计算机控制技术知识总结

第一篇:计算机控制技术知识总结

       注:计算题知识略

       第一章

       12(online)、离线控制(offline)、实时控制(real-time)

       3、自动控以控制方式分类:直接数字控制系统(DDC)、计算机监督控制系统(SCC)分布式控制系统(DCS)现场总线控制系统(FCS)计算机集成控制系统(CIMS)

       第二章

       45、总线的组成:数据总线、地址总线、控制总线、电源线

       678

       第三章

       9、CPU断控制方式

       10、I/O11、A/D第四章

       12第五章

       14、PID15、PID算法积分改进:抗积分饱和、积分分离、消除积分不灵敏区、变速积分

       第八章

       1617设、接地抗干扰

       18阱)

       192022、共模干扰的抑制方法:变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽

第二篇:计算机控制技术总结

       第一章

       1、计算机控制系统的工作原理

       •实时决策控制:对采集到的被控量进行分析处理,并按已定的控制规律,决定控制行为。

       •实时控制输出: 根据控制决策,适时地对控制机构发出控制信号,完成控制任务。

       2、计算机控制系统的组成答:计算机控制系统由计算机(工业控制机)和生产过程两部分组成。

       工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机,它包括硬件和软件两部分。生产过程包括被控对象和测量变送、执行机构、电气开关等装置。

       3、计算机控制系统的典型型式

       答:操作指导控制系统,直接数字控制系统,监督控制系统,集散控制系统,现场总线控制系统,综合自动化系统。

       第二章

       什么是总线

       所谓总线,就是计算机各个模块之间互联和传送信息的一组信号线。总线可以分为内部总线和外部总线,而内部总线又可分为片级总线和系统总线。

       模拟量输入通道:是把从系统中检测到的模拟信号,变成二进制数字信号,经接口送往计算机。

       模拟量输入通道的组成一般由I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑等组成。

       信号调理:为了将外部开关量信号输入到计算机,必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机所能接受的逻辑信号,这个过程叫信号调理。

       采样过程:按一定的时间间隔T,把时间上连续和幅值上也连续的模拟量信号、转变成在时刻0、T、1 T、2 T、…K T的一连串脉冲输出信号的过程成为采样过程。

       量化:采用一组数码(如二进制码)来逼近离散模拟信 号的幅值,将其转化为数字信号。量化过程:将采样信号转换为数字信号的过程称为量化过程。

       3.采样保持器

       (1)孔径时间和孔径误差的消除

        孔径时间:A/D转换器将模拟信号转换成数字量所需的时间,称为孔径时间。

       孔径误差:对于随时间变化的模拟信号来说,孔径时间决定了每一个采样时刻的最大转换误差。对于一定的转换时间,误差的百分数和信号频率成正比。

       孔径误差的消除: 采用带有采样保持器,限制信号的频率范围。

       模拟量输出通道任务是把计算机输出的数字量转换成模拟电压或电流信号,以便驱动相应的执行机构,达到控制的目的。

       模拟量输出通道一般由接口电路、D/A转换器、V/I变换等组成模拟量输出通道的结构形式

       1.一个通路设置一个数/模转换器的形式(数字保持方案)

       优点:转换速度快、工作可靠。

       缺点:使用较多的D/A转换器。

       2.多个通路共用一个数/模转换器的形式(模拟保持方案)

       优点:节省数/模转换器

       缺点:分时工作,适用于通路数量多且速度要求不高的场合;

       要用多路开关,且要求输出采样保持的保持时间与采样时间之比较大; 可靠性差。

       2.6 硬件抗干扰技术

       3种过程通道抗干扰技术主机抗干扰技术系统供电与接地技术

       干扰既可能来源于外部,也有可能来自内部。外部干扰由外界环境因素决定;内部干扰是由系统结构、制造工艺等决定。

       过程通道抗干扰技术

       1.串模干扰及其抑制方法

       (1)串模干扰

       定义: 有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。

       (2)串模干扰的抑制方法 答:•实时数据采集:对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。

       –如果串模干扰的频率与被测信号频率不同时,可以采用滤波器来抑制干扰;

       –当尖峰型串模干扰为主要干扰源时,用双积分式A/D转换器可以削弱串模干扰影响;

       –对于串模干扰主要来自电磁感应时,信号应仅可能早地前置放大,提高信噪比;

       –利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰;

       –采用良好的屏蔽,以减少电磁干扰。

       2.共模干扰及其抑制方法

       (1)共模干扰

       定义:所谓共模干扰是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。

       (2)共模干扰的抑制方法

       变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽、采用仪表放大器提高共模抑制比。

       数字PID控制器的改进

       积分项的改进

       (1)积分分离(2)抗积分饱和(3)梯形积分(4)消除积分不灵敏区

       微分项的改进

       (1)不完全微分PID控制

       改进原因:在PID控制中,对具有高频扰动的生产过程,微分作用响应过于灵敏,容易引起控制过程振荡,降低调节品质。

       改进方法:串联一阶惯性环节,组成不完全微分PID控制器。

       两种PID控制的阶跃响应:

