計(jì)算機(jī)控制技術(shù)復(fù)習(xí)2.0

1、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)復(fù)習(xí)任課教師：陳昌忠魯方劍1、 考試題型Ø 名詞解釋3個(gè)Ø 判斷題 10個(gè)Ø 填空題 Ø 簡(jiǎn)答題 Ø 計(jì)算題 數(shù)字PID設(shè)計(jì)、標(biāo)度轉(zhuǎn)換（即作業(yè)題的計(jì)算題）Ø 分析題 I/O接口與過程通道2、 推薦復(fù)習(xí)順序a. 數(shù)字PID設(shè)計(jì)、標(biāo)度轉(zhuǎn)換（先將這兩章弄懂）b. I/O接口與過程通道c. 最后復(fù)習(xí)其他概念章節(jié)3、 逐章復(fù)習(xí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述1、 自動(dòng)控制是在非人工直接參與的前提下，應(yīng)用自動(dòng)控制裝置自動(dòng)地、有目的地控制設(shè)備和生產(chǎn)過程，使他們具有一定的狀態(tài)和性能，完成相應(yīng)功能，實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)2、自動(dòng)控制系統(tǒng)一般可以分為：開環(huán)控制系統(tǒng)

2、和閉環(huán)控制系統(tǒng)兩大類。3、開環(huán)控制系統(tǒng)：指控制器按照先驗(yàn)的控制方案對(duì)對(duì)象或系統(tǒng)進(jìn)行控制，使被控制對(duì)象或系統(tǒng)能按照約定來運(yùn)動(dòng)或變化。4、 閉環(huán)控制系統(tǒng)：閉環(huán)控制系統(tǒng)較開環(huán)控制系統(tǒng)增加了一個(gè)比較環(huán)節(jié)和一個(gè)來自被控參數(shù)的反饋信號(hào)。5、 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理(工作過程)（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：對(duì)測(cè)量變送裝置輸出的信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行處理。（2）實(shí)時(shí)控制決策：對(duì)被控變量的測(cè)量值進(jìn)行分析、運(yùn)算和處理，并按預(yù)定的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算。（3）實(shí)時(shí)控制輸出：實(shí)時(shí)地輸出運(yùn)算后的控制信號(hào)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成控制任務(wù)。（4）上述過程依次不斷循環(huán)進(jìn)行，使被控變量穩(wěn)定在設(shè)定值上6、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理與模

3、擬控制系統(tǒng)工作原理的區(qū)別（1）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的上述過程依次循環(huán)進(jìn)行。（2）模擬控制系統(tǒng)的三個(gè)過程是同時(shí)進(jìn)行，循環(huán)進(jìn)行。7、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)工作的方式(1)在線方式和離線方式生產(chǎn)過程和計(jì)算機(jī)直接連接，并受計(jì)算機(jī)控制的方式稱為在線方式或聯(lián)機(jī)方式，反之稱為離線方式。（直接相連是指信息相連）生產(chǎn)過程不和計(jì)算機(jī)相連，且不受計(jì)算機(jī)控制，而是靠人進(jìn)行聯(lián)系并作相應(yīng)操作的方式稱為離線方式或脫機(jī)方式。(2)實(shí)時(shí)方式實(shí)時(shí) ：指信號(hào)的輸入、計(jì)算和輸出都要在一定的時(shí)間范圍內(nèi)完成，亦即計(jì)算機(jī)對(duì)輸入信息，以足夠快的速度進(jìn)行控制 。8、判斷： 一個(gè)在線的系統(tǒng)不一定是一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)，但一個(gè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)必定是在線系統(tǒng)。（正確）9、

4、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成包括硬件和軟件兩大部分。硬件是由計(jì)算機(jī)主機(jī)、接口電路、外部設(shè)備組成，是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。10、 軟件通常分為兩大類：一類是系統(tǒng)軟件，另一類是應(yīng)用軟件。11、 I/O接口存在的原因：速度不匹配，時(shí)序不匹配，信息格式不匹配。12、 集散控制系統(tǒng)（DCS：Distributed Control System）又稱為分布控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用分散控制、集中管理、分而自治、綜合協(xié)調(diào)形成具有層次化體系結(jié)構(gòu),每一級(jí)都有自己的功能，基本上是獨(dú)立的，但級(jí)與級(jí)之間或同級(jí)之間又有信息交互。13、 現(xiàn)場(chǎng)總線是連接現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備與控制室之間的全數(shù)字式、開放的、雙向的通信網(wǎng)絡(luò)。14、 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的

5、發(fā)展趨勢(shì)：綜合化、虛擬化、智能化、綠色化。15、 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征(1) 執(zhí)行控制核心部件是計(jì)算機(jī)，是模數(shù)混合系統(tǒng)；(2) 控制規(guī)律利用軟件實(shí)現(xiàn)，便于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律和在線修改控制方案；(3) 可同時(shí)控制多個(gè)回路；(4) 存在開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)等不同類型的控制系統(tǒng)。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)1、什么是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)？答、工控機(jī)(Industrial Personal ComputerIPC)：亦即工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、工業(yè)計(jì)算機(jī)，是以計(jì)算機(jī)為核心的測(cè)量和控制系統(tǒng)，處理來自工業(yè)系統(tǒng)的輸入信息，再根據(jù)控制要求將處理結(jié)果輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，去控制生產(chǎn)過程，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)督和管理。2、 什么是總線、內(nèi)部

