微機(jī)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課后于海生(第2版)習(xí)題詳解答案

微機(jī)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課后于海生（第2版）

習(xí)題詳解答案

1.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程是怎樣的？

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程可歸納為以下三個(gè)步驟：

⑴實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：對(duì)被控量的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)，并輸入給計(jì)算機(jī)。

⑵實(shí)時(shí)決策：對(duì)采集到的表征被控參數(shù)的狀態(tài)量進(jìn)行分析，并按已定的控制規(guī)

律，決定下一步的控制過程。（3）實(shí)時(shí)控制：根據(jù)決策，適時(shí)地對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)

出控制信號(hào)，完成控制任務(wù)。

2.實(shí)時(shí)、在線方式和離線方式的含義是什么？

（1）實(shí)時(shí)：所謂〃實(shí)時(shí)〃，是指信號(hào)的輸入、計(jì)算和輸出都是在一定時(shí)間范圍內(nèi)

完成的，即計(jì)算機(jī)對(duì)輸入信息以足夠快的速度進(jìn)行處理，并在一定的時(shí)間內(nèi)作

出反應(yīng)并進(jìn)行控制，超出了這個(gè)時(shí)間就會(huì)失去控制時(shí)機(jī)，控制也就失去了意義。

（2）〃在線〃方式：在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，如果生產(chǎn)過程設(shè)備直接與計(jì)算機(jī)連接,

生產(chǎn)過程直接受計(jì)算機(jī)的控制，就叫做〃聯(lián)機(jī)〃方式或者〃在線〃方式。

（3）〃離線〃方式：若生產(chǎn)過程設(shè)備不直接與計(jì)算機(jī)相連接，其工作不直接受計(jì)

算機(jī)的控制，而是通過中間記錄介質(zhì)，靠人進(jìn)行聯(lián)系并作相應(yīng)操作的方式，則

叫做〃脫機(jī)〃方式或者“離線”方式。

3.微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件由哪幾部份組成?各部份的作用是什么？

由四部份組成。

外部設(shè)備主機(jī)輸出通道生戶過程裝置

人測(cè)攝變送卜一

多

機(jī)

路

聯(lián)

接口開一測(cè)量變送7—

系

頭J

設(shè)：1----1---：

備斗|測(cè)敵變了］■—

微

T執(zhí)行機(jī)構(gòu)）—

執(zhí)行機(jī)構(gòu)?

通-H?

用機(jī)

?

外

部二I執(zhí)行機(jī)構(gòu)?_?

設(shè)

備

圖1.1微機(jī)控制系統(tǒng)組成框圖

⑴主機(jī)：這是微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的核心，通過接口它可以向系統(tǒng)的各個(gè)部份

發(fā)出各種命令，同時(shí)對(duì)被控對(duì)象的被控參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)及處理。主機(jī)的主要

功能是控制整個(gè)生產(chǎn)過程，按控制規(guī)律進(jìn)行各種控制運(yùn)算（如調(diào)節(jié)規(guī)律運(yùn)算、最

優(yōu)化計(jì)算等）和操作，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果作出控制決策；對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)督，使之

處于最優(yōu)工作狀態(tài)；對(duì)事故進(jìn)行預(yù)測(cè)和報(bào)警；編制生產(chǎn)技術(shù)報(bào)告，打印制表等

等。

⑵輸入輸出通道：這是微機(jī)和生產(chǎn)對(duì)象之間進(jìn)行信息交換的橋梁和紐帶。過程

輸入通道把生產(chǎn)對(duì)象的被控參數(shù)轉(zhuǎn)換成微機(jī)可以接收的數(shù)字代碼。過程輸出通

道把微機(jī)輸出的控制命令和數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成可以對(duì)生產(chǎn)對(duì)象進(jìn)行控制的信號(hào)。過

程輸入輸出通道包括摹擬量輸入輸出通道和數(shù)字量輸入輸出通道。

⑶外部設(shè)備：這是實(shí)現(xiàn)微機(jī)和外界進(jìn)行信息交換的設(shè)備，簡(jiǎn)稱外設(shè)，包括人機(jī)

