計算機控制技術總結

1、例 某系統(tǒng)用鎳鉻鎳鋁熱電偶測溫，先將溫度400-1000的范圍按每60一段劃分為10段，各段用直線近似，折線上各折點的T-E值如表所列。某時刻測得熱電勢Ex =34.66mV，由該熱電偶的分度表可直接查出其相應溫度Tx=834 例 某系統(tǒng)用鎳鉻鎳鋁熱電偶測溫，先將溫度400-1000的范圍按每60一段劃分為10段，各段用直線近似，折線上各折點的T-E值如表所列?，F(xiàn)用式計算，先從表中查得所策熱電勢值處于7-8號折點的段內，將各有關數(shù)值代入上式得：其相對誤差為：例 某系統(tǒng)用鎳鉻鎳鋁熱電偶測溫，先將溫度400-1000的范圍按每60一段劃分為10段，各段用直線近似，折線上各折點的T-E值如表所列。

2、再用前式計算例 某煙廠用計算機數(shù)據采集系統(tǒng)采集煙葉發(fā)酵室的溫度變化情況，該室溫度測量范圍是20-80，所得模擬信號為1-5V,采用鉑熱電阻（線性傳感元件）測溫，用8位A/D轉換器轉換為數(shù)字量，轉換器輸入0-5V時輸出是00H-0FFH。某一時刻，計算機采集到的數(shù)字量為0B7H。由計算式作工程量線性轉換。 由給定條件得為： ymax =80 ， ymin=20 ， Nmax=0FFH=255， Nx=0B7H=183, 在溫度為20 時，因檢測所得模擬電壓是1V.所以相應的數(shù)字量應為255X1/5=51, 對測量數(shù)字量OB7H的工程量線性轉換結果為 y= 20十（80-20)（183-51）（2

3、55-51)=58.21 工程量線性轉換的程序框圖如圖十9所示1 現(xiàn)場總線有何特點現(xiàn)場總線技術特點 1、系統(tǒng)的開放性 2、互可操作性與互用性 3、現(xiàn)場設備的智能化與功能自治性 4、系統(tǒng)結構的高度分散性 5、對現(xiàn)場環(huán)境的適應性1 為什么PI控制器引入積分環(huán)節(jié)可消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差？答：PI控制器對于偏差的階躍響應除有按比例變化的成分外，還帶有累積的成分，即積分作用成分。只要偏差e(t)不為零，它將通過累積作用影響控制量u(t)，以求減小偏差，直至偏差為零，控制作用不再變化，系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)。因此，積分作用的加入可以消除系統(tǒng)靜差2 寫出位置式和增量式？答在工業(yè)過程控制中，數(shù)字PID控制算法通常又分為位置

4、式PID控制算法和增量式PID控制算法（1）位置式PID控制算法按模擬PID控制算法的算式，以一系列的采樣時刻點kT代表連續(xù)時間t，以和式代替積分，以增量代替微分，作如下近似變換：上式中T為采樣周期。為書寫方便，以后將e(kT)簡化表示為e(k)等，即省去T。將式代入式，可得離散的PID表達式式中k采樣序號，K=0，1，2，； u(k)第k次采樣時刻的計算機輸出值； e(k)第k次采樣時刻輸入的偏差值； e(k-1)第(k-1)次采樣時刻輸入的偏差值； KI積分系數(shù)； Kp微分系數(shù)·2）增量式PID控制算法當執(zhí)行機構需要的不是控制量的絕對數(shù)值，而是其增量（例如去驅動步進電機）時，可由

5、式導出提供增量的PID控制算法：2）增量式PID控制算法 可以進一步改寫：3 增量式的優(yōu)點？答：1)由于計算機每次只輸出控制增量，即對應執(zhí)行機構位置的變化量，故機器發(fā)生故障時影響范圍小，從而不會嚴重影響生產過程。2）手動一自動切換時沖擊小?？刂茝氖謩拥阶詣忧袚Q時，可以做到無擾動切換。此外，當計算機發(fā)生故障時，由于輸出通道或執(zhí)行裝置具有信號的鎖存作用，故仍然能保持原值。3）算式中不需要累加。控制增量Au(k)的確定僅與最近k次的采樣值有關，較容易通過加權處理獲得比較好的控制效果。4 數(shù)字PID控制器算法的改進答 積分分離PID算式 不完全微分的PID控制算式 微分先行PID算式 帶有死區(qū)的PID

6、控制靜態(tài)比例控制系統(tǒng)結構方框圖獲得。由上式可以看到，控制器的直流增益越大，控制穩(wěn)態(tài)誤差越小。比例積分（PI）控制器 時域上看：只要有偏差，就要積分 頻域上看：穩(wěn)態(tài)增益為無窮大。4抑制共模干擾的措施有：(1)  采用差分放大器做信號前置放大 (2) 采用隔離技術將地電位隔開51串模干擾及其抑制可以采取下列措施盡量減少其影響。 采用輸入濾波器 進行電磁屏蔽和良好的接地 選擇合適的ADC 使用電流信號傳輸例41 某熱處理爐溫度測量儀表的量程為200800，在某一時刻計算機采樣并經數(shù)字濾波后的數(shù)字量為0CDH，求此時溫度值為多少？(設儀表量程為線性的) 解：已知A0200，Am800，Nx0

7、CDH(205)D，Nm0FFH255， 根據式(410)，此時溫度為=(800200)十200682()6 標度變換和非線性能否轉換？ 答 ：生產過程的非電參數(shù)首先由測量儀表轉換成4-20mA或1-5V的模擬電信號，再經過A/D轉換后成為一定位數(shù)的數(shù)字量信號，才有可能被計算機采集，這數(shù)字量信號雖然與被測參數(shù)的大小有一定的聯(lián)系，但畢竟不是被測量的工程量值，為了能直接顯示或打印出被測的工程量值，應利用計算機進行計算，把數(shù)字量恢復為工程量，因而才有“工程量轉換”之說，這種轉換也可稱為“標度變換”。7當“若時的結果”為，則因此8 前饋反饋控制的優(yōu)點答可簡化前饋控制系統(tǒng)，只須對影響被控參數(shù)最顯著的干擾

8、進行補償，而對其他許多次要的干擾仍由反饋予以克服，這樣即保證了精度又簡化了系統(tǒng)。2由于反饋回路的存在，降低了對前饋控制算式精度的要求。3 前饋反饋控制可實現(xiàn)控制精度高、穩(wěn)定性好和控制及時。4提高了前饋控制模型的適應性。9 常用的A/D轉換方式有逐次逼近式和雙斜積分式。· 逐次逼近式： 轉換時間短（幾個微秒幾百個微秒），但抗干擾能力較差。· 雙斜積分式： 轉換時間長（幾十個毫秒幾百個毫秒），抗干擾能力較強。10 （3）采樣/保持器必要性：A/D轉換器都需要一定的時間完成量化及編碼的操作。在轉換過程中，如果模擬量變化，將直接影響轉換精度。在同步系統(tǒng)中，幾個并聯(lián)的量均需要取同一瞬

9、時的值。作用 ：使輸入到A/D轉換器的模擬量在整個轉換過程中保持不變。但轉換之后， A/D變換器的輸入信號能夠跟蹤模擬量的變化。11 4.1.1 數(shù)據采集系統(tǒng)的基本功能 數(shù)據采集系統(tǒng)一般應具有以下幾個方面的功能1)對多個輸入通道輸入的生產現(xiàn)場信息能夠按順序逐個檢測（巡回檢測），或按指令對某一通道進行檢測（選擇檢測）。2)能夠對所采集的數(shù)據進行檢查和處理。3)當采集到的數(shù)據超出上限或下限值時，系統(tǒng)能夠產生聲光報警信號，提示操作人員處理。4)在系統(tǒng)內部能存儲采集數(shù)據。 5)能定時或按需隨時以表格形式打印采集數(shù)據。 6)具有實時時鐘。 7)系統(tǒng)在運行過程中，可隨時接受由鍵盤輸入的命令，以達到隨時選擇

10、采集、顯示、打印的目的。12 模糊控制特點：(1)適用于不易獲得精確數(shù)學模型的被控對象，其結構參數(shù)不很清楚或難以求得，只要求掌握操作人員或領城專家的經驗或知識。 (2)模糊控制是一種語言變量控制器。 (3)系統(tǒng)的魯棒性強，尤其適用于非線性、時變、滯后系統(tǒng)的控制模糊關系運算（1）并運算（2）交運算（3）補運算 （4）合成運算如果R是集合A到B的關系，S是集合B到C的關系，設Q是由定義的關系，則稱Q為R和S的合成關系，其相應的運算稱為合成運算。例6.4在研究人的年齡這個論域中，年齡分別為25歲、30歲和35歲的3個人是否屬于“年輕人”集合的問題時，可設“年輕人”模糊集合A的隸屬函數(shù)為例6.5設集合A表示甲、乙兩個學生（x1電氣工程學院學生，x2