6、總線和外部總線？描述總線的分類情況。（1） 總線的定義：是一組傳送規(guī)定信息的信號(hào)線的集合。（2） 內(nèi)部總線：工控機(jī)內(nèi)部各組成部分之間進(jìn)行信息傳送的公共通道。是一組信號(hào)線的集合。（3） 外部總線：工控機(jī)與其他計(jì)算機(jī)和智能設(shè)備進(jìn)行信息傳送的公共通道。（4） 總線的分類情況a. 按功能或信號(hào)類型劃分：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線 b. 根據(jù)總線傳送信號(hào)的形式劃分：并行總線 、串行總線 c. 根據(jù)總線的用途和應(yīng)用環(huán)境劃分：內(nèi)部總線、外部總線 3、 信號(hào)調(diào)理模塊的主要功能是完成信號(hào)的放大、濾波、隔離及電平的移位功能，以及信號(hào)的多碼轉(zhuǎn)化功能。輸入通道處理以濾波、補(bǔ)償、放大隔離、保護(hù)為主要特征，輸出通道以驅(qū)

7、動(dòng)、隔離和保護(hù)為主要特征。4、 PLC的軟件分為系統(tǒng)軟件和用戶程序兩大部分。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)1、 什么是干擾、外部干擾、內(nèi)部干擾？（1）干擾：就是有用信號(hào)以外的噪聲或造成計(jì)算機(jī)或設(shè)備不能正常工作的破壞因素。（2）外部干擾：指與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，由外界環(huán)境決定的影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的因素，如空間或磁的影響，環(huán)境溫度、濕度等的影響等 。（3）內(nèi)部干擾指由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、制造工藝等決定的影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的因素，如分布電容、分布電感引起的耦合、多點(diǎn)接地引起的電位差、寄生振蕩引起的干擾等。2、 計(jì)算機(jī)控制接地的目的是什么？（1） 抑制干擾；（2） 使計(jì)算機(jī)工作穩(wěn)定；（2）保護(hù)計(jì)算機(jī)、電器設(shè)備和操作人員的安全。

8、3、 干擾傳播的途徑主要有三種，即靜電耦合，磁場(chǎng)耦合與公共阻抗耦合。4、 按照干擾的作用方式不同，過程通道的干擾主要有串模干擾(常態(tài)干擾) 和共模干擾(共態(tài)干擾) 。串模干擾(常態(tài)干擾) ：串模干擾指疊加在被測(cè)信號(hào)上的干擾噪聲。共模干擾(共態(tài)干擾) ：共模干擾是指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器兩個(gè)輸入端上公有的干擾電壓。5、 接地分為：安全接地、工作接地、屏蔽接地。數(shù)字程序控制技術(shù)1、什么是數(shù)字程序控制？數(shù)控系統(tǒng)有哪幾種分類方式？（1）數(shù)字程序控制就是能夠根據(jù)數(shù)據(jù)和預(yù)先編制好的程序，控制生產(chǎn)機(jī)械按規(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。（2）數(shù)字控制系統(tǒng)的分類A、按控制對(duì)象的

9、運(yùn)動(dòng)軌跡分類分為點(diǎn)位控制、直線切削控制和輪廓切削控制。B、根據(jù)有無檢測(cè)反饋元件分類分為開環(huán)數(shù)字程序控制和閉環(huán)數(shù)字程序控制兩大類。2、 數(shù)字程序控制技術(shù)是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)、精密機(jī)械等高新技術(shù)的產(chǎn)物。3、數(shù)控系統(tǒng)一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測(cè)量反饋系統(tǒng)等部分組成。4、 數(shù)字程序控制的基本原理：曲線分割，插補(bǔ)計(jì)算，脈沖分配。5、伺服控制系統(tǒng)原理及組成。伺服控制系統(tǒng)是一種能夠跟蹤輸入的指令信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作，從而獲得精確的位置、速度及動(dòng)力輸出的控制系統(tǒng)，又稱隨動(dòng)控制系統(tǒng)。伺服控制系統(tǒng)的基本要求：穩(wěn)定性好；精度高；快速響應(yīng)并無超調(diào)。6、伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)又稱為執(zhí)行元件，它具

10、有根據(jù)控制信號(hào)的要求而動(dòng)作的功能 。常用的伺服電動(dòng)機(jī)主要有直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以及直線電動(dòng)機(jī)等。7、 什么是插補(bǔ)？逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理。（1）插補(bǔ)：根據(jù)給定的各曲線的起點(diǎn)、終點(diǎn)坐標(biāo)，確定各坐標(biāo)值之間的中間值的數(shù)值計(jì)算方法稱為插補(bǔ)或插值。（2）逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理：每當(dāng)畫筆或刀具向某一方向每移動(dòng)一步，就進(jìn)行一次偏差計(jì)算和偏差判別，也就是判別到達(dá)新點(diǎn)的位置坐標(biāo)和給定軌跡上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的位置坐標(biāo)之間的偏離程度，然后根據(jù)偏差的大小確定下一步的移動(dòng)方向，使畫筆或刀具始終緊靠給定軌跡運(yùn)動(dòng)，起到步步逼近的效果。由于采用的是“一點(diǎn)一比較，一步步逼近”方法，因此稱為逐點(diǎn)比較法。8、 直線插補(bǔ)過程分為

