计算机控制系统的工作原理(3页).doc

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1、-1.2.3.4. 计算机控制系统的工作原理-第 3 页5. 计算机控制系统的工作原理1。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2。实施控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理并按已定的控制规律决定将要采取的控制行为。3实时控制输入：根据控制决策，实时的对执行机构发出控制信号，完成控制任务（有图）2.在线方式和离线方式 在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式;生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式3 实时的含义：所谓实时，是指信号的输入，计算和输出都要在一定的时

2、间范围内完成二、RS-232/RS-422/RS-485串行通信总线 串行数据传输的线路通常有两种方式：平衡和不平衡传输方式1. 不平衡方式是单线传输线号，已地线作为信号回路，接收器是用单线输入信号的2. 平衡方式是用双绞线传输信号，信号在双绞线中自成回路不通过地线。接收器是双端差动方式输入信号的。3. 在不平衡方式中，信号线上所感应到的干扰和地线的干扰将迭加后影响输入信号;而在平衡方式中，双绞线上所感应的干扰相互抵消，地线上的干扰又不影响接收端。因此平衡传输方式在干扰方面有较良好的性能，并核实较远距离的数据传输。（RS-232C所采用的电路是单端驱动单端接收电路 缺点：它不能区分由驱动电路产

3、生的有用信号和外部引入的干扰信号）（RS-485/RS422A都是采用平衡差动分电路 RS-485为半双工工作方式工作方式）三采样保持器1.孔径时间和孔径误差的消除 在模拟量输入通道中，A/D转换器将模拟信号转换成数字量总需要一定的时间，完成一次A/D转换所需的时间称为孔径时间。2.采样保持原理 A/D转换过程（即采样信号的量化过程）所需要的时间，这个时间称为A/D转换时间。在A/D转换期间，如果输入信号变化较大，就会引起转换误差。所以一般情况下采样信号都不直接送至A/D转换器转换，还需加保持器作信号保持，。保持器把t=kT时刻的采样值保持到A/D转换结束。T为为采样周期，k=0,1，2.。为

4、采样序号。（有图）四串模干扰及其抑制方法1.串模干扰 所谓串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声，这里的被测信号是指有用的直流信号或缓慢变化的交变信号，而干扰噪声是指无用的变化较快的杂乱交变信号。船模干扰和被测信号在回路中所处的位是相同的，总是已两者之和作为输入信号。串模干扰又称常态干扰2.串模干扰的抑制方法 串模干扰的抑制方法应从干扰信号的特性和来源入手，分不同情况采取相应的措施。1）如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低通滤波器来抑制高频率串模干扰2）当尖峰型串模干扰成为主要干扰源时，采用积分式A/D转换器可以消弱串模干扰的影响（因为此类转换器对输入信号的平均值而不是瞬时值进行转换

5、所以对尖峰干扰具有抑制能力.）3)对串模告饶主要来自电磁感应的情况下，对被测信号应尽可能早地进行前置放大，从而达到提高回路中的信号噪声比的目的：或尽可能早的完成模/数转换或采取隔离和屏蔽措施。4）从选择逻辑器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰5）采用双绞线作信号引线2.共模干扰及其抑制方法 1）共模干扰 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，这种干扰可能是直流电压，也可以是交流电压，其幅值可达到几伏甚至更高，取决于现场产生干扰的环境和计算机等设备的接地情况。共模干扰也称为共态干扰。2）共模干扰抑制的方法：1.变压器隔离2.光电隔离3.浮地屏蔽3.接地技术 地线系统分析

6、在计算机控制系统中，一般有以下几种地线：模拟地 数字地 安全地 系统地 交流地4. 步进电动机的工作方式：1）步进电动机单三拍工作方式(ABCA) 2)步进电动机的双三拍工作方式（ABBCCAAB） 3)步进电动机的三相六拍工作方式（AABBBCCCAA）(有图)5. 模拟PID控制器比例控制能迅速反应误差，从而减小误差，但比例控制不能消除稳态误差，Kp的加大，会引起系统的不稳定；积分控制的作用是：只要系统存在误差，积分控制作用就不断地积累，输出控制量以消除误差，因而，只要有足够时间，积分控制将能完全消除误差，积分作用太强会使系统超调加大，甚至使系统出现震荡；微分控制可以减小超调量，客服震荡是

7、系统的稳定性提高，同时加快系统的动态响应速度，减小调整时间吗，从而改善系统的动态性能。6. 增量式算法与位置式算法相比，具有以下优点：1）增量算法不需要做累加，控制量增加的确定仅与最近几次误差采样值有关，计算误差或计算精度问题，对控制量的计算影响较小，而位置算法要用到过去的误差的累加值，容易产生大的累加误差 2)增量式算法得出的是控制量的增量，例如阀门控制中，只输出阀门开度的变化部分，误动作影响小，必要时通过逻辑判断限制或禁止本次输出，不会严重影响系统的工作。而位置算法的输出是控制量的安全输出，误动影响大。3）采用增量算法，易于实现手动到自动的冲击切换7. 积分分离 在一般的PID控制中，当有较大的扰动或大幅度改变给定值时，由于此时有较大的偏差，以及系统有惯性和滞后，故在积分项的作用下，往往会产生较大的超调和长时间的波动。特别对于温度，成分等变化缓慢的过程，这一现象更为严重。为此可采用积分分流措施，即偏差e（k）较大时，取消积分作用：当偏差e（k）较小时 才将积分投入。亦即当|e(k)| 时，采用PD控制;当|e(k)| 时采用pid控制8. 例题 设加工第一象限直线OA，起点为0(0,0),终点坐标为A（6,4），试进行插补计算并作出走步轨迹图解：坐标进给的总步数Nxy=|6-0|+|4-0|=10，xe=6，ye=4，F0=0,xoy=1