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第一章计算机控制系统概述

习题及参考答案

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。

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。

3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？

由四部分组成。

图1.1微机控制系统组成框图

(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命

令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。主机的主要功能是控制整个生产过程，

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按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出

控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生

产技术报告，打印制表等等。

(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把

生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。过程输出通道把微机输出的控制命令

和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入输出通

道和数字量输入输出通道。

(3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操

作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。其中

操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，

完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护

功能。

(4)检测与执行机构

a.测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变

送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量，例如热电偶把温度转换成mV信号；

压力变送器可以把压力转换变为电信号，这些信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信

号(0～5V或4～20mA)后，再送入微机。

b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功能

是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质

的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。例如，在温度控制系统中，微机根据温度的误

差计算出相应的控制量，输出给执行机构(调节阀)来控制进入加热炉的煤气(或油)量以实现

预期的温度值。常用的执行机构有电动、液动和气动等控制形式，也有的采用马达、步进电