計算機控制技術復習重點

1、學習好資料歡迎下載第一部分：簡答題（復習重點）占25-30 分第一章：習題 1、 3、 61 實時，在線離線方式的含義實時， 指信號的輸入，計算，輸出都要在一定的時間范圍內完成， 亦即計算機對輸入信息以足夠快的速度進行控制， 超出了這個時間，就失去了控制的時機， 控制也就失去了意義。在計算機控制系統(tǒng)中， 生產過程和計算機直接相連， 并受計算機控制的方式稱為在線方式，產過程中不和計算機相連， 且不受計算機控制， 而是依靠人進行聯(lián)系并作相應操作的方式稱生為離線方式或脫機方式。3控制系統(tǒng)按功能分類操作指導控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)線控制及計算機集成制造系統(tǒng)監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)現(xiàn)場總6 DCS

2、與 FCS特點DCS 系統(tǒng)每一級都有自己的功能，基本上是獨立的，但級與級之間或同級的計算機又有一定的聯(lián)系，相互之間實現(xiàn)通信。FCS 信號傳輸實現(xiàn)全數(shù)字化網絡為開放式互聯(lián)網絡系統(tǒng)結構采用全分散化技術和標準實現(xiàn)了全開放現(xiàn)場設備具有互操作性通信畫出計算機控制系統(tǒng)的基本框圖，簡述計算機控制過程的控制步驟。能完成多種控制任務， 由于計算機只能處理數(shù)字信號， 為了信號的匹配， 在計算機的輸入和輸出必須配置 A/D 轉換器以及 D/A 轉換器。反饋量經 A/D 轉換器轉換為數(shù)字量后，輸入計算機。 控制步驟；在控制系統(tǒng)中引入計算機， 利用計算機的運算， 邏輯判斷和記憶等功計算機根據數(shù)據偏差，按某種控制規(guī)律進行

3、運算，計算結果再經 D/A 轉換器轉換為模擬信號輸出到執(zhí)行機構，完成對被控對象的控制。第二章：1工業(yè)控制計算機，及其特點?工業(yè)控制計算機是以計算機為核心的測量和控制系統(tǒng)，處理來自工業(yè)系統(tǒng)的輸入信號，據控制要求將處理結果輸出到控制器，去控制生產過程，同時對生產進行監(jiān)督和管理。特點 ; 1可靠性高2實時性好3環(huán)境適應性好4 豐富的輸入輸出模塊再根5系統(tǒng)擴展性和開放性好6 控制軟件包功能強7 系統(tǒng)通信功能強8 冗余性。2工業(yè)控制機有哪幾部分構成各部分作用典型的工控機由加固型工業(yè)機箱，工業(yè)電源，主板機，顯示板，硬盤驅動器，光盤驅動器，各類輸入輸出接口模塊，顯示器，鍵盤，鼠標，打印機等組成。主板機作用

4、；將采集到的實時信息按照預定程序進行必要數(shù)值計算，邏輯判斷，數(shù)據處理，即使選擇控制策略并將結果輸出到工業(yè)過程。系統(tǒng)總線 ；分為外部總線及內部總線，內部總線是工控機內部各組成部分之間學習好資料歡迎下載進行信息傳送的公共通道。 外部總線是工控機與其他計算機和智能設備進行信息傳送的公共通道。I/O 模塊； 是工控機和生產過程之間進行信號傳遞和變換的連接通道，人-機接口 ；操作員與計算機之間進行信息交換， 用于顯示生產過程狀況， 也可用于修改運行參數(shù)。通信接口； 工控機與其他計算機，智能設備進行信息傳送的通道。系統(tǒng)支持 ； 1 監(jiān)控定時器，當系統(tǒng)因干擾或軟故障等原因出現(xiàn)異常時，能夠使系統(tǒng)自動恢復運行，

5、 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 2 電源掉電監(jiān)測， 工業(yè)現(xiàn)場出現(xiàn)電源掉電故障時，發(fā)現(xiàn)并保護當時的重要數(shù)據和計算機各寄存器的狀態(tài) 3 后備儲存器保證系統(tǒng)掉電后所存數(shù)據不丟失 4 實時日歷時鐘，事件驅動機時間驅動能力。磁盤系統(tǒng)4 常用外部總線外部總線指用于計算機與計算機之間或計算機與其他智能外設之間的通信線路。線有 IEEE-488 并行總線， RS-232C 串行總線和 RS-485 通信總線常用外部總第三章習題1接口與接口技術 接口 是計算機與外部設備交換信息的橋梁，接口技術是研究計算機與外部設備之間如何交換信息的技術，過程通道過程通道是在計算機和生產過程之間設置的信息傳送和交換的連接通道，包括模擬量輸

6、入通道，模擬量輸出通道，數(shù)字量輸入通道，數(shù)字量輸入通道。習題 8 采樣保持器作用1 保持采樣信號不變，完成 A/D 轉換2 同時采樣幾個模擬量，以便進行數(shù)據處理和測量3減少 D/A 轉換器的輸出毛刺， 消除輸出電壓的峰值及縮短穩(wěn)定輸出值的建立時間4 把一個 D/A 轉換器的輸出分配到幾個輸出點，保證輸出的穩(wěn)定性習題 11 D/AA/D 轉換電路中模擬地與數(shù)字地應如何連接？P74習題 12 串模干擾共模干擾？如何抑制？ 串模干擾指疊加在被測信號上的干擾噪聲，共模干擾指 A/D轉換器兩個輸入端上共有的干擾電壓。抑制串模干擾；如果串模干擾頻率比被測信號高，則采用低通濾波器抑制2 對于電磁感應產生的串

7、模干擾， 對被測信號進行放大， 提高電路中的信號噪聲比，或即可能早的完成 A/D轉換在進行長線傳輸3 從選擇器件入手， 利用邏輯器件的特性來抑制串模干擾4 利用數(shù)字濾波技術對已經進入計算機的串模干擾進行數(shù)據處理抑制共模干擾； 1 利用雙端輸入的放大器做前置放大器，2 利用變壓器胡光電耦合器吧各種模擬負載和數(shù)字信號隔離3 采用雙層屏蔽 -浮地輸入方式習題 13 數(shù)字信號通道一般采取哪些抗干擾措施？1 數(shù)字信號負邏輯傳輸2 提高數(shù)字信號電壓等級3通過光電耦合隔離4 提高輸入端門限電壓習題 14 接地型式 ? 常用接地技術？分為安全接地，工作接地，屏蔽接地。接地技術有浮地 -屏蔽接地一點接地多點接地

8、屏蔽接地設備接地第四章：習題 1 順序控制？特點 ?順序控制是指以預先定好的時間或條件為依據，按預先規(guī)定好的動作順序，對控制過程各階段順序進行自動化控制。特點：1順序控制系統(tǒng)的輸入，輸學習好資料歡迎下載出信號以開關量信號為主2邏輯關系復雜3控制程序客觀4可靠性要求高習題 2順序控制系統(tǒng)類型 ?1 按順序執(zhí)行的繼電-接觸器控制系統(tǒng)2 半導體邏輯順序控制系統(tǒng) 3 可編程順序控制系統(tǒng)4微機順序控制系統(tǒng)習題 4數(shù)字程序控制？方式？數(shù)字程序控制系統(tǒng)就是能根據數(shù)據和預先編號的程序，控制生產機械按照規(guī)定的工作順序，運動軌跡， 運動距離和運動速度等規(guī)律自動地完成工作的控制。方式： 1 按照被控對象的運動軌跡分

9、為點位控制直線切削控制輪廓切削控制2 根據有無檢測反饋原件分為閉環(huán)數(shù)字程序控制開環(huán)數(shù)字程序控制習題 5逐點比較法？ 原理：每當畫筆或刀具向某一方向移動一步，就進行一次偏差計算和偏差判別， 也就是到達新的點位置和理想線型上對應點的理想位置坐標之間的偏移程度，然后根據偏差的大小確定下一步移動方向，使畫筆或刀具始終緊靠理想線型運動，獲得步步緊逼的效果。由于采用一點一比較，一步步逼近的方法，因此稱為逐點比較法。補充：三相步進電機有哪幾種工作方式？分別寫出每種工作方式的通電順序1 單三拍工作方式通電順序 A->B->C->A->.2 雙三拍工作方式通電順序 AB->BC-&

10、gt;CA->AB->.3 三相六拍工作方式通電順序 A->AB->B->BC->C->CA->A->.第五章：習題 1數(shù)字控制器模擬化設計方法步驟？1 設計假想的連續(xù)控制器D(s)2選擇采樣周期 3 將 D(s) 離散化為 D(Z)4設計由計算機實現(xiàn)的控制方法5校驗習題 5采樣周期的選擇需要考慮哪些因素？1作用于系統(tǒng)的擾動信號頻率fn2 對象的動態(tài)特性3 測量控制回路4與計算字長有關習題 6簡述離散化設計方法的設計步驟？1由 H(s) 和 G(s)求取廣義對象的脈沖傳遞函數(shù)HG(z)2 根據控制系統(tǒng)的性能指標機實現(xiàn)的約束條件構造閉環(huán)脈沖傳

11、遞函數(shù)Gc(z)3 根據 D(z)=Gc(Z)/HG(z)Ge(z)確定數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D(z) 4由 D(z) 確定控制算法并編制程序補充： 數(shù)字控制系統(tǒng)的原理圖以及廣義對象的脈沖傳遞函數(shù)、閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)、誤差脈沖傳遞函數(shù)、以及數(shù)字控制器的Z 變換的表達式；大林算法的設計目標， 設計適合的數(shù)字控制器D(z),使整個計算機控制系統(tǒng)等效的閉環(huán)傳遞函數(shù)期望值為一個純滯后環(huán)節(jié)和一個慣性環(huán)節(jié)相串聯(lián)，并期望閉環(huán)系統(tǒng)的純滯后時間等于被控對象的純滯后時間，即閉環(huán)傳遞函數(shù)為解決問題的類型第6章：Gs習題 5、標度變換在工程上的意義？什么情況下使用標度變換？意義：在測量過程中，所有參數(shù)都經過變送器或傳

12、感器再利用相應的信號調理電路，將非電量轉換為電量，并進一步轉換為 A/D 轉換器所能接受的統(tǒng)一電壓信號，又由A/D 轉換器將其轉換為數(shù)字量送到計算機進行顯示，打印等操作。而A/D 轉換后的這些數(shù)字量并不一定等于原來帶量綱的參數(shù)值，它僅僅與被測量的幅值有一定的函數(shù)關系，所以必須把這些數(shù)字量轉換為帶有量綱的數(shù)據，以便顯示，記錄，打印，報警以及操作人員對生產過程進行監(jiān)督和管理。1 線性參數(shù)標度變換前提條件是被測參數(shù)值與A/D轉換結果為線性關系。2 非線性參數(shù)標度變換適用于 A/D 轉換結果與被測量為線性關系的系統(tǒng)習題 10什么是越限報警處理？ 在計算機控制系統(tǒng)中，被測參數(shù)經上述數(shù)據處理后，參數(shù)送顯示

13、。 但為了安全起見， 對于一些重要的參數(shù)要判斷是否超出了規(guī)定工藝參數(shù)的范圍。如果超過了規(guī)定的數(shù)值，進行報警處理。補充：全自動校準結構圖，并說明如何實現(xiàn)全自動校準1 微機控制多路開關使S 與 3 接通，則輸入電壓U=0, 測出此時的 A/D 值 No.學習好資料歡迎下載2微機控制多路開關使S 與 1 接通，則輸入電壓U=Ur, 測出此時的A/D 值 Nr.第二部分：計算題部分(復習重點 )第四章逐點比較法：直線插補和圓弧插補計算，步進電機齒距角和步距角的計算第五章：根據拉氏變換的表達式求Z 變換的表達式：5，求 G(Z)例如： G (s)s2 ( s1)計算振鈴幅度最少拍無波紋控制器的設計，有波

14、紋控制器的設計（書上例題必須會）波紋產生的原因大林算法的設計目標振鈴現(xiàn)象及其消除方法第五章的所有例題第五章的習題3、 7、 8、 9、 10、 11注：大林算法的計算題不考第六章、習題8另外：第六章內容中數(shù)字濾波技術包括的內容，軟件抗干擾技術包括的內容必須明白第五章第三題答案已知模擬調節(jié)器的傳遞函數(shù)為D s10.17 s0.085s試寫出相應數(shù)字控制器的位置型PID 算法和增量型PID控制算式，設采樣周期 T=0.2s 。解：因為 Ds10.17 s2（11 ） K p (11Td s)0.085s0.17sTi s所以K p20.170 。， Ti， Td故位置型PID 控制器u(k ) K

15、 P e(k)Tke(k ) e(k 1)TI ie(i)TD0T0.2k2 e(k)e(i)0.17 i00.4 ke(i )2e( k)0.17 i0故增量型PID 控制器學習好資料歡迎下載u(k )u( k1)u( k)u(k1)K Pe(k )e(k1) K I e(k) K D e(k) 2e(k 1) e(k 2)u(k1)2 e(k )e(k 1)0.4 e( k)0.17u(k1)4.35e(k)2e(k1)補充題：1、已知模擬調節(jié)器的傳遞函數(shù)為D s10.17 s10.085s試寫出相應數(shù)字控制器的位置型和增量型控制算式，設采樣周期T=0.2s 。D sU s10.17sE

16、s10.085s則 U s0.085SU sE s0.17SE su t 0.085du te t0.17de tdtdtu k0.085 u ku k1e k 0.17 e k e k 1TT把 T=0.2S 代入得1.425u k 0.425u k14.5e k3.5e k-1位置型 u k3.1579e k2.4561e k 10.2982u k1增量型 u ku ku k1 3.1579e k2.4561e k 1 0.7018u k 12、 已知某控制系統(tǒng)模擬控制器的傳遞函數(shù)為D ( s )0 .13 .5 ss 20.5 s若采樣周期 T=1S,試寫出相應數(shù)字控制器的位置型和增量型

17、控制算式。并比較兩種算法特點。D ( s )U( s )2 s1E( s )75 sU ( s )7 E ( s )2 sE ( s )1E ( s )5 su ( t )7 e ( t )2 de ( t )1e ( t ) dtdt5學習好資料歡迎下載u(k )7e(k) 2e(k)e(k1)T kT5 ie(i )0將 T=1 代入上式，得ku(k )9e(k )2e(k1)0.2e(i )i0u(k1)9e(k1) 2e(kk12) 0.2e( i)i0u (k )u ( k )u (k1)9.2e(k)11e(k1)2e(k2)注意：有關數(shù)字控制器的位置型和增量型控制算式的求解必須掌握。3、某爐溫度變化范圍為 03000，要求分辨率為 2，溫度變送器的輸出范圍為 0-5V。若 A/D 轉換器的輸入范圍也是 0-5V，求 A/D 轉換器的字長應為多少位？若 A/D 轉換器的字長不變，現(xiàn)通過變送器零點遷移將信號零點遷移到800，此時系統(tǒng)對爐溫變化的分