計(jì)算機(jī)控制技術(shù)復(fù)習(xí)總結(jié)

1、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)簡(jiǎn)答1、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成框圖:般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由 計(jì)算機(jī)、I/O接口電路、通用外部設(shè)備 和工業(yè)生產(chǎn)對(duì)象 等部分組成。2、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類(1) 直接數(shù)字控制(Direct Digital Control，DDC)系統(tǒng)。原理：用一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)多個(gè)被控參數(shù)巡回檢測(cè)，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，使被控參數(shù)穩(wěn)定在給定值上。特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)直接參與控制， 系統(tǒng)經(jīng)計(jì)算機(jī)構(gòu)成了閉環(huán)。優(yōu)點(diǎn)：一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以取代多個(gè)模擬調(diào)節(jié)器，它利用了計(jì)算機(jī)的分時(shí)能力。(2) 操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)(Data Processing System， DPS。原理：計(jì)算機(jī)只是對(duì)系統(tǒng)過程參數(shù)進(jìn)行收集、加工處理，然后輸出數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：由

2、操作人員(或別的控制裝置)根據(jù)測(cè)量結(jié)果來改變?cè)O(shè)定值或者進(jìn)行必要的操作。優(yōu)點(diǎn)：一臺(tái)計(jì)算機(jī)可代替大量常規(guī)顯示和記錄儀表，從而對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視，可得到 更精確的結(jié)果，對(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)過程有利。(3) 計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制(Supervisory Computer Control， SCC系統(tǒng)。原理：計(jì)算機(jī)按照描述生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出最佳給定值后，送給模擬調(diào)節(jié)器或DDC計(jì)算機(jī)，并由模擬調(diào)節(jié)器或DDC計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)過程。特點(diǎn)：SCC+莫擬調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)：收集檢測(cè)信號(hào)及管理命令，按照一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，把給定值輸 出到模擬調(diào)節(jié)器中。此給定值在模擬調(diào)節(jié)器中與檢測(cè)值進(jìn)行比較后，其偏差值”經(jīng)模擬調(diào)節(jié)器計(jì)算

3、后輸出(4)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，以達(dá)到調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程的目的。SCC+DDC控制系統(tǒng)：系統(tǒng)為兩級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。一級(jí)為監(jiān)督級(jí)SCC其作用與SCC+模擬調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)中的 SCC一樣，用來計(jì)算最佳給定值；給定值是計(jì)算得 到的，以保證系統(tǒng)在最優(yōu)工作狀態(tài)下運(yùn)行，其控制規(guī)律可以改變，使用起來更加靈活。狀態(tài)的變化，改變給定值，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。分布式控制系統(tǒng)。原理：分散過程控制級(jí)是 DCS的基礎(chǔ)，用于直接控制生產(chǎn)過程。 系統(tǒng)的形式，但工作任務(wù)由各工作站來完成，局部的故障不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)工作特點(diǎn)：基本上屬于DDC優(yōu)點(diǎn)：該系統(tǒng)通用性強(qiáng)、組態(tài)靈活、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便、調(diào)試方便、運(yùn)行安全可靠，能夠

4、適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)過程的 多種需要。(5) 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(Computer Integrated Manufacturing System ， CIMS)。原理：CIMS采用多任務(wù)分層體系結(jié)構(gòu)，其基本控制思想是遞階控制。特點(diǎn)：越是處于高層的單元，對(duì)系統(tǒng)性能影響范圍就越廣，決策周期比低層單元長(zhǎng)，很難進(jìn)行定量公式化描述。優(yōu)點(diǎn)：在遞階結(jié)構(gòu)中，各級(jí)分擔(dān)不同工作，同級(jí)中又可并行工作，效率高；級(jí)間協(xié)調(diào)通信比各單元相互通信有效得多。3、工業(yè)計(jì)算機(jī)特點(diǎn)(1)可靠性要求。對(duì)于生產(chǎn)控制來說，要求生產(chǎn)的連續(xù)性，所以對(duì)設(shè)備的可靠性要求較高。(2 )實(shí)時(shí)控制。在生產(chǎn)過程中需要應(yīng)對(duì)非正常情況，需要實(shí)時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、報(bào)警