       (2)微分先行PID控制算式

       改进原因:为避免给定值的升降给系统带来冲击,如超调过大,调节阀动作剧烈。

       改进方法:只对被控量y(t)微分,不对偏差e(t)微分。

       带死区的PID控制算法

       作用:避免控制动作过于频繁,消除频繁动作所引起的振荡。

       施密斯预估控制的思想

       施密斯预估控制原理是:与D(s)并接一补偿环节,用来补偿被控制对象中的纯滞后部分。这个补偿环节为预估器,其传递函数为Gp(s)(1--e-ts),t为纯滞后时间。由施密斯预估器和控制器D(s)组成的补偿回路称为纯滞后补偿器,其传递函数为D’(s),经补偿后,消除了纯滞后部分对控制系统的影响,且不影响系统的稳定性。

       所谓振铃现象,是指数字控制器的输出以二分之一采样频率大幅度衰减的振荡。

       振铃现象的消除 第一种方法是先找出D(z)中引起振铃现象的因子(z=-1附近的极点),然后令其中的z=1,根据终值定理,这样处理不影响输出量的稳定值。

       第二种方法是从保证闭环系统的特性出发,选择合适的采样周期T及系统闭环时间常数Tt,使得数字控制器的输出避免产生强烈的振铃现象。

       软件抗干扰技术

       经常采用的软件抗干扰技术技术是数字滤波技术、开关量的软件抗干扰技术、指令冗余技术、软件陷阱等。先进控制技术:模糊控制技术、神经网络控制技术、专家控制技术和预测控制技术。

       模糊控制系统通常由模糊控制器、输入输出接口、执行机构、测量装置和被控对象等5个部分组成。

       6.6.1数字滤波技术

       数字滤波是通过一定得的计算或判断程序,减少干扰在有用信号中比重。

       与模拟滤波器相比,数字滤波器的优点:

       程序实现,不需硬件,可靠性高,稳定性好。

       可以对很低频率进行滤波,克服模拟滤波器的缺点,根据信号不同,采用不同的滤波方法,灵活、方便、功能强。

       1平均值滤波:适用于周期性干扰

       2中位滤波:使用偶然的脉冲干扰

       3限幅滤波:使用偶然的脉冲干扰

       4惯性滤波:适用于高频干扰

       6.6.2开关量的软件抗干扰技术

       1.开关量信号输入抗干扰措施

       干扰特点:多呈毛刺状,作用时间短。

       解决方法:两次采样、多次采样,完全一致方为有效。

       2.开关量信号输出抗干扰措施

       惯性大的输出设备(如各类电磁执行机构),对毛刺干扰有一定的耐受能力。

       惯性小的设备(如通讯口),耐受能力小,需要输出抗干扰。

       解决方案:重复输出统一数据,重复中期尽可能短,外设阶受到干扰信号,还来不及做出反应,一个正确的输出信息又来到了。

       6.6.3 指令冗余技术

       解决方案:在关键地方插入单字节指令(NOP),这就是指令冗余。

       6.6.4 软件陷阱技术

       什么是软件陷阱:就是一条引导指令,强行将捕获的程序引向一个指定的地址,在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。

       软件陷阱的实现:无条件转移指令

       软件陷阱的位置(1)未使用的中间向量区(2)未使用的大片ROM区3)表格(4)程序区

       网络拓扑结构

       星形、环形、总线型、树形。

       1.网络拓扑结构

       (1)星形结构:结构:中心结点是主结点,它接受各分散结点的信息再转发给相应结点,具有中继交换和数据处理功能。

       特点::①网络结构简单,便于控制和管理,建网容易;

       ②网络延迟时间短,传输错误率较低;

       ③网络可靠性较低,一旦中央结点出现故障将导致全网瘫痪;

       ④网络资源大部分在外围点上,相互结点必须经过中央结点才能转发信息;

       ⑤通讯电路都是专用线路,利用率不高,故网络成本较高。

       (2)环形结构::结构:各结点通过环接口连于一条首尾相连的闭合环形通信线路中,环网中,数据按事先规定好的方向从一个结点单向传送到另一结点。

       特点:①信息流在网络中是沿固定的方向流动,故两个结点之间仅有唯一的通路,简化了路径选择控制; ②环路中每个结点的收发信息均由环接口控制,因此控制软件较简单;

       ③环路中,当某结点故障时,可采用旁路环的方法,提高了可靠性;

       ④环结构其结点数的增加将影响信息的传输效率,故扩展受到一定的限制。

       (3)总线形:;结构:个结点经其接口,通过一条或几条通讯线路与公共总线连接。其任何结点的信息都可以沿着总线传输,并且能被任一结点接收。由于信息传输方向是从发送结点向两端扩散,因此又称为广播式网络。特点:①结构简单灵活,扩展方便;

       ②可靠性高,网络响应速度快;

       ③共享资源能力强,便于广播式工作;

       ④设备少,价格低,安装和使用方便;

       ⑤由于所有结点共用一条总线,因此总线上传送的信息容易发生冲突和碰撞,故不易用在实时性要求高的场合。

       (4)树形::结构:分层结构,适用于分级管理和控制系统。

       特点:①通讯线路总长度较短,连网成本低,易于扩展,但结构较星形复杂;

       ②网络中除叶结点外,任一结点或连线的故障均影响其所在支路网络的正常工作。

       介质访问控制技术

       什么介质访问控制?

       各结点通过公共通道传输信息,因此存在如何合理分配信道的问题,访问控制方式的功能是合理解决信道的分配。

       (1)冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)——适用于总线形

       工作原理

       当某一结点要发送信息时,首先要侦听网络中有无其它结点正在发送信息,若没有则立即发送;否则,等待一段时间,直至信道空闲,开始发送。

       确定等待时间的方法

       ①当某结点检测到信道被占用后,继续检测,发现空闲,立即发送;

       ②当某点检测到信道被占用后就延迟一个随机时间,然后再检测。重复这一过程,直到信道空闲,开始发送。

       (2)令牌环——适用于环网

       令牌的定义

       是控制标志,网中只设一张令牌,并依次沿各结点传送。

       (3)令牌总线——适用于总线形式

       原理:把总线形传输介质的各个结点形成一个逻辑环,即人为地给各个规定一个顺序。控制方式类似于令牌环。.差错控制技术

       改善信道的点性能,使误码率降低

       (1)奇偶校验

       (2)循环冗余校验——CRC校验

       (3)纠错方式3种:重发纠错,自动纠错,混合纠错

       分布式控制系统

       答:分布式控制系统就是指综合了计算机技术、控制技术、CRT显示技术、通信技术,集中了连续控制、批量控制、逻辑顺序控制、数据采集等功能,为用户实现过程控制自动化与信息管理想结合的管控一体化的综合集成系统。什么叫现场总线

       现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场仪表或现场设备互连的通信网络。

       现场总线的体系结构主要表现以下6个方面:

       (1)现场通信网络(2)现场设备互连(3)互操作性(4)分散功能块(50通信线供电

       (6)开放式互连网络

       OPC OPC是用于过程控制的对象链接嵌入技术,OPC采用客户/服务层结构想下层提供接口,时信息进入OPC服务器,向上层提供接口,实现向上互联。

       系统集成:

       按系统整体性原理,将原来没有联系或联系不紧密的元素组成为具有一定功能的,满足目标、相互联系、彼此协调工作的新系统的过程、技术与科学而引出的系统集成工程。

第三篇:微型计算机控制总结

       典型计算机控制系统组成:通用外围设备、主机及操作台、I/O接口电路、I/O通道、信号检测及变换、被控对象。

       计算机控制系统特点:1)在结构上常规连续系统中均使用模拟部件而计算机控制系统是模拟和数字部件的混合系统2)连续系统中各处信号均为连续模拟信号,计算机系统中还有离散模拟、离散数字等多种信号形式3)计算机系统包含连续信号和数字信号需采用专门的理论来分析和设计4)计算机系统中控制规律用软件实现使系统具有很大灵活性和适应性

       5)计算机控制系统中,一个控制器经常可采用分时控制的方式而同时控制多个回路6)采用计算机控制便于实现控制和管理一体化,使工业企业的自动化程度进一步提高。

       计算机在控制中的典型应用方式:1)操作指导控制系统2)直接数字控制系统3)监督计算机控制系统4)分级计算机控制系统

       I/O接口电路是主机与外围设备之间交换信息的连接部件。必要性:1)解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题2)解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题3)解决CPU的负载能力和外围设备端口选择问题

       I/O通道:是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。I/O信号的种类:数据信息、状态信息、控制信息三类。数据信息:是主机和外围设备交换的基本信息。分为:数字量、模拟量、开关量、脉冲量。状态信息:外围设备通过接口向CPU提供的反映外围设备所处的工作状态的信息。控制信息:CPU通过接口传送给外围设备的。

