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习题参考答案
绪论
1．计算机控制系统的硬件主要包括哪几个部分？
答：典型的计算机控制系统的硬件主要包括计算机主机、过程通道、操作控制台和常用的外部设备。
2．什么是过程通道？过程通道主要有哪几种？
答：过程通道是被控对象与主机进行信息交换的通道。根据信号的方向和形式，过程通道分为4种：模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道和数字量输出通道。
3．根据计算机控制系统的发展历史和在实际应用中的状态，计算机控制系统可分为哪几类？各有何特点？
答：计算机控制系统一般分为操作指导控制系统、直接数字控制系统、计算机监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统和计算机集成制造系统6大类。
（1）操作指导控制系统具有结构简单、控制安全、灵活，人的介入使该系统可以应用于一些复杂的、不便由计算机进行直接控制的场合；
（2）直接数字控制系统利用计算机的软硬件替代自动控制系统的控制器，可实现对多回路多参数的控制，系统灵活性大、可靠性高，能实现各种从常规到先进的控制方式。
（3）计算机监督控制系统利用有效的资源去完成生产过程控制的参数优化，协调各直接控制回路的工作，而不参与直接的控制，所以计算机监督控制系统是安全性、可靠性较高的一类计算机控制系统；
（4）集散控制系统采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治、综合协调设计原则，形成具有层次化体系结构的分级分布式控制，由于生产过程分别由独立的控制器进行控制，控制器故障分散，局部的故障不会影响整个系统的工作，从而提高了系统工作的可靠性；
（5）现场总线控制系统利用现场总线将各智能现场设备、各级计算机和自动化设备互联，形成了一个数字式全分散双向串行传输、多分支结构和多点通信的通信网络，采用了基于开放式、标准化的通信技术，突破了DCS采用专用通信网络的局限；同时还进一步变革了DCS中的“集散”系统结构，形成了全分布式系统架构，把控制功能彻底下放到现场。
（6）计算机集成制造系统将工业生产的全过程集成在一起，由计算机网络和系统在统一模式下处理，实现从设计、工艺、加工制造到产品的检验出厂一体化的模式，并提出了并行工程的概念，即将传统串行流程部分改为并行流程，大幅加快了产品从设计到出厂的周期。计算机集成制造已经将制造集成转换为信息集成，并融入了企业的全面管理和市场营销。CIMS是一项庞大的系统工程，它需要有许多基础的应用平台的支持，实现的是企业物流、资金流和信息流的统一。
4．计算机控制系统在深度和广度两方面各有何发展趋势？
答：计算机控制系统正朝着网络化、智能化和综合化的方向发展。计算机控制系统的规模越来越大，其结构也发生了变化，经历了计算机集中控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统，向着网络控制系统发展；随着人工智能技术的发展以及人们对控制系统自动化与智能化水平需求的提高，模糊控制技术、预测控制技术、专家控制技术、神经网络技术、最优控制技术、自适应控制技术、数字孪生、机器学习等将在计算机控制系统中得到越来越广泛的应用。计算机控制的工厂自动化控制系统已不再是单一的控制系统，而是集成的多目标、多任务的综合控制系统，即把整体上相关、功能上相对独立、位置上相对分散的子系统或部件组成一个协调控制的综合计算机系统。
计算机控制系统中的检测设备和执行机构
什么叫传感器及变送器？
答：传感器（Sensor）是指能把物理、化学量转变成便于利用和输出的电信号，用于获取被测信息，完成信号的检测和转换的器件。变送器（Transducer）是将工艺变量（如温度、压力、流量、液位、成分等）和电气信号（如电流、电压、频率、气压信号等）调理并转换成统一的标准信号。
2．简述压力检测的主要方法和分类。
答：压力检测的方法很多，按敏感元件和转换原理的特性不同，一般分为以下几类：
1）液柱式压力检测。它是依据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度来实现测量的。
2）弹性式压力检测。它是根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移来实现测量的。
3）负荷式压力检测。它是基于静力平衡原理进行压力测量的。
4）电气式压力检测。它是利用敏感元件将被测压力转换成各种电量，如电阻、电感、电容、电位差等。
5）其他压力检测方法，如弹性振动式压力计、压磁式压力计。弹性振动式压力计是利用弹性元件受压后其固有振动频率发生变化这一原理制成的，其本质是将被测压力转换成频率信号。压磁式压力计是利用铁磁材料在压力作用下会改变其磁导率的物理现象而制成的。
3．简述温度检测的主要方法和分类。
答：根据测量方法，可将温度测量划分为接触式测温和非接触式测温两大类。
（1）接触式测温是基于物体的热交换原理设计而成的。接触式测温仪表主要有：基于物体受热膨胀原理制成的膨胀式温度检测仪表；基于密闭容积内工作介质随温度升高而压力升高的性质制成的压力