5、和管理，并根據(jù)優(yōu)先級(jí)別盡快地響應(yīng)。(3)生產(chǎn)過程的連接。工業(yè)計(jì)算機(jī)擁有專用的借口，可以通過遠(yuǎn)程通信線路與控制機(jī)等設(shè)備進(jìn)行交互。(4 )環(huán)境的適應(yīng)性。一般情況下，工業(yè)計(jì)算機(jī)的工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣，需要考慮抗高溫、抗腐蝕等一系列問題。4、行列式鍵盤-定時(shí)掃描法如圖所示，采用8255端口構(gòu)成的4X8矩陣鍵盤Pl砂* l>b l>T-ur5V74J.NIMIlpc77 38TT21LMHIn£SSI3.IU1X4-LJ-l-Q-4；V定時(shí)掃描法的工作過程：（1）定時(shí)掃描鍵盤，判斷是否有鍵按下（2）消除按鍵抖動(dòng) （3）求按鍵鍵值 （4）等待按鍵釋放5、常用的數(shù)字濾波器有哪幾種，各自

6、的優(yōu)缺點(diǎn)程序判斷濾波優(yōu)點(diǎn)：這是根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得。缺點(diǎn)：detE確定不太靈活，因?yàn)椴荒芨鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況不斷更換新值，不能反映采樣點(diǎn)數(shù)大于3的各采樣值受干擾的情況中值濾波優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于克服偶然因素引起的波動(dòng)干擾，或者采樣器本身的不穩(wěn)定所引起的脈動(dòng)干擾較為有效缺點(diǎn)：只適用于物理變化相對(duì)較緩慢的工作場(chǎng)合算數(shù)平均值濾波優(yōu)點(diǎn)：對(duì)電壓、流量等周期脈動(dòng)的參數(shù)采樣值進(jìn)行平滑加工，所測(cè)數(shù)據(jù)相對(duì)穩(wěn)定。缺點(diǎn)：不適宜用于克服隨機(jī)（脈沖性）干擾加權(quán)平均值濾波優(yōu)點(diǎn)：可以根據(jù)需要突出信號(hào)的某一部分，抑制信號(hào)的另以部分。缺點(diǎn)：滑動(dòng)平均值濾波優(yōu)點(diǎn)：對(duì)周期性干擾有良好的抑制作用平滑度高缺點(diǎn)：靈敏度低，對(duì)偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾抑制作用差

7、，很難消除由于脈沖干擾引起的采樣值的誤差，因此不適用 于脈沖干擾比較嚴(yán)重的場(chǎng)合低通濾波優(yōu)點(diǎn)：可以消除高頻干擾對(duì)測(cè)量精度的影響缺點(diǎn)：復(fù)合數(shù)字濾波優(yōu)點(diǎn)：可用于既有脈動(dòng)干擾又有脈沖干擾的環(huán)境缺點(diǎn)：6、什么是輸出通道？有哪些部分組成？輸出通道：輸出通道與輸入通道相對(duì)應(yīng)，是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成部分，是計(jì)算機(jī)功能的延伸，計(jì)算機(jī)控制系 統(tǒng)的各種計(jì)算結(jié)果必須經(jīng)由其輸出執(zhí)行。- 組成：輸出通道具有模擬信號(hào)輸出和開關(guān)信號(hào)輸出兩種形式，模擬信號(hào)輸出通道包括計(jì)算機(jī)控制接口、D/A轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等幾個(gè)部分；開關(guān)信號(hào)輸出通道包括驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分。7、PWM技術(shù)：pwm就是脈沖寬度調(diào)制，在頻率不變的情況

8、下，通過改變輸出脈沖的寬度（就是脈沖的占空比）從而使輸出信號(hào)的平均值（即直流成分）發(fā)生改 控制外部對(duì)象的目的。用 8253輸出周期為1KHZ70%的 PWM 波：AL，36H07H, ALMOVOUTMOVOUTAL, 72H07H, ALMOVOUTMOVAL, ODOH04H, ALAL, 07HOUTMOV04H, ALAL,58HOUTMOV05H, ALAL, 02H05H, ALOUT程序中，8253的控制端口地址、定時(shí)器地址 為DoD(DjDe一AuA,cs 一RDWR9711610543215114K2531319182016211723OUTOCLK2GATE2<OUT

