2022年2022年计算机控制系统复习重点 .pdf

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1、1.1 闭环控制系统的特点。 从常规来看，控制系统为了获得控制信号， 要将被控量 y 与给定值 r 相比较，得到偏差信号 e=r-y 。然后，利用 e 直接进行控制，使系统的偏差减小直到消除偏差，被控量接近或等于给定值1.2 计算机控制系统有哪几部分组成？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）。1.3 直接数字控制系统 (DDC)是计算机在工业应用最普遍的种方式。 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

2、定在给定值上。1.4 集散控制系统的特点是什么？控制分散、信息集中系统模块化数据通信能力较强友好而丰富的人机接口 可靠性高2.1 总线定义 总线是计算机各模块间进行信息传输的通道。它包括通道控制、仲裁方法和传输方式等内容2.2 简述总线的组成。 数据总线：总线宽度表征数据传输能力；地址总线：不同的总线对地址的分配不同；控制总线：控制信号最能体现总线特色；电源：向低压发展。功能： 数据传输功能，中断功能，多主设备支持功能，错误处理功能2.3STD总线有什么特点 模块化的总体设计布局， 允许系统设计者选取所需的功能模块解决具体问题；开放式的系统结构，使用户可根据需要选用各种功能模板，像搭积木一般任

3、意拼装出自己所需的计算机系统；拥有丰富的 I/O 功能，使之能广泛地应用于工业控制的各个领域；模板的小尺寸设计，消除了冲击和震动的影响等。2.4RS232和 RS485有什么不同？ 232 电气特性： 接口为非平衡型，每个信号用一根导线，所有信号共用一根地线。信号速率限于20kbit/s内，电缆长度限于 15m内，单线，线间干扰大。电性能用12V标准脉冲，采用负逻辑。 RS-232的逻辑电平与 TTL电平不兼容，与 TTL器件相连必须进行电平转换。采用电平传输，通信速率为19.2kbit/s时，通信距离只有 15m 。若要延长通信距离，必须以降低通信速率为代价。485：接口采用两线差分平衡传输

4、，传输距离长，在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485 串行总线。抑制干扰能力强RS-485 采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV 的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。节约信号线 RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485 可以联网构成分布式系统，其允许最多并联 32 台驱动器和 32台接收器。4.1 计算机控制系统常用信号类型模拟（连续）信号在时间上和幅值上都连续取值的信号，在计算机控制系统中一般为传感器输出的信号或者控制对象需要的信号。离散模拟信号在时间上断续取值，在幅值上连续取

5、值的信号，在计算机控制系统中一般为采样以后，A/D 转换之前的信号。 数字信号在时间上和幅值上都断续取值的信号， A/D 转换之后的信号，用二进制代码形式表示。4.2 采样的形式多阶采样周期采样随机采样4.3 采样定理 由采样信号 x*(t)完全无失真的恢复原信号x(t) 的条件是采样速度要满足下式s=2maxx ，s=2/T, 为采样角速度 T为采样周期 max为原信号 x(t) 频谱中最高角频率4.4 采样/ 保持器的作用 A/D 转换器完成一次 A/D转换总需要一定的时间。 在进行 A/D 转换时间内， 希望输入信号不再变化，以免造成转换误差。这样，就需要在A/D 转换器之前加入采样保持

6、器。D/A 输出的信号是幅值上连续而时间上离散的模拟信号，所以时间上还需要连续化处理的保持作用。保持器的就是把离散的模拟信号通过时域中的保持效应变成时间上连续的模拟信号4.5 模拟量输入通道 一般由信号处理、模拟开关、放大器、采样- 保持器和 A/D转换器组成。4.7 什么是量化 用有限字长的一组数码和二进制数码去整量化或逼近时间离散幅值连续的采样信号。量化过程即 A/D转换的过程。量化误差 量化引起的误差4.8 双积分式 A/D 转换原理 双积分式 A/D 转换方法的抗干扰能力比逐次逼近式强。这个方法的基础是测量两个时间：一个是模拟输入电压向电容充电的固定时间；另一个是在已知参考电压下放电所

7、需的时间。模拟输入电压与参考电压的比值就等于上述两个时间值之比4.9ADC0809原理及引脚功能IN0IN7：8 路输入通道的模拟量输入端口。D0D7 ：8 位数字量输出端口。START 为启动控制输入端口， ALE为地址锁存控制信号端口。EOC 为转换结束信号脉冲输出端口，OE为输出允许控制端口。 VREF （+） 、VREF （） 、VCC 、GND ：VREF （+）和 VREF （）为参考电压输入端CLOCK ：时钟输入端。 ADD A 、ADD B 、ADD C ：8 路模拟开关的 3 位地址选通输入端 硬件设计 数字输出的方式 片选、启动及读写信号的设置时钟 CLK的产生 参考电平

8、 程序设计 程序查询方式 2定时采样方名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 式 3中断方式4.10 模拟量输出通道的两种基本结构形式1. 一个通道设置一片D/A 转换器 2多个通道共用一片D/A转换器4.11DAC0832 引脚功能 cs：片选信号（低电平有效） 。 ILE：输入锁存允许信号（高电平有效） 。WR1 ：写1（低电平有效）。WR2 ：写 2（低电平有效）。XFER传送控制信号（低电平有效） 。D7D0 ：

