c c R R R ∆=∆+∆+++∆+++∆333332211232313132322121333321321)()(传递函数：322133)()()(a s a s a s Ks U s H s G +++==； 这里：32132133213213321321332211232132131313232212111;c c c R R R kR K c c c R R R a c c c R R R c R c R c R a c c c R R R c c R R c c R R c c R R a ==++=++=2-8已知题图2-3中气罐的容积为V ，入口处气体压力，P 1和气罐 内气体温度T均为常数。
过程装备控制技术-计算机控制系统
过程装备控制技术-计算机控制系统过程装备控制技术是指利用计算机控制系统对工业生产过程中的装备进行控制和监控的技术。
下面是一个详细的过程装备控制技术的计算机控制系统的过程：1. 设计控制系统：首先，需要根据具体的生产过程和装备的特点，设计一个适合的控制系统。
这包括确定需要控制的参数、传感器和执行器的选择以及系统的结构和算法等。
2. 传感器和执行器的安装：根据设计的控制系统，安装相应的传感器和执行器。
传感器用于监测装备的状态和参数，例如温度、压力、速度等；执行器用于控制装备的运动和操作，例如电机、阀门等。
3. 数据采集和处理：传感器采集到的数据通过数据采集系统传输到计算机控制系统中。
计算机控制系统对采集到的数据进行处理和分析，得到装备的状态和参数。
4. 控制算法的实现：根据控制系统的设计，开发相应的控制算法。
控制算法根据装备的状态和参数，计算出相应的控制指令。
5. 控制指令的传输和执行：计算机控制系统将计算出的控制指令传输到执行器，执行器根据指令控制装备的运动和操作。
6. 监控和故障检测：计算机控制系统实时监测装备的状态和参数，进行故障检测和诊断。
如果发现故障，系统会发出警报并采取相应的措施。
7. 数据记录和分析：计算机控制系统会将采集到的数据进行记录和分析，用于生产过程的优化和改进。
这些数据可以用于监测装备的运行情况、故障分析和预测等。
8. 人机界面：计算机控制系统提供一个人机界面，使操作人员可以对装备进行监控和控制。
通过人机界面，操作人员可以查看装备的状态、调整控制参数、进行故障排查等操作。
总结起来，过程装备控制技术的计算机控制系统包括设计控制系统、传感器和执行器的安装、数据采集和处理、控制算法的实现、控制指令的传输和执行、监控和故障检测、数据记录和分析以及人机界面等步骤。
这些步骤相互配合，实现对装备的精确控制和监控。
计算机辅助统计过程控制(SPC)的研究与应用
计算机辅助统计过程控制（SPC）的研究与应用0 引言统计过程控制（Statistical Process Control ，SPC）是一种运用数理统计方法进行过程控制的技术。
国外很多大公司的质保体系中，大多包含有具体的统计质量控制技术，在ISO9000质量体系中，也特别强调统计质量技术的应用。
然而传统的SPC完全依靠手工计算和人工判断，繁琐的计算和复杂的模式识别给SPC的推广应用带来困难。
为此，出现了利用编程语言实现计算机辅助统计过程控制（Computer Aided Statistical Process Control ，CA-SPC）的软件系统，并将人工神经网络（ANN）技术用于SPC中控制图的异常模式识别，效果也比较明显。
本文就针对这种计算机辅助统计过程技术展开讨论。
1 CA-SPC面临的问题（1）统计分析SPC工具种类很多，常见的如Shewhart控制图、抽样检验分析工具、3σ分析、Pareto图等，如何针对数据特征和分析目的选用合适的工具非常重要，需要结合人工智能技术，依据一些规则和以往的经验做出选择。
然后对数据运用计算机技术进行计算分析、绘图，再由专家对分析结果进行讨论与诊断，从而采取相应的措施改进工作。
（2）信息集成完善的CA-SPC系统必须与企业的生产、设计以及管理信息系统有机地集成在一起，通过企业的Intranet/Internet.和共享数据库使设计、制造、检测、质量控制一体化，以更好地发挥CA-SPC的作用。
（3）实时监控CA-SPC的一个重要功能就是运用控制图对生产过程中的工序状态进行监控，一旦出现异常，随时发出报警信号。
运用ANN进行控制图的异常模式识别，并由专家系统对模式识别的结果进行解释，找出影响质量的主要因素，并及时采取纠正措施，从而保证生产过程稳定、正常地进行。
2 总体功能结构统计过程控制系统主要包括数据文件类型的确定、数据的输入与存贮、工序参数与控制图参数设置、数据统计与分析、绘制分析图与控制图及诊断、最后到数据报表输出与控制图打印输出等数据处理全过程。
计算机过程控制软件开发规程
计算机过程控制软件开发规程计算机过程控制软件开发规程计算机过程控制软件开发是一项很重要的任务。
为了确保软件的高质量和可靠性，有必要建立一套规程。
下面介绍一些计算机过程控制软件开发规程：1、需求分析需求分析是软件开发的第一步。
在这一阶段，需要确定软件的功能和性能要求。
明确了软件的功能和性能要求，才有可能设计出满足这些要求的软件。
为了确保需求分析的准确性，需要与用户充分沟通，将用户的需求充分了解清楚。
2、设计软件设计是确定软件结构和实现方式的过程。
在设计阶段需要考虑软件的总体结构、子系统结构和模块结构。
根据需求分析确定的功能和性能需求，设计出满足这些要求的软件结构。
3、编码编码是将设计方案转化为计算机程序代码的过程。
程序代码应该符合设计规范，尽可能呈现出清晰的结构和简洁的代码。
4、测试测试是为了检测软件的准确性和可靠性。
在测试阶段，需要为软件编写测试用例，执行各种测试，以确保软件的功能和性能都符合要求。
5、集成集成是将各个模块组合成为一个完整的软件系统的过程。
在集成阶段，需要进行各种测试，以确保完整的软件系统的功能和性能都符合要求。
6、维护维护是整个软件开发过程中最长久的阶段。
在软件使用的过程中，会出现各种问题，需要对软件进行修补和升级。
为了提高软件维护的效率和准确性，应该在软件设计和编码阶段就考虑维护问题。
结论：上述规程是计算机过程控制软件开发的基本规程。
为了确保软件质量和可靠性，需要按照这些规程进行软件开发。
在实际的开发过程中，还需要充分考虑团队协作，项目管理等因素。
过程控制系统计算机控制系统
集散控制系统的特点
•4）丰富的功能软件包
• 集散控制系统具有丰富的功能软件 包。它能提供控制算法模块、控制程序 软件包、过程监视软件包、显示软件包、 报表打印和信息检索程序包等，并至少 提供一种过程控制语言，供用户开发高 级的应用软件，例如优化管理和控制软 件。
集散控制系统的特点
•（5） 采用高可靠性技术
集散控制系统的特点
•2） 采用微机智能技术 • 集散控制系统采用了以微处理器为 基础的“智能技术”，这是集散控制系 统有别于其他系统装置的最大特点。集 散控制系统中的现场控制单元，过程输 入输出接口，显示操作站和数据通信装 置等均采用微处理器，有记忆、逻辑判 断和数据运算功能，可以实现自适应、 自诊断和自检测等“智能”。
操作站上运行的应用软件
一套完善的DCS，其操作站上运 行的应用软件应完成如下功能：实时 数据库、网络管理、历史数据库管理、 图形管理、历史数据趋势管理、数据 库详细显示与修改、记录报表生成与 打印、人机接口控制、控制回路调节、 参数列表、串行通信和各种组态等。
DCS的组态（开发与生成）
DCS的开发过程主要是采用系统组态软件依 据控制系统的实际需要生成各类应用软件的过程。 一个强大的组态软件，能够提供一个友好的用户 界面，并已汉化，使用户只需用最简单的编程语 言或图表作业方法而不需要编写代码程序便可生 成自己需要的应用软件。 组态软件功能包括基本配置组态和应用软件 组态。基本配置组态是给系统一个配置信息，如 系统的各种站的个数、它们的索引标志、每个控 制站的最大点数、最短执行周期和内存容量等。 应用软件的组态则包括比较丰富的内容，下面对 应用软件的几个主要内容进行说明。
6）DCS与上位机的接口
本章小结
1. 计算机控制系统的基本组成；
过程控制程序文件
过程控制程序文件介绍过程控制程序文件是一种用于控制计算机操作系统和应用程序执行的文件。
它包含了一系列的指令和程序代码，用于控制程序的运行和执行过程中的各种行为和条件。
通过编写过程控制程序文件，用户可以自定义和控制计算机的操作，以便满足自己的需求。
过程控制程序文件的结构过程控制程序文件通常由以下几个部分组成：文件头文件头包含了一些描述性的信息，如文件的创建时间、作者、版本号等。
这些信息可以提供给用户和其他程序员参考，以便更好地理解和使用该文件。
导入模块导入模块是过程控制程序文件中的一部分，用于引入其他模块或库，以便在程序中使用它们的功能和特性。
通过导入模块，可以扩展文件的功能和性能，提供更多的工具和方法供程序使用。
主程序主程序是过程控制程序文件的核心部分，它包含了具体的指令和代码，用于实现程序的逻辑和功能。
主程序可以根据需要使用各种数据结构、算法和控制结构，以达到预期的效果和目标。
函数和方法函数和方法是过程控制程序文件的一部分，用于封装并组织可重用的代码。
通过定义函数和方法，可以提高代码的可维护性和可读性，避免代码的重复和冗余。
变量和常量变量和常量是过程控制程序文件中用于存储数据和状态的部分。
变量可以在程序的执行过程中被赋值和修改，而常量的值则是固定不变的。
过程控制程序文件的应用过程控制程序文件可以用于各种不同的应用场景，如：自动化控制系统过程控制程序文件可以用于自动化控制系统，用于监测和控制各种设备和系统。
通过编写过程控制程序文件，可以实现对设备的自动化操作和控制，提高系统的效率和稳定性。
数据处理和分析过程控制程序文件可以用于数据处理和分析，用于处理和分析大量的数据。
通过编写过程控制程序文件，可以实现数据的收集、存储、分析和可视化等功能，以提供对数据的深入理解和洞察。
算法和模拟过程控制程序文件可以用于编写和实现各种算法和模拟，用于解决复杂的数学和科学问题。
通过编写过程控制程序文件，可以实现对算法的实现和优化，以及对模拟的进行和验证。
计算机名词解释
1数据处理：是指对原始数据进行收集，整理，合并，选择，存储，输出等加工过程2.过程控制：是指实时采集，检测数据，并进行处理和判定，按最佳值进行调节的过程3.计算机辅助设计(CAD)是指用计算机帮助工程设计人员进行设计工作4.计算机辅助教学(CAI)是指利用计算机进行辅助教学工作5.人工智能(AI)是指用计算机来“模仿”人的智能，使计算机能像人一样具有识别语言，文字，图形和“推理”，学习以及适应环境的能力6.通用机：是指为解决各种问题，具有较强的通用性而设计的计算机wa7.专用机：是指为解决一个或一类特定的问题而设计的计算机8.规模：主要是指计算机的一些主要技术指标，如字长，运算速度，存储容量，外部设备，输入和输出能力，配置软件，价格高低等9.数据：是指能够输入计算机并被计算机处理的数字，字母和符号的集合10.字符编码：就是规定用怎样的二进制码来表示字母，数字和专门符号11.机内码：是指在计算并机中表示汉字的编码12.系统软件：是指由计算机生产厂(部分由“第三方”)为使用该计算机而提供的基本软件13.应用软件：是指用户为自己的业务应用而使用系统开发出来的用户软件14.机器语言：是指机器能够直接认识的语言，它是由1和0组成的一组代码指令15.主机：主机是指这台计算机在网络中的名称，它由大小写字母a~z,A~Z,数字0~9和符号“一”组成16.域：是指服务器控制网络上的计算机能否加入的计算机组合17.第二代的计算机网络：以通信子网为中心的计算机网络称为第二代计算机网络18.校园网络：是指在学校中配置的，覆盖整个学校的计算机网络19.拓扑：是从图论演变而来的，是一种研究与大小形状无关的点，线，面特点的方法20.环形网。
是局域网常用的拓扑结构，它由通信线路将各结点连接成一个闭合的环21.DTE：一般把计算机或终端这类数据处理设备称为DTE22.介质利用率：是指介质传送有效数据的时间与该传输过程所经历的总时间之比。
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4、化学反应釜串级控制系统，主、副对象的传递函数分别为：
2017()81s G s e s -=+， 2025()31
s G s e s -=+ 主、副测量变送环节的传递函数分别为： 11()21m G s s =+， 21()1
m G s s =+ 主、副扰动通道的传递函数分别为： 1 2.5()41f G s s =
+， 21.5()51f G s s =+ 试分别采用串级控制设计温度控制系统，具体要求如下：
（1） 进行控制方案设计，包括调节阀的选择、控制器参数整定，给出相应的闭环系
统原理图；
（2） 进行仿真实验，分别给出系统的跟踪性能和抗干扰性能（包括一次扰动和二次
扰动）；
1、超前校正控制器设计 设单位反馈系统的开环传递函数为)
1()(0+=s s K s G ，采用模拟设计法设计超前校正数字控制器，使校正后的系统满足如下指标：(1) 当
t r =时，
稳态误差不大于0.1；(2) 开环系统截止频率6≥c ωrad/s ；(3) 相角裕度o 60≥γ; (4) 幅值裕度10≥h dB 。
2、超前校正控制器设计 设单位反馈系统的开环传递函数为)
15.0()(0+=s s K s G ，采用模拟设计法设计超前校正数字控制器，使校正后的系统满足如下指标：(1) 速度误差20=Kv ；(2) 相角裕度o 50≥γ; (3) 幅值裕度10≥Kg dB 。
3、滞后校正控制器设计 设单位反馈系统的开环传递函数为)
12.0)(11.0()(0++=s s s K s G ，采用模拟设计法设计滞后校正数字控制器，使校正后的系统满足如下指标：
(1) 速度误差系数30=v K ； (2) 开环系统截止频率3.2≥c ω rad/s ； (3) 相位裕度o 40≥γ (4) 幅值裕度10≥Kg dB 。