聯(lián)系設(shè)備（操作臺(tái)）、輸入輸出設(shè)備（磁盤驅(qū)動(dòng)器、鍵盤、打印機(jī)、顯示終端等）

和外存貯器（磁盤）。其中操作臺(tái)應(yīng)具備顯示功能，即根據(jù)操作人員的要求，能

即將顯示所要求的內(nèi)容；還應(yīng)有按鈕，完成系統(tǒng)的啟、停等功能；操作臺(tái)還要

保證即使操作錯(cuò)誤也不會(huì)造成惡劣后果，即應(yīng)有保護(hù)功能。

⑷檢測(cè)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)

a.測(cè)量變送單元：在微機(jī)控制系統(tǒng)中，為了采集和測(cè)量各種參數(shù)，采用了各種

檢測(cè)元件及變送器，其主要功能是將被檢測(cè)參數(shù)的非電量轉(zhuǎn)換成電量，例如熱

電偶把溫度轉(zhuǎn)換成mV信號(hào)；壓力變送器可以把壓力轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘?hào)，這些信號(hào)

經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)（0?5V或者4?20mA）后，再送入微機(jī)。

b.執(zhí)行機(jī)構(gòu)：要控制生產(chǎn)過程，必須有執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它是微機(jī)控制系統(tǒng)中的重要

部件，其功能是根據(jù)微機(jī)輸出的控制信號(hào)，改變輸出的角位移或者直線位移，

并通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)改變被調(diào)介質(zhì)的流量或者能量，使生產(chǎn)過程符合預(yù)定的要求。

例如，在溫度控制系統(tǒng)中，微機(jī)根據(jù)溫度的誤差計(jì)算出相應(yīng)的控制量，輸出

給執(zhí)行機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)閥）來控制進(jìn)入加熱爐的煤氣（或者油）量以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的溫度

值。常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有電動(dòng)、液動(dòng)溫和動(dòng)等控制形式，也有的采用馬達(dá)、步

進(jìn)機(jī)電及可控硅

元件等進(jìn)行控制。

6.操作指導(dǎo)、DDC和SCC系統(tǒng)工作原理如何?它們之間有何區(qū)別和聯(lián)系？

（D操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)：在操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)的輸出不直接作用于生

產(chǎn)對(duì)象，屬于開環(huán)控制結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)根據(jù)數(shù)學(xué)模型、控制算法對(duì)檢測(cè)到的生產(chǎn)

過程參數(shù)進(jìn)行處理，計(jì)算出各控制量應(yīng)有的較合適或者最優(yōu)的數(shù)值，供操作員

參

考，這時(shí)計(jì)算機(jī)就起到了操作指導(dǎo)的作用。其原理框圖如圖L2所示。

多

路

開

入通

字量輸

或者數(shù)

摹擬量關(guān)生

微產(chǎn)

過

程

機(jī)

圖

原理框

制系統(tǒng)

指導(dǎo)控

2操作

圖1.

過

是通

統(tǒng)就

l)系

ntro

lCo

gita

tDi

irec

DC(D

)：D

DC系統(tǒng)

統(tǒng)(D

制系

字控

接數(shù)

⑵直

機(jī)

機(jī)，微

給微

道送

入通

，經(jīng)輸

回檢測(cè)

進(jìn)行巡

控參數(shù)

多個(gè)被

個(gè)或者

件對(duì)一

檢測(cè)元

執(zhí)

控制

通道

輸出

通過

然后

算，

制運(yùn)

行控

再進(jìn)

較，

行比

值進(jìn)

設(shè)定

果與

測(cè)結(jié)

將檢

在

是微機(jī)

統(tǒng)，

環(huán)系

是閉

系統(tǒng)

DDC

求。

的要

預(yù)定

達(dá)到

參數(shù)

被控

統(tǒng)的

使系

構(gòu)，

行機(jī)

工業(yè)生

。

3所示

圖1.

圖如

理框

其原

形式。

種應(yīng)用

遍的一

中最普

產(chǎn)過程

通

輸入

關(guān)量

者開

量或

孽擬

道微

生

產(chǎn)

機(jī)過

程

出通道

關(guān)量輸

或者開

磬擬量

控制臺(tái)

框圖

原理

C系統(tǒng)

DD

圖1.3

)系統(tǒng)