9、数字输入量。IOUT1：DAC 电流输出 1。IOUT2：DAC 电流输出 2。 Rfb：反馈电阻 VREF：参考电压输入 VCC ：数字电路供电电压 AGND ：模拟地。 DGND ：数字地。DAC0832 的工作方式直通方式单缓冲方式双缓冲方式4.13 什么是串摸干扰和共模干扰？如何抑制？串模干扰：串模干扰指叠加在被测信号上的干扰噪声。光电隔离、继电器隔离变压器隔离、布线隔离、硬件滤波电路、过压保护电路；共模干扰，A/D 转换器两个输入端上共有的干扰电压。平衡对称输入、选用高质量的差动放大器、控制系统的接地技术。5.1 数字控制 1点位控制在一个点位控制系统中，只要求控制刀具行程终点的坐标

10、值，即工件加工点准确定位，至于刀具从一个加工点移到下一个加工点走什么路径、移动的速度、沿哪个方向都无需规定，并在移动过程中不做任何加工，只是在准确到达指定位置后才开始加工。2直线切削控制这种控制也主要是控制行程的终点坐标值，不过还要求刀具相对于工件平行某一直角坐标轴作直线运动，且在运动过程中进行切削加工。 3 轮廓的切削控制这类控制的特点是能够控制刀具沿工件轮廓曲线不断地运动，并在运动过程中将工件加工成某一形状。这种方式是借助于插补器进行的，插补器根据加工的工件轮廓向每一坐标轴分配速度指令，以获得图纸坐标点之间的中间点。5.2 逐点比较插补工作过程原理所谓逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一

11、步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这点在给定轨迹的上方或下方，或是给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向。 1）偏差判别 2）进给 3）偏差运算 4）终点判别5.4 步进电机的工作方式 三相步进电机则有单相三拍方式、双相三拍（简称双三拍）方式、三相六拍工作方式6.1 动态指标超调量，调节时间，峰值时间，衰减比，振荡次数. 稳态指标 ：稳态误差6.2 简述 PID 参数 Kp、Ti、Td对系统的动态性能和稳态性能的影响。比例作用：加大比例作用，能加快系统响应速度，减小稳态误差，但不能消除稳态误差，过大容易引起不稳定。；积分作用：消除静差，Ti 过小，积分作用过大容易引起超调，增长调节

12、时间，甚至出现震荡。；微分作用：选择合适的微分时间常数 Td，可减小超调，克服震荡，提高系统稳定性，改善系统动态性能。6.6 位置式和增量式PID 算法分别有什么优、缺点？增量式算法不需做累加，计算误差和计算精度问题对控制量的计算影响较小；位置式算法要用到过去偏差的累加值，容易产生较大的累计误差。控制从手动切换到自动时，位置式算法必须先将计算机的输出值置为原始值 u0 时，才能保证无冲击切换；增量式算法与原始值无关，易于实现手动到自动的无冲击切换6.7 采样周期除要满足采样定理外，还要考虑哪些因素？ （1）采样周期应比对象的时间常数小得多，否则采样信息无法反映瞬变过程（2）采样周期的选择应注意

13、系统主要干扰的频谱，特别是工业电网的干扰。 （3）当系统纯滞后占主导地位时，采样周期应按纯滞后大小选取，并尽可能使纯滞后时间接近或等于采样周期的整倍数。6.8PID 参数整定 数字 PID算式参数整定主要是确定KpKiKd和采样周期 T 6.11 大林算法和 Smith 针对的被控对象 被控对象具有纯滞后的一阶或二阶惯性环节；纯滞后6.12 大林算法控制中，为何会出现振铃现象振铃现象是由 U（z）的脉冲传递函数表达式中，在z 平面单位圆内接近 1 的实数极点引起的。极点离1 点越近，振铃幅度就越大。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 近的极点 ） ，然后

14、令其中的z=1， 根据终值定理，这样处理不影响输出量的稳态值。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，使得数字控制器的输出避免产生强烈的振铃现象7.1 所谓数字滤波 ，是通过一定的计算程序对采样信号进行平滑加工，提高其有用信号，消除和减少各种干扰和噪音，以保证计算机系统的可靠性7.2 数字滤波与模拟 RC滤波器相比其优点是 ：不需增加任何硬件设备， 只要在程序进入数据处理和控制算法之前，附加一段数字滤波程序即可。由于数字滤波器不需要增加硬件设备，所以系统可靠性高，不存在阻抗匹配问题。模拟滤波器通常是每个通道都有，而数字滤波器则可多个通道共用，从而降低了成本

15、。可以对频率很低的信号进行滤波，而模拟滤波器由于受电容容量的影响，频率不能太低。使用灵名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 活、方便，可根据需要选择不同的滤波方法，或改变滤波器的参数。7.3 常用数字滤波方式有哪几种？限幅滤波限速滤波8.1 什么是现场总线？ 是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。8.2 特点与优点： 1现场总线的结构特点 现场总线打破了传统控

16、制系统的结构形式。现场总线控制系统由于采用了智能现场设备，能够把原先DCS 系统中处于控制室的控制模块、各输入输出模块置入现场设备中，加上现场设备具有通信能力，现场的测量变送仪表可以与阀门等执行机构直接传送信号，因而控制系统功能能够不依赖控制室的计算机或控制仪表，直接在现场完成，实现了彻底的分散控制。2现场总线的技术特 点 （1）系统的开放性（ 2）互可操作性与互用性（ 3）现场设备的智能化与功能自治性（4）系统结构的高度分散性（5）对现场环境的适应性。优点 （1）节省硬件数量与投资（2）节省安装费用（ 3）节约维护开销（ 4）用户具有高度的系统集成主动权（5）提高了系统的准确性与可靠性8.3 几种典型的现场总线 有五种， FF、LONWORKS、PROFIBUS、CAN 、HART 。8.4 局域网的拓扑结构有哪几种？（1）星形结构（2）环形结构（3）总线型结构（4）树型名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -