微型计算机控制技术复习总结.pdf

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1、1计算机控制系统的组成:典型的计算机控制系统结构，它可分为硬件和软件两大部分。硬件是指计算机本身及其外围设备，一般包括中央处理器、内存储存、磁盘驱动器、各种接口电路、以A/D 转换和 D/A 转换为核心的模拟量 I/O 通道、数字量I/O 通道以及各种显示、记录设备、运行操作台等。系统软件是指由计算机的制造厂商提供的，用来管理计算机本省的资源、方便用户使用计算机的软件。2计算机控制系统的特点：（1）在结构上。计算机控制系统是模拟和数字部件的混合系统。（2）连续系统中各处的信号均为连续模拟信号，而计算机控制系统中除仍有连续模拟信号之外，还有离散模拟、离散数学等多种信号形式。（3）由于计算机控制系

2、统中除了包含连续信号外，还包含有数字信号，从而使计算机控制系统与连续控制系统在本质上有许多不同，需采用专门的理论来分析和设计。现在常用的设计方法有两种，即模拟调节规律离散化设计法和直接设计法。（4）对于连续控制系统，控制规律越复杂，所需要的硬件也往往越多、越复杂。（5）在连续控制系统中，一般是一个控制器控制一个回路，而计算机控制系统中，由于计算机具有高速的运算处理能力，一个控制经常可采用分时控制的方式而同时控制多个回路。通常，它利用依次巡回的方式实现多路分时控制。(6)采用计算机控制，如分级计算机控制、聚散控制系统、微机网络等，便于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程序进一步提高。3根据

3、计算机在控制中的典型应用方式，可以把计算机控制系统分为四类，它们是：操作指导控制系统，直接数字控制系统，监督计算节控制系统和分级计算机控制系统。另外还有集散控制系统、分布控制系统、彻底分散性控制系统。4六、工业控制机的特点和要求：（1）实时性（2）高可靠性(3）硬件配置的可装配可扩充性（4）可维护性5 I/O 接口和 I/O 通道区别和联系：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。它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。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。为使计算机和被控制对象之间能够连同起来，除了需要

4、I/O 接口电路外，还需要I/O 通道，由它将从被控制对象采集的参量变换成计算机所要求的数字量的形式，送入计算机。6I/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。因此，接口和通道紧密相连，在电路上往往结合在一起。7在微机控制系统或微机系统中，主机和外围设备交换的信息通常分为数据信息、状态信息和控制信息三类。数据信息又可分为数字量、模拟量、开关量和脉冲量。8计算机和外部交换信息又称为通信。按数据传送方式分为并行通信和串行通信两种基本方式。串行通信又可分为：1.全双工方式2.半双工方式3.同步通信4.异步

5、通信9I/O 控制方式1、程序控制方式2、中断控制方式3、直接存储器存取方式。10中断处理特别是多重中断处理必须要解决四个问题：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。11A/D 转换器的主要技术参数1.分辨率：分辨率通常用转换后数字量的位数表示。分辨率是指能使转换后数字量变化1 的最小模拟输入量。2.量程：量程是指所能装换的电压范围。3.转换精度：转换精度是指转换后所得结果相对于实际值的准确度。有绝对精度和相对精度两种表示法。4转换时间：转换时间是指启动A/D 到转换结束所需的时间。不同型号、不同分辨率的器件，转换时间相差很大。12串模干扰是叠加

6、在被测信号上的干扰信号，也称横向干扰或正态干扰。抑制串模干扰的方法应从干扰信号的性质和来源入手，针对不同情况采取不同的措施：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。如可采用平均值法、中值法、一阶滤波法等算法，滤去干扰信号，更可靠的获取有效信息。13共模干扰是指同时加到计算机控制系统两个输入端上的公有的

7、干扰电压。抑制共模干扰的主要措施有：1采用共模抑制比(CMRR)高的、双端输入的运算放大器作被测信号的前置放大器，可以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。14对于 IO 接口和通道还应采取下述几种措施：1)尽量缩短信号线的长度。2)不用的输入端子不能悬空，必须通过负载电阻接到电源线上。3)为防止电磁感应，信号线应采用屏蔽线。15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。16现代控制理论的新成果，如

8、最优控制、随动控制、自适应控制、变结构控制以及智能控制等，难以用模拟方式来实现，只有依赖于高性能的微型计算机，才能够在实际控制系统中得到充分的应用。17在进行微型计算机控制系统应用程序设计时，经常会碰到数字滤波、线性化处理、PID 标准算法、数字显示、超限报警等问题，这些是微型计算机控制系统应用程序设计中具有共性的问题，它们的任务明确，可以成为一个独立的程序模块。18二十、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。共特点是：1)有两个或多个微处理机。2)共享存储器或高速通信网络。3)共享输入/

9、输出设备。4)机间硬件和软件有交互作用。具有以下优点：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19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。20数据通信方式1总线连接的通信方式2调制一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。21计算机控制系统在制造过程中需要进行材料和元器件的选择、设计、制造、组装，环境试验等。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。22工作可靠性是指系统在实际运行和执行任务时的可靠性。23失效率是系统运行到t 时刻时，单位时间内发生故障的系统数与时刻t 时完好的系统数之比。24提高计算机控制系统的可靠性，主要有以下几条途径：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25电源电路的抗干扰措施：1)采用交流稳压器；2)采用电源滤波器；3)电源变压器一次侧、二次侧间应采用静电屏蔽措施；4)采用高性能的稳压电源。26故障诊断方法目前主要有如下几种：1冗余方法 2参数估计方法3状态估计方法4基于专家系统的故障诊断