計算機控制技術(shù)復(fù)習(xí)總結(jié)

1、計算機控制技術(shù)簡答1、計算機控制系統(tǒng)組成框圖:般的計算機控制系統(tǒng)由 計算機、I/O接口電路、通用外部設(shè)備 和工業(yè)生產(chǎn)對象 等部分組成。2、計算機控制系統(tǒng)的分類(1) 直接數(shù)字控制(Direct Digital Control，DDC)系統(tǒng)。原理：用一臺計算機對多個被控參數(shù)巡回檢測，對生產(chǎn)過程進行控制，使被控參數(shù)穩(wěn)定在給定值上。特點：計算機直接參與控制， 系統(tǒng)經(jīng)計算機構(gòu)成了閉環(huán)。優(yōu)點：一臺計算機可以取代多個模擬調(diào)節(jié)器，它利用了計算機的分時能力。(2) 操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)(Data Processing System， DPS。原理：計算機只是對系統(tǒng)過程參數(shù)進行收集、加工處理，然后輸出數(shù)據(jù)。特點：由

2、操作人員(或別的控制裝置)根據(jù)測量結(jié)果來改變設(shè)定值或者進行必要的操作。優(yōu)點：一臺計算機可代替大量常規(guī)顯示和記錄儀表，從而對整個生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視，可得到 更精確的結(jié)果，對指導(dǎo)生產(chǎn)過程有利。(3) 計算機監(jiān)督控制(Supervisory Computer Control， SCC系統(tǒng)。原理：計算機按照描述生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型計算出最佳給定值后，送給模擬調(diào)節(jié)器或DDC計算機，并由模擬調(diào)節(jié)器或DDC計算機控制生產(chǎn)過程。特點：SCC+莫擬調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)：收集檢測信號及管理命令，按照一定的數(shù)學(xué)模型進行計算，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)器中與檢測值進行比較后，其偏差值”經(jīng)模擬調(diào)節(jié)器計算

3、后輸出(4)到執(zhí)行機構(gòu)中，以達到調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程的目的。SCC+DDC控制系統(tǒng)：系統(tǒng)為兩級計算機控制系統(tǒng)。一級為監(jiān)督級SCC其作用與SCC+模擬調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)中的 SCC一樣，用來計算最佳給定值；給定值是計算得 到的，以保證系統(tǒng)在最優(yōu)工作狀態(tài)下運行，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，以實現(xiàn)最優(yōu)控制。分布式控制系統(tǒng)。原理：分散過程控制級是 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，局部的故障不會影響整個系統(tǒng)的工作。優(yōu)點：根據(jù)工作特點：基本上屬于DDC優(yōu)點：該系統(tǒng)通用性強、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) 計算機集成制造系統(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：越是處于高層的單元，對系統(tǒng)性能影響范圍就越廣，決策周期比低層單元長，很難進行定量公式化描述。優(yōu)點：在遞階結(jié)構(gòu)中，各級分擔(dān)不同工作，同級中又可并行工作，效率高；級間協(xié)調(diào)通信比各單元相互通信有效得多。3、工業(yè)計算機特點(1)可靠性要求。對于生產(chǎn)控制來說，要求生產(chǎn)的連續(xù)性，所以對設(shè)備的可靠性要求較高。(2 )實時控制。在生產(chǎn)過程中需要應(yīng)對非正常情況，需要實時對設(shè)備進行監(jiān)測、報警

5、和管理，并根據(jù)優(yōu)先級別盡快地響應(yīng)。(3)生產(chǎn)過程的連接。工業(yè)計算機擁有專用的借口，可以通過遠程通信線路與控制機等設(shè)備進行交互。(4 )環(huán)境的適應(yīng)性。一般情況下，工業(yè)計算機的工作現(xiàn)場環(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定時掃描法的工作過程：（1）定時掃描鍵盤，判斷是否有鍵按下（2）消除按鍵抖動 （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)缺點程序判斷濾波優(yōu)點：這是根據(jù)實踐經(jīng)驗數(shù)據(jù)獲得。缺點：detE確定不太靈活，因為不能根據(jù)現(xiàn)場的情況不斷更換新值，不能反映采樣點數(shù)大于3的各采樣值受干擾的情況中值濾波優(yōu)點：對于克服偶然因素引起的波動干擾，或者采樣器本身的不穩(wěn)定所引起的脈動干擾較為有效缺點：只適用于物理變化相對較緩慢的工作場合算數(shù)平均值濾波優(yōu)點：對電壓、流量等周期脈動的參數(shù)采樣值進行平滑加工，所測數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定。缺點：不適宜用于克服隨機（脈沖性）干擾加權(quán)平均值濾波優(yōu)點：可以根據(jù)需要突出信號的某一部分，抑制信號的另以部分。缺點：滑動平均值濾波優(yōu)點：對周期性干擾有良好的抑制作用平滑度高缺點：靈敏度低，對偶然出現(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 于脈沖干擾比較嚴重的場合低通濾波優(yōu)點：可以消除高頻干擾對測量精度的影響缺點：復(fù)合數(shù)字濾波優(yōu)點：可用于既有脈動干擾又有脈沖干擾的環(huán)境缺點：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應(yīng)，是計算機控制系統(tǒng)的組成部分，是計算機功能的延伸，計算機控制系 統(tǒng)的各種計算結(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輸出和開關(guān)信號輸出兩種形式，模擬信號輸出通道包括計算機控制接口、D/A轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動電路、執(zhí)行機構(gòu)等幾個部分；開關(guān)信號輸出通道包括驅(qū)動電路和執(zhí)行機構(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）從而使輸出信號的平均值（即直流成分）發(fā)生改 控制外部對象的目的。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、定時器地址 為DoD(DjDe一AuA,cs 一RDWR9711610543215114K2531319182016211723OUTOCLK2GATE2<OUT