       计算机和外部的通信方式:1并行通信2串行通信1)全双工方式2)半双工方式3)同步通信4)异步通信

       三种 I/O控制方式:程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式

       程序控制I/O方式:CPU和外围设备之间的信息传送,实在程序控制下进行的。

       中断控制I/O方式:当外围设备需要请求服务时,向CPU发出中断请求,CPU响应外围设备中断,停止执行当前程序,转去执行一个外围设备服务的程序,中断处理完毕,CPU又返回来执行原来的程序。

       直接存储器存取方式:不经CPU,而在外设和存储器之间直接高速交换数据

       I/O接口的编址方式:1)I/O接口与存储器统一编址2)I/O接口独立编址

       I/O通道的主要任务是将由检测器件测取的各种参量变换成计算机所能接收的信息形式送入计算机。

       I/O通道分为:模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道。模拟量输入通道组成:信号处理装置、采样单元、采样保持器、数据放大器、A/D转换器和控制电路等部分。

       为什么加采样保持器:A/D转换器将模拟信号转换成数字量需要一定时间,完成一次A/D转换所需时间称为孔径时间,对随时间变化的模拟信号来说孔径时间决定了每一个采样时刻的最大转换误差。对于一定的转换时间tA/D,误差的百分数和信号频率成正比,为确保A/D转换的精度必须限制信号的频率范围。如被采样模拟信号的变化频率相对于A/D转换器的转换速度来说是较高的话,为了保证转换精度就要在A/D转换之前加上采样保持电路使在A/D转换期间保持输入模拟信号不变。

       采样保持电路组成:输入缓冲放大器A1、模拟开关AS、模拟信号存储电容Ch、输出缓冲放大器A2

       采样过程:是用采样开关将模拟信号按一定时间间隔抽样成离散模拟信号的过程

       量化过程:用一组数码来逼近离散模拟信号的幅值,将其转换成数字信号

       模拟量输出通道组成:D/A转换器、输出保持器、多路切换开关、低通滤波电路和功放电路

       进入I/O通道的干扰:串模干扰、共模干扰。串模干扰抑制方法:1)加输入滤波器2)

       为避免干扰从传输导线窜入检测回路,采用带屏蔽层的双绞线或同轴电缆连接一次仪表和转换设备,屏蔽层应良好接地3)在靠近传感器位置将被测信号前置放大,从而提高回路的信号噪音比,再利用逻辑器件的特性来抑制干扰4)采用数字滤波技术。共模抑制干扰方法;1)采用共模抑制比高的、双端输入的运算放大器作被测信号的前置放大器,将有用的测量信号放大,使干扰信号受到抑制2)采用光耦合器或隔离变压器把各种模拟负载和数字信号源隔离开来,也就是把模拟地和数字地断开3)采用隔离放大器

       离散化方法;差分变换法、零阶保持器法、双线性变换法。为什么加零阶保持器:由于计算机只能处理离散数字信号,因此输入信号必须经A/D转换器对e(t)进行采样得到e(t),然后需经过保持器H(s)将此离散信号变成近似e(t)的信号eh(t),即eh(t)才等效于e(t),才能加到D(s)上去,所以D(z)近似D(s)求Z变换表达式时,应包括H(s)在内。

       增量式PID控制算法与位置式PID控制算法比较有哪些优点:1)位置式算法每次输出与整个过去状态有关,容易产生较大积累误差,而增量式中只需计算增量,算式中不需要累加,对控制量计算的影响较小,获得比较好的控制效果2)由于计算机只输出控制增量,所以误动作时影响小,且必要时可用逻辑判断的方法去掉,对系统安全运行有利3)手动——自动切换时冲击比较小

       积分整量化误差产生原因:在PID增量式算法中,积分项为Kie(k)。当采样周期T较小,而积分时间T1较大时,Kie(k)项很可能小于计算机的最低有效位,在运算时被计算机取整而舍掉,从而产生积分整量化误差。防止方法:1)扩大计算机运算的字长,提高计算精度2)当积分项Kie(k)<时,积分项单独累加,直到产生溢出。

       积分饱和原因:在数字PID控制系统中,当系统开、停或大幅度变动给定值时,系统输出会出现较大的偏差,经过积分项累积后可能使控制量u(k)>umax或u(k)<umin,此时,控制量并不能真正取得计算值,而只能取Umax或Umin,从而影响控制效果。由于主要是积分项的存在,引起了PID运算的饱和,因此这种饱和叫积分饱和。积分饱和增加了系统的调整时间和起调量,称为饱和效应,对系统不利。积分饱和的防止方法:积分分离法和遇限削弱积分法。

       在许多工业生产过程中,由于物料或能量传输的延迟,常常存在着纯滞后现象。如何消除:

       1、史密斯纯滞后补偿原理

       2、带纯滞后补偿的数字控制器 史密斯纯滞后补偿原理:与D(s)并接一补偿环节Gp(s)(1-es),用来补偿被控对象中的纯滞后部分,这个环节称,为预估器 整个纯滞后补偿器的传递函数:D(s)D(s)补偿后系统的闭1D(s)Gp(s)(1es)

       环传递函数:(s)D(s)Gp(s)se 1D(s)Gp(s)

       对最少拍控制系统设计的具体要求如下:准确性要求、快速性要求、稳定性要求

       大林算法的设计原则:以大林算法为模型的数字控制器,使闭环系统的特性为具有时间滞后的一阶惯性环节,且滞后时间与被控对象的滞后时间相同。振铃现象:大林把这种控制量以1/2的采样频率振荡的现象称为振铃,这种振荡一般是衰减的。消除方法:令数字控制器中产生振铃现象的极点的因子中的z=1,就可消除振铃现象。

       微型计算机控制系统设计的步骤:系统总体控制方案设计,微型计算机选择,控制算法设计,硬件设计,软件设计,系统联调。

       软件分类:系统软件和应用软件。系统软件分:操作系统、语言加工系统、诊断系统。

       语言加工系统分:编辑程序、编译程序、连接装配程序、调试程序、子程序库。应用软件分:控制程序、数据采集及处理程序、巡回检测程序、数据管理程序。应用程序的语言选择:机器语言、汇编语言、高级语言。结构化程序三种基本结构:顺序结构,选择。,循环。

       数字滤波:数字滤波是通过一定的计算程序对信号作数字化的处理,以减少干扰在信号中的比重。数字滤波的算法分:算术平均值滤波、中值滤波、一阶滞后滤波、程序判断滤波。

       线性化处理:在计算机控制系统中需要对一些非线性关系进行处理,通过一定的数据处理程序将非线性关系转化为线性关系。

       多微处理机控制系统的定义:多机系统泛指多微处理器系统和多计算机系统。所谓多微处理机控制系统是指一个具有两个或多个微处理机并能相互进行通信以协同解决一个大的给定问题的微机系统。

       多微处理机控制系统的优点:1)有较高的处理速度2)提高系统的可靠性3)系统便于扩充和修改4)实现复杂分散控制和管理一体化5)通过多微处理机实现并行处理,是开发超级计算机的重要途径。

       多微处理机控制系统中应解决的问题:1)系统的结构形式和通信方案2)任务分割和开发并行性问题3)正确处理资源竞争和死锁问题4)提高系统可靠性和动态重组问题。

       多微处理机控制系统的结构形式:紧耦合系统、松耦合系统和分级结构系统

       紧耦合系统:耦合系统是指通过电信号连接在一起的系统,或者说是一个共享公共硬件资源的系统。紧耦合多处理机是通过一个共享的高速主存来实现处理机间更紧密的联系,各微处理机之间可在指令一级上实现并行处理。松耦合系统:每个微处理机有一个大容量的局部存储器,不同计算机间通信是通过一个消息传送系统交换消息来实现的。这种耦合程度很松,任务之间的交互作用很小,通常把它看成是一个分部系统。分级结构系统:分级结构呈树状结构,在这类结构中,各微处理机之间存在着较明显的层次关系

       数据通信的四种方式:1)总线连接的通信方式2)调制-解调连接的通信方式3)用过程输入/输出装置连接的通信方式4)高速数据通道连接的通信方式。

       内部总线:又称微型计算机总线,用于计算机系统内部模块与模块之间进行通信的总线。外部总线:又称通信总线,是用于计算机系统与系统之间或计算机系统与设备之间进行通信的总线。

       总线优先级控制方法:

       1、串联总线优先级控制

       2、并联总线优先级控制

       集散控制系统组成:监督计算机、高速数据通道、CRT操作站、数据采集器、基本控制器。

第四篇:计算机控制技术总结

       计算机控制技术总结

       5.17去了东区做完了两个实验,计算机控制技术这门课算是落下了帷幕。这门课虽然结束了,但这门课里面所讲述的内容,对我们以后的工作将是意义深远。上学期我们学习了自动控制技术,但是这门课更多的是包含了自动控制技术里的理论知识和一些定理的推算证明,此外也涉及到了电子技术、计算机应用技术,这是一门以计算机为控制核心的学科。如今计算机控制系统已成为当今自动控制的主流系统,已逐步取代传统的模拟检测、调节、显示、记录、控制等仪器设备和很大部分人工操作管理,并且可以采用较复杂的计算机方法和处理方法,是受控对象的动态过程按规定方式和技术要求运行,完成各种过程控制、操作管理等任务。

       这本书我们一共学习了7章,下面我将一章一章的进行总结。

       第一章 绪论

       (1)计算机控制系统就是有各种各样的计算机参与控制的一类控制系统

       (2)计算机控制系统组成:由计算机、外部设备、操作台、输入通道、输出通道、检测装置、执行机构、被控对象以及相应的软件

       (3)计算机控制系统分类:计算机操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督计算机控制系统、计算积分及控制系统、离散控制系统

