计算机控制系统第三版李正军习题答案.docVIP

计算机控制系统(第三版)习题参考答案 第1章 1. 计算机控制系统有哪几部分组成? 【答案】 计算机控制系统由两大部分组成： 一部分为计算机及其输入输出通道，另一部分为工 业生产对象(包括被控对象与工业自动化仪表)。 2. 简述计算机控制系统的发展分类。 【答案】 根据应用特点、控制方案、控制目标和系统构成，计算机控制系统一般可分为以下几 种类型：数据采集系统 (DAS), 直接数字控制系统 (DDC), 监督控制系统 (SCC), 集散 控制系统 (DCS), 监控与数据采集系统 (SCADA), 现场总线控制系统 (FCS), 工业过 程计算机集成制造系统(流程CIMS), 网络控制系统 (NCS), 嵌入式控制系统 (ECS)。 3. 什么是DDC 系统?什么是SCC 系统? 【答案】 DDC 系统即直接数字控制系统。它是用一台计算机对多个被控参数进行巡回检测，检 测结果与给定值进行比较，并按预定的数学模型(如PID 控制规律)进行运算，其输出直 接控制被控对象，使被控参数稳定在给定值上。 SCC 系统即监督控制系统，计算机按照描述生产过程的数学模型计算出最佳给定值送 给模拟调节器或DDC 计算机，模拟调节器或DDC 计算机控制生产过程，从而使生产过程 始终处于最优工况。 SCC 系统较DDC 系统更接近生产变化的实际情况，它不仅可以进行 给定值控制，而且还可以进行顺序控制、自适应控制及最优控制等。 4. 集散控制系统的特点是什么? 【答案】 集散控制系统较之过去的集中控制系统具有以下特点： (1)控制分散、信息集中：采用大系统递阶控制的思想，生产过程的控制采用全分散 的结构，而生产过程的信息则全部集中并存储于数据库，利用高速公路或通信网络输送到 有关设备。这种结构使系统的危险分散，提高了可靠性。 (2)系统模块化：在集散控制系统中，有许多不同功能的模块，如CPU 模块、 AI 和 AO 模块、 DI 和 DO 模块、通信模块、 CRT 模块、存储器模块等。选择不同数量和不同功 能的模块可组成不同规模和不同要求的硬件环境。同样，系统的应用软件也采用模块化结 构。 (3)数据通信能力较强：利用高速数据通道连接各个模块或设备，并经通道接口与局 域网络相连，从而保证各设备间的信息交换及数据库和系统资源的共享。 (4)友好而丰富的人机接口：操作员可通过人机接口及时获取整个生产过程的信息， 如流程画面、趋势显示、报警显示、数据表格等。同时，操作员还可以通过功能键直接改 变操作量，干预生产过程、改变运行状况或做事故处理。 (5)可靠性高：在集散控制系统中，采用了各种措施来提高系统的可靠性，如硬件自 诊断系统、通信网络、高速公路、电源以及输入输出接口等关键部分的双重化(又称冗余), 还有自动后援和手动后援等。 5. 什么是网络控制系统? 【答案】 通过网络形成的反馈控制系统称为网络控制系统 NCS(Network Control System)。 该类 系统中，被控制对象与控制器以及控制器与驱动器之间是通过一个公共的网络平台连接的。 这种网络化的控制模式具有信息资源能够共享、连接线数大大减少、易于扩展、易于维护、 高效率、高可靠性及灵活等优点，是未来控制系统的发展模式。根据网络传输媒介的不同， 网络环境可以是有线、无线或混合网络。网络控制系统是一种空间分布式系统，通过网络 将分布于不同地理位置的传感器、执行机构和控制器连接起来，形成闭环的一种全分布式 实时反馈控制系统。控制器通过网络与传感器和执行机构交换信息，并实现对远程被控对 象的控制。 6. 什么是SCADA 系统? 【答案】 SCADA 系统即监控与数据采集系统，它是一类功能强大的计算机远程监督控制与数 据采集系统。它综合利用了计算机技术、控制技术、通信与网络技术，完成了对测控点分 散的各种过程或设备的实时数据采集、本地或远程的控制，以及生产过程的全面实时监控， 并为安全生产、调度、优化和故障诊断提供必要和完整的数据及技术支持。 7. 什么是嵌入式控制系统? 【答案】 嵌入式系统 (Embedded System) 的一般定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础， 并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的计 算机系统。嵌入式系统符合目前发展现状的定义是：硬件以一个高性能的微处理器或微控 制器(目前通常是32位处理器或微控制器)为基础，软件以一个多任务操作系统为基础的 综合平台。这个平台的处理能力是以往的单片机所无法比拟的，它涵盖了软件和硬件两个 方面，因此称之为“嵌入式系统”。 8. 工业4.0是指什么? 【答案】 工业4.0即第四次工业革命，是指利用物联信息系统(Cyber Physical