9、2C1.KIGATFIOLTI一 CLKOTateoQ+5VJin時(shí)鐘脈沖變，達(dá)到空比為07H、 04H、 05H&動(dòng)態(tài)LED顯示與靜態(tài)LED顯示各有什么特點(diǎn)？靜態(tài)LED顯示是當(dāng)顯示器件顯示某個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的顯示段（發(fā)光二極管）恒定地導(dǎo)通或截止，直到顯示另一個(gè)字符為止。占用機(jī)時(shí)少，而且顯示穩(wěn)定可靠。其缺點(diǎn)是使用元器件相對(duì)較多，且線路比較復(fù)雜，相對(duì)而言成本較高。動(dòng)態(tài)LED顯示就是微處理器定時(shí)地對(duì)顯示器件所顯示的內(nèi)容進(jìn)行掃描。各顯示器件分時(shí)工作，任何時(shí)刻只有一個(gè)顯示器件在顯示，由于人眼的視覺暫留，當(dāng)掃描顯示每一個(gè)器件達(dá)到一定速度時(shí)，人看到每個(gè)器件都在顯示。9、三相步進(jìn)電機(jī)有哪幾種工作方式？

10、每種工作方式的特點(diǎn)？單三拍工作方式： 每次只能一相繞組通電，通電三次完成一個(gè)通電循環(huán)。雙三拍工作方式： 每次都是兩相通電，控制電流切換 3次，磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子移動(dòng)一個(gè)齒距位置，雙三拍工作方式中，要求電源所提供的功率比較大，此種工作方式的特點(diǎn)是不容易失步。六拍工作方式：六拍工作方式就是把單三拍和雙三拍結(jié)合起來的一種工作方式，比單三拍或雙三拍的步進(jìn)精度高出一倍。10、什么是順序控制？什么是數(shù)字程序控制？數(shù)字程序控制的方式？順序控制：就是以預(yù)先規(guī)定好的時(shí)間或條件為依據(jù)，按預(yù)先規(guī)定好的動(dòng)作次序順序地完成工作的自動(dòng)控制。數(shù)字程序控制（數(shù)控）：就是計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的指令和數(shù)據(jù)，控制生產(chǎn)機(jī)械（如各種機(jī)床）按

11、規(guī)定的工作順序、運(yùn) 動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)距離和運(yùn)動(dòng)速度等規(guī)律自動(dòng)地完成工作的自動(dòng)控制。數(shù)字程序控制的方式：逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法、數(shù)字積分插補(bǔ)法11、什么是逐點(diǎn)比較插入法？數(shù)字積分插補(bǔ)法？比較兩者的特點(diǎn)？4 逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法：所 謂逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法，就是每走一步都要和給定的軌跡上的坐標(biāo)值進(jìn)行一次比較，看該點(diǎn)在給定軌跡的上方還是下方，或者在給定軌跡的外面還是里面，從而決定下一步的進(jìn)給方向。- 數(shù)字積分插補(bǔ)法： 是在數(shù)字積分器基礎(chǔ)上建立的一種插補(bǔ)法。逐點(diǎn)比較插入法特點(diǎn)：運(yùn)算直觀、插補(bǔ)誤差小于一個(gè)脈沖當(dāng)量，輸出脈沖均勻，輸出脈沖的速度變化小，調(diào)節(jié)方便，在兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床中運(yùn)用較為廣泛。數(shù)字積分器插補(bǔ)法特點(diǎn)：運(yùn)算速度

12、快、脈沖分配均勻、易于實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，運(yùn)用廣泛，缺點(diǎn)是速度調(diào)節(jié)不夠方便，插補(bǔ)精度需要由軟件技術(shù)來克服。12、RS232 422 485的優(yōu)缺點(diǎn)？為什么 RS485傳輸距離遠(yuǎn)？RS-232-C優(yōu)點(diǎn)：微機(jī)系統(tǒng)中最常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的同步或異步通訊。 通訊距離可達(dá)15m傳輸數(shù)據(jù)的速率可任意調(diào)整，最大可達(dá)20Kb/s。缺點(diǎn)：傳輸速率慢。 傳輸距離近。 RS-232-C出現(xiàn)了互不兼容的 25芯連接器。 使用非平衡發(fā)送器 和接收器，電氣性能不佳。接口處各信號(hào)間容易產(chǎn)生電干擾。一 RS-422優(yōu)點(diǎn)：規(guī)定了差分平衡的電氣接口，能夠在較長(zhǎng)距離時(shí)明顯提高數(shù)據(jù)傳輸速率，由

13、于平衡結(jié)構(gòu)性能得到了改善，這 種差分平衡結(jié)構(gòu)能夠從地線的干擾中分離出有效信號(hào)，事實(shí)上，差分接收器可以區(qū)分0.2V以上的電位差，可以不受參考電平波動(dòng)及共模電磁干擾的影響。RS-422的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是允許傳送線上連接多個(gè)接收器。缺點(diǎn)：一 RS-485優(yōu)點(diǎn)：接口信號(hào)電平比 RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為 10Mbps, RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干能 力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。缺點(diǎn)：很多情況下，RS-485忽略了信號(hào)地的連接，弓I起共模干擾問題，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的共模電壓超出一