       (4)计算机控制系统信号的采样与恢复

       (5)计算机控制系统发展趋势

       第二章 Z变换及Z传递函数

       (1)Z变换的定义

       时域(2)

       f*(t)f(kT)(tkT)k0

       F*sfkTeskT

       k0

       s 域

       

       Z[f(t)]Z[f*(t)]F(z)f(kT)zkZ域

       k0

       (3)求Z变换方法:级数求和法、部分分式法

       (4)常用信号Z的变换(P19-20),常用Z变化表(P27)

       (5)z 变换的基本定理:线性定理、滞后定理、超前定理、终值定理、卷积和定理、求和定理、初值定理、位移定理、微分定理

       (6)求Z反变换:长除法、部分分式法、留数计算法

       (7)广义Z变换:超前情况、滞后情况

       (8)Z传递函数的求法:用拉氏反变换求脉冲过渡函数,将g(t)按采样周期T离散化,得g(kT),应用定义求出Z传递函数

       第三章 计算机控制系统的分析

       (1)离散系统稳定的充分必要条件是:闭环Z传递函数的全部极点应位于Z平面的单位圆内。

       (2)Routh稳定性准则在离散系统的应用(P41)

       z或 z(3)被控变量进入新稳态值附近±5%或±3%的范围内就可以表明过渡过程已经结束

       第四章 计算机控制系统的离散化设计

       (1)最少拍系统设计的基本原则:1对于特定的参考输入信号,到达稳态后,系统

       在采样时刻精确实现对输入的跟踪。2系统以最快速度达到稳态。3D(z)应是物理可实现的。4闭环系统应是稳定的。

       (2)三个假设条件:1G(z)在单位圆上和圆外无极点,(1,j0)点除外;2 G(z)在单位圆上和圆外无零点;3 G0(s)中不含纯滞后,q是T的整数倍。

       (3)避免发生D(z)与G(z)的不稳定零极点对消,应满足如下稳定性条件: 1.We(z)的零点应包含G(z)中全部不稳定的极点。2.G(z)在单位圆上或圆的零点应全部包含在希望闭环Z传递函数W(z)的零点中。3.如果G(z)中含有纯滞后的环节即z-N(N为整数),则G(z)分子中的z-1因子应全部包含在W(z)分子中,这会使系统过渡过程时间延长。

       第五章 计算机控制系统的模拟化设计

       (1)模拟控制器的离散化方法:冲击不变法,加零阶保持器的Z变换法,差分变化法,双线性变换法,频率预畸双线性变换法,零、极点匹配法

       (2)数字PID控制算法:位置式、增量式

       (3)算法改进:积分分离PID算法,不完全微分PID算法,微分先行PID算法,带死区PID算法,抗积分饱和PID算法

       (4)参数调定:试凑法

       第八章 复杂控制规律系统设计

       (1)Smith预估控制的基本原理:引入预估补偿器,使得补偿 以后的闭环系统的特征方程中不包含纯滞后特性。

       (2)纯滞后补偿控制的数字控制算法步骤:① 计算反馈回路的偏差② 计算纯滞后补偿器的输出③计算偏差④计算控制器的输出

       (3)纯滞后补偿控制系统的典型应用:减温器温度纯滞后补偿控制,精馏塔的温度纯滞后补偿控制

       (4)串级控制系统控制原理: 单回路负反馈控制。

       (5)串级控制系统的设计原则:系统中的主要扰动应该包含在副控回路之中, 副控回路中应该尽量包含积分环节

       (6)串级控制系统基本概念:主调节回路用于保证控制精度,系统中起“细调 ”作用,主调节器一般采用 PID 控制器。副调节回路用于克服主要干扰,系统中起“粗调 ”作用,副调节器一般采用 P或PI 控制器。

       第十二章 计算机控制系统设计与实现

       (1)计算机控制系统设计原则:1.系统应具有优良的操作性能2.通用性好、便于扩充3.可靠性高4.实时性好5.设计周期要短,价格要便宜

       (2)计算机控制系统设计步骤:

       1.研究被控对象、确定控制任务

       2.确定系统整体方案

       3.建立数学模型,确定控制算法

       4.硬件的设计

       5.软件的设计

       6.系统仿真与调试

       7.现场安装调试

       (3)干扰的抑制方法:1接地方式2.屏蔽技术3.隔离技术4.串模干扰的抑制5.共模干扰的抑制6.电源噪声的抑制7.提高软件可靠性

       由于上课时间有限,自己学习能力还有待于加强,关于这门课以后还需要我们多花点时间去多翻翻书。以后如有机会到计算机类软硬件公司、电子设备公司、各类企事业单位等从事有关控制系统的硬件开发、技术支持等工作,都会用到这门课。尽管这是一门考查课,但我们不能放松。否则一旦踏上工作岗位会有“书到用时方很少” 的悔感,那是我们就后悔也莫及了,所以一定要在毕业之前掌握好各门专业课。最后真心要感谢叶树霞老师,不仅是教了我们这门课,更多的是一种敬佩。我们上课的时候,由于一部分无心学习的同学,教室里吵杂。但是老师总是会把该讲的都讲到,不会因为某些同学不想学就不教,教学严谨,认真负责。

第五篇:微型计算机控制总结

       第一章

        控制:为达到规定的目标,对元件或系统的工作特性所进行的调节或操作。

        控制系统:是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系

       统。

        计算机控制系统:是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系,以获

       得一定控制目的而构成的系统。

        连续控制系统相比,计算机控制系统具有哪些特点?

        答:与连续控制系统相比,计算机控制系统具有以下特点:

       (1)计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。

       (2)在计算机控制系统中,控制规律是由计算机通过程序实现的(数字控制器),修改一

       个控制规律,只需修改程序,因此具有很大的灵活性和适应性。

       (3)计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。

       (4)计算机控制系统并不是连续控制的,而是离散控制的。

       (5)一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式,同时控制多个回路。

       (6)采用计算机控制,如分级计算机控制、集散控制系统、计算机网络等,便于实现控

       制与管理一体化,使工业企业的自动化程度进一步提

        计算机控制系统的组成:

       硬件组成:计算机主机、操作台、通用外围设备、I/O接口与I/O通道、传感器。

       软件组成:系统软件,应用软件。

        计算机在控制中的典型应用方式:1.操作指导控制系统2.直接数字控制系统3.监督计算

       机控制系统4.分级计算机控制系统5.网络控制系统。

        工业控制机的特点:1.实时性2.高可靠性3.硬件配置的可装备可扩充性4.可维护性。 集散控制系统:又称为以微处理器为基础的分散型信息综合控制系统。

        智能控制系统:所谓智能控制系统就是驱动自主智能及其以实现其目标而而无需操作人

       员干预的自动控制系统。

       第二章

        I/O接口电路也简称接口电路。它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件。

        I/O通道也称为过程通道。它是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。 I/O接口、I/O通道作用:I/O接口和I/O通道都是为实现主机和外围设备之间信息交换

       而设的器件,其功能都是保证主机和外围设备之间能方便、可靠、高效率的交换信息。 I/O信号的种类:1.数据信息(数据信息又可分为数字量、模拟量、开关量和脉冲量)2.状态信息3.控制信息。

        并行通信优缺点:其优点是传送速度快、信息率高。

        全双工方式:串行接口和外围设备间除公共地线外,有二根数据传输线,串行接口可以

       同时输入和输出数据,计算机可同时发送和接收数据,这种串行传送方式就成为全双工方式。

        串行通信可分:1.全双工方式2.半双工方式3.同步通信4.异步通信。

        I/O控制方式:程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式。

        查询式I/O方式的优缺点:从理论上看,查询式比无条件传送方式可靠,接口电路简单,不占用中断输入线,同时查询程序也简单,易于设计调试。特别适用于多个按一定规律顺序工作的生产机械或生产过程的控制。

        中断控制I/O时应解决的问题:第一、保存现场和恢复现场;第二、正确判断中断源;

       第三、实时响应;第四、按优先权顺序处理。

        中断优先级问题的解决:1.软件查询方式2.雏菊链法3.专用硬件方式。

        信号预处理装置一般包括标度变换器、滤波电路、线性化处理及电参量间的转换电路等。 采样定理:模拟/数字信号的转换过程中,当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时,即:fs.max>=2fmax,则采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息,一般取2.56-4倍的信号最大频率。

        采样过程: 是用采样开关(或采样单元)将模拟信号按一定时间间隔抽样成离散模拟信号的过程。

        串行D/A转换器的基本工作原理:是先把数字量转换成一系列的脉冲,一个脉冲相当

       于数字量的一个单位,再把每一个脉冲变成单位模拟量,然后将所有单位模拟量相加,从而得到和数字量成正比的总的模拟量输出。

        D/A转换器按工作方式分为并行和串型两种。

        分辨率:当输入数字量变化1时,输出模拟量变化的大小。

        稳定时间:是D/A转换器转换速率的量度,是指D/A转换器代码有满刻度值变化时,其

       输出达到并保持在所给定的百分数误差范围内所需要的时间。

        A/D转化器种类:1.计数器式A/D转换器2.双积分式A/D转换器3.逐次逼近式A/D转换

       器。

        A/D转换器的主要技术参数:1.分辨率2.量程3.转换精度4.转换时间5.工作温度范围。 串模干扰是叠加在被测信号上的干扰信号。

        抑制串模干扰的方法:

       1、加输入滤波器

       2、为避免干扰从传输导线窜入检测回路,可采

       用带屏蔽层的双绞线或同轴电缆连接一次仪表和转换设备,屏蔽层应良好接地

       3、在靠近传感器位置将被测信号进行前置放大,从而提高回路的信号噪声比。再利用逻辑器件的特性来抑制干扰。提高阈值电平可抑制低噪声干扰;采用低速逻辑器件或加电容器降低速度,可以抑制高频干扰

       4、采用数字滤波技术。

       第三章

        为什么用计算机来实现数字控制:1.数字控制器能实现复杂控制规律的控制2.计算机具

       有分时控制能力,可实现多回路控制3.具有灵活性4.采用计算机除实现PID数字控制外,还能实现监控、数据采集、数字显示等其他功能。

        模拟化设计方法:当系统的采样频率足够高时,采样系统的特性接近于连续变化的模拟

       系统。

        离散化方法:

       1、差分变换法

       2、零阶保持器法

       3、双线性变换法。

        PID:利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的系统。

        PID控制:PID控制是一种负反馈控制,特别适用于过程的动态性能良好而且控制要求

       性能不太高的情况。

        PID增量算法:

        积分整量化误差:

        防止积分整量化误差的方法:1.扩大计算机运算的字长,提高精度计算2.当积分项

       KIe(k)时,积分项单独累加,直到产生溢出。

        积分饱和:由于主要是积分项的存在,引起了而PID运算的“饱和”,因此,这种饱和称

       为“积分饱和”。积分饱和增加了系统的调整时间和超调量,称为“饱和效应。

        不完全微分的PID算法:仿照模拟调节器的实际微分调节器,加入惯性环节,以克服完

       全微分的缺点。

        二自由度PID控制:就是使目标值跟踪特性为最优的PID参数和使外扰抑制特性最优的PID参数,能分别独立地进行整定,使两特性同时达到最优。

        PID控制器参数对系统性能的影响:1.比例系数KP对系统性能的影响2.积分时间常数TI

       对系统性能的影响3.微分时间常数TD 对系统性能的影响。

        采样周期:周期性采样控制系统中两次采样之间的时间间隔。

       第四章

        最少拍无差系统:是指在典型的控制输入信号作用下能在最少几个采样周期内达到稳态

       无静差的系统。

        波纹:在采样点之间的输出响应可能是波动的,这种波动称为波纹。

        振铃:大林把这种控制量以0.5的采样频率振荡现象

        怎样抑制振铃现象:大林算法提出一种简单的修正方法,以防止振铃现象,令数字控制

       器中产生振铃现象的极点的因子中的z=1就可以消除振铃现象。

       第五章

        模糊控制器:应用模糊语音变量按照人的思想工作的控制器。

        论域的确定输入输出量化,量化因子定义为Ke

       第六章

        微型计算机控制系统设计一般可分为以下几个步骤:系统总体控制方案设计、微型计算

       机选择、控制算法设计、硬件设计、软件设计、系统联调。

        软件的分类:1.系统软件2.应用软件

        应用程序的语言选择1.机器语言2.汇编语言3.高级语言。

        动态滤波

        静态滤波

       第七章

        多微处理机系统:是指一个具有两个或多个微处理机并能相互进行通信以协同解决一个

       大的给定问题的微机系统。

        多微处理机控制系统的优缺点:

       优点:1.有较高的处理速度2.提高系统的可靠性3.系统便于扩充和修改4.实现复杂分散控制和管理一体化5.通过多微处理机实现并行处理,是开发超级计算机的重要途径

       缺点:1.系统的结构形式和通信方案2.任务分割和开发并行性问题3.正确处理资源竞争和死锁问题4.提高系统可靠性和动态重组问题

        集散控制系统:它是随着现代大型工业生产自动化的发展和过程控制要求的日益复杂而

       产生的综合控制系统。

        集散控制系统的优点:1.系统具有很高的可靠性2.系统功能全面,可实现控制和管理一

       体化3.系统使用、操作方便4.性能、价格比好。

       第八章

        工作可靠性:这是指系统在实际运行和执行任务时的可靠性。

        计算机控制系统的可靠性:在规定的工作条件下和规定的时间内,该系统正确完成规定

       功能的能力。

        固有可靠性:由这一过程所决定的可靠性是系统的内在可靠性,称为系统的固有可靠性。 提高系统可靠性的途径:1.改进元、部件的可靠性2.降低使用应力水准3.简化系统结构

       4.采用冗余设计5.是高维护技术。

        常见的耦合方式:阻容耦合、磁耦合、静电耦合。

       2nbeae,Kec2mbecaec