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

10、每種工作方式的特點？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，磁場旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子移動一個齒距位置，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)定好的時間或條件為依據(jù)，按預(yù)先規(guī)定好的動作次序順序地完成工作的自動控制。數(shù)字程序控制（數(shù)控）：就是計算機根據(jù)輸入的指令和數(shù)據(jù)，控制生產(chǎn)機械（如各種機床）按

11、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自動控制。數(shù)字程序控制的方式：逐點比較插補法、數(shù)字積分插補法11、什么是逐點比較插入法？數(shù)字積分插補法？比較兩者的特點？4 逐點比較插補法：所 謂逐點比較插補法，就是每走一步都要和給定的軌跡上的坐標值進行一次比較，看該點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給方向。- 數(shù)字積分插補法： 是在數(shù)字積分器基礎(chǔ)上建立的一種插補法。逐點比較插入法特點：運算直觀、插補誤差小于一個脈沖當(dāng)量，輸出脈沖均勻，輸出脈沖的速度變化小，調(diào)節(jié)方便，在兩坐標聯(lián)動的數(shù)控機床中運用較為廣泛。數(shù)字積分器插補法特點：運算速度

12、快、脈沖分配均勻、易于實現(xiàn)坐標聯(lián)動，運用廣泛，缺點是速度調(diào)節(jié)不夠方便，插補精度需要由軟件技術(shù)來克服。12、RS232 422 485的優(yōu)缺點？為什么 RS485傳輸距離遠？RS-232-C優(yōu)點：微機系統(tǒng)中最常用的串行接口標準，用于實現(xiàn)計算機與計算機之間、計算機與外設(shè)之間的同步或異步通訊。 通訊距離可達15m傳輸數(shù)據(jù)的速率可任意調(diào)整，最大可達20Kb/s。缺點：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。接口處各信號間容易產(chǎn)生電干擾。一 RS-422優(yōu)點：規(guī)定了差分平衡的電氣接口，能夠在較長距離時明顯提高數(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，事實上，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及共模電磁干擾的影響。RS-422的另一個優(yōu)點是允許傳送線上連接多個接收器。缺點：一 RS-485優(yōu)點：接口信號電平比 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)動器和差分接收器的組合，抗共模干能 力增強，即抗噪聲干擾性好。缺點：很多情況下，RS-485忽略了信號地的連接，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， 會嚴重影響通信的穩(wěn)定可靠性，甚至損壞接口；RS-485還存在EMI問題，發(fā)送驅(qū)動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路，如沒有一個低阻的返回通道（信號地），就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像 一個巨大的天線向外輻射電磁波。RS485傳輸距離遠：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，能檢測低至200m V的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。RS-485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。13、 現(xiàn)場總線技術(shù)定義及特點？FCS與DCS的差別？現(xiàn)場總線 是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(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)場總線特點： 數(shù)字信號完全取代420mA模擬信號。 基本過程控制、報警和計算功能等完全分布在現(xiàn)場完成。使設(shè)備增加非控制信息，如自診斷信息、組態(tài)信息及補償信息等。實現(xiàn)現(xiàn)場管理和控制的統(tǒng)一。真正實現(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)大幅度簡化，成本顯著降低，現(xiàn)場設(shè)備自治性加強，系統(tǒng)性能全面提高，信號傳輸?shù)目煽啃院途忍岣?，真正實現(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)。計算題G(s)1 e Ts1、已知廣義被控對象為2se(s 1)其中，T=1s。期望的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)中的時間常數(shù)取為Tc=0.5s,應(yīng)用達林算法 確定數(shù)字控制器。解：廣義對象脈沖傳遞函

16、數(shù)為閉環(huán)系統(tǒng)理想脈沖傳遞函數(shù)為得達林控制器如下2、已知廣義被控對象為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)中的時間常數(shù)取為 解：不含純滯后的廣義對象脈沖傳遞函數(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。針對單位斜坡輸入設(shè)計最小拍有紋波控制系統(tǒng) 。解：由已知條件，被控對象含有一個積分環(huán)節(jié)，有能力產(chǎn)生單位斜坡響應(yīng)。求廣義對象脈沖傳遞函數(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)的零點為-0.718(單位圓內(nèi) 外),m=1。根據(jù)穩(wěn)定性要求， 為滿足準確性條件