14、定的范圍時(shí)， 會(huì)嚴(yán)重影響通信的穩(wěn)定可靠性，甚至損壞接口；RS-485還存在EMI問題，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)中的共模部分需要一個(gè)返回通路，如沒有一個(gè)低阻的返回通道（信號(hào)地），就會(huì)以輻射的形式返回源端，整個(gè)總線就會(huì)像 一個(gè)巨大的天線向外輻射電磁波。RS485傳輸距離遠(yuǎn)：RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏 度，能檢測(cè)低至200m V的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。RS-485用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線。13、 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)定義及特點(diǎn)？FCS與DCS的差別？現(xiàn)場(chǎng)總線 是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸多分支結(jié)構(gòu)的

15、通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)總線特點(diǎn)： 數(shù)字信號(hào)完全取代420mA模擬信號(hào)。 基本過程控制、報(bào)警和計(jì)算功能等完全分布在現(xiàn)場(chǎng)完成。使設(shè)備增加非控制信息，如自診斷信息、組態(tài)信息及補(bǔ)償信息等。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)管理和控制的統(tǒng)一。真正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開放性、互操作性。FCS與DCS相比，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大幅度簡(jiǎn)化，成本顯著降低，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備自治性加強(qiáng)，系統(tǒng)性能全面提高，信號(hào)傳輸?shù)目煽啃院途忍岣?，真正?shí)現(xiàn)全分散、全數(shù)字化的控制網(wǎng)絡(luò)，用 戶始終擁有系統(tǒng)集成權(quán)。計(jì)算題G(s)1 e Ts1、已知廣義被控對(duì)象為2se(s 1)其中，T=1s。期望的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)中的時(shí)間常數(shù)取為Tc=0.5s,應(yīng)用達(dá)林算法 確定數(shù)字控制器。解：廣義對(duì)象脈沖傳遞函

16、數(shù)為閉環(huán)系統(tǒng)理想脈沖傳遞函數(shù)為得達(dá)林控制器如下2、已知廣義被控對(duì)象為G(z) Z G(s) Z 11.369(11)z4ZTs eTse 1 4Tse11s(s 1)4Tses 0.5s10.368z 110.135z 10.865z5G(s) A-其中，T=1s。期望的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)中的時(shí)間常數(shù)取為 解：不含純滯后的廣義對(duì)象脈沖傳遞函數(shù)為G°(z) Z G°(s)1 eTs 1(1 z1)Zs(s 1)廣義對(duì)象脈沖傳遞函數(shù)為0.632z 11 0.368z 1G(z) G°(z)z 40.632z10.368z 1不考慮純滯后，閉環(huán)系統(tǒng)理想脈沖傳遞函數(shù)為0 0

17、.5s 1o(z)Ts1 es 0.5s 1求得 D0(z)1o(z)o(z)Go(z)1369 11 0.368z 1z1于是得史密斯預(yù)估器如下D(z) 1Do(z)(1 zN)D。(z)G o(z)1.36913已知F (s)s(s 5)求 F(z)解:F(z) ZF(s) Z5T0.2(1-e)1s(s 5)-1z15T 1(1 z )(1 e z )1Ts4、已知廣義被控對(duì)象：G(s)s s(s 1)0.632z 51 0.368Z150.865z1 0.135Z12sTc=0.5s,應(yīng)用史密斯預(yù)估器方法0.865z 111 0.135z1 0.368z 1150.135z0.865z給定T=1s確定數(shù)字控制器。針對(duì)單位斜坡輸入設(shè)計(jì)最小拍有紋波控制系統(tǒng) 。解：由已知條件，被控對(duì)象含有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，有能力產(chǎn)生單位斜坡響應(yīng)。求廣義對(duì)象脈沖傳遞函數(shù)為G(z) ZG(s) ZTs1 e 1s s(s1)(1 z1)Z0.368Z 1(1s2(s 1)0.718z 1)(11)z(11)211 e 1z 11 1(1 z )(10.368z )可以看出，G(z)的零點(diǎn)為-0.718(單位圓內(nèi) 外),m=1。根據(jù)穩(wěn)定性要求， 為滿足準(zhǔn)確性條件