《计算机控制系统》课后题答案-刘建昌等科学出版社1

《计算机控制系统》是一门深入研究计算机在自动化领域应用的课程，其主要关注计算机如何作为核心组件参与到自动控制系统的运行中。计算机控制系统相较于传统的模拟系统，具备显著的优势。 计算机控制系统设计灵活，能够适应各种复杂的控制策略。由于控制算法是通过编程实现的，因此可以轻松实现不同的控制规律，如PID、模糊控制、预测控制等，并且修改控制策略非常方便。此外，软件的标准化和模块化使得控制程序可以复用，提高了开发效率。 计算机控制系统能实现集中监控和操作，这得益于计算机的分时操作系统特性。它可以同时处理多个控制量，管理众多被控对象，形成统一的控制系统，便于操作人员集中监视和管理生产过程。 再者，计算机控制系统具有较高的可靠性和抗干扰能力。通过软件实现的故障自诊断和自修复功能，可以及时发现和处理系统问题，提高系统的可用性和可维护性。同时，控制算法以软件形式存在，不易受外部干扰影响。 计算机控制系统通常由以下部分组成： 1. 数字控制器：执行控制算法，计算出控制信号。 2. D/A转换器：将数字控制信号转换为模拟信号，以便于实际设备操作。 3. 执行机构：根据控制信号调整被控对象的状态。 4. 测量变送环节：将物理量转换为标准电信号。 5. A/D转换环节：将模拟信号转化为数字信号供计算机处理。 6. 采样开关：在特定时间间隔进行信号采样。 在设计层面，例如，可以利用逻辑器件设计电路，使得开关信号能够接入计算机数据总线，或者设计电路使得指示灯通过数据总线输出。对于模拟信号输入至计算机总线接口，需要构建包含调理电路、采样保持和A/D转换的模拟输入通道。同样，设计一个从计算机总线到4~20mA模拟信号输出的结构，需要考虑D/A转换和信号调理电路。 内部总线、外部总线和系统总线是计算机系统中数据传输的重要组成部分。内部总线连接微处理器和内部芯片，系统总线连接各插件板，而外部总线则用于不同设备或计算机间的通信。这三类总线各自负责不同层次的连接，确保了数据在整个系统中的高效流动。 D/A转换器的工作过程通常涉及权重电阻网络，当数字输入信号到达时，不同位权的电阻会导通，形成与数字信号对应的电压，这个电压经过低通滤波后转变为连续的模拟信号。 《计算机控制系统》课程涵盖了计算机在控制领域的核心概念、优势、系统结构以及关键组件的工作原理，为理解和设计现代自动化系统提供了坚实的基础。