11、哪幾個(gè)步驟？有哪幾種終點(diǎn)判別方法？（1）直線插補(bǔ)過程：A、偏差判別 B、坐標(biāo)進(jìn)給 C、偏差計(jì)算 D、終點(diǎn)判別（2） 終點(diǎn)判別方法A、分別設(shè)置x軸和y軸的計(jì)數(shù)器Nx和Ny,每走一步，相應(yīng)計(jì)數(shù)器減1，當(dāng)這兩個(gè)計(jì)數(shù)器的數(shù)都減到0時(shí)，即達(dá)到終點(diǎn)；B、用一個(gè)計(jì)數(shù)器Nxy存放總步數(shù)，與走一步計(jì)數(shù)器減1.當(dāng)Nxy=0，即達(dá)到終點(diǎn)。9、步進(jìn)電機(jī)是一種能將電脈沖信號(hào)直接轉(zhuǎn)變成與脈沖數(shù)成正比的角位移或直線位移量的執(zhí)行元件。其速度與脈沖頻率成正比，可通過改變脈沖頻率在較寬范圍內(nèi)調(diào)速。 10、 對(duì)于轉(zhuǎn)子有4個(gè)齒三相步進(jìn)電機(jī)，若采用三拍方式，則它的步距角是：對(duì)于轉(zhuǎn)子有40個(gè)齒且采用三拍方式的步進(jìn)電機(jī)而言，其步距角是11

12、、 一相繞組通電的操作稱為一拍，那么對(duì)A、B、C三相繞組輪流通電需要三拍。對(duì)A、B、C三相繞組輪流通電一次稱為一個(gè)周期，同時(shí)三相步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒輪。12、對(duì)于三相步進(jìn)電機(jī)則有單相三拍（簡(jiǎn)稱單三拍）方式、雙相三拍（簡(jiǎn)稱雙三拍）方式、三相六拍方式。(1) 單三拍工作方式，通電順序?yàn)?A B C A(2) 雙三拍工作方式，通電順序?yàn)?AB BC CA AB(3) 三相六拍工作方式，通電順序?yàn)?AABBBCCCAA 假定步進(jìn)電機(jī)的A、B、C分別連接數(shù)據(jù)總線的D0、D1、D2信號(hào)端。正轉(zhuǎn)：01H03H02H06H04H05H 反轉(zhuǎn)：05H04H06H02H03H01H13、 直流伺服電機(jī)具有良好的

13、啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速特性，可實(shí)現(xiàn)寬范圍的平滑無極調(diào)速，故多用在調(diào)速性能要求較高的生產(chǎn)設(shè)備中。直流伺服電機(jī)的控制及驅(qū)動(dòng)方法：晶體管脈寬調(diào)制（PWM）控制和晶閘管（可控硅）放大器驅(qū)動(dòng)控制。控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)技術(shù)1、 模塊化程序設(shè)計(jì)是把一個(gè)較長(zhǎng)的復(fù)雜的程序分成若干個(gè)功能模塊或子程序，每個(gè)功能模塊執(zhí)行單一的功能；每個(gè)模塊單獨(dú)設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試后最終組合在一起，聯(lián)結(jié)成整個(gè)系統(tǒng)的程序。模塊化程序設(shè)計(jì)方法的兩種設(shè)計(jì)思路：“自底向上”設(shè)計(jì)法、“自頂向下”設(shè)計(jì)法。2、數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)主要包括：系統(tǒng)誤差的自動(dòng)校準(zhǔn)，線性化處理，數(shù)字濾波、標(biāo)度變換、插值算法和越限報(bào)警處理等。測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理的作用：去除數(shù)據(jù)中的噪聲，以及經(jīng)過數(shù)字

14、調(diào)零或一些必要的變換等處理，得到參與控制決策運(yùn)算或顯示等數(shù)據(jù)3、 什么是標(biāo)度變換？在什么情況下使用標(biāo)度變換？說明熱電偶測(cè)量、顯示溫度時(shí)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)度變換過程。（1) 標(biāo)度變換：也稱工程量轉(zhuǎn)換，將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成與實(shí)際被測(cè)量相同量綱的過程。（2) 生產(chǎn)中各個(gè)參數(shù)有不同的數(shù)值和量綱,如、Pa等,這些參數(shù)經(jīng)傳感器或變送器以及相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換成A/D轉(zhuǎn)換器能接收的統(tǒng)一電壓信號(hào)05V，由A/D(以八位為例)轉(zhuǎn)換成00FFH的數(shù)字量，不帶量綱，僅代表參數(shù)值相對(duì)大小。為方便操作及運(yùn)算，顯示和打印的要求，須把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成帶有量綱的數(shù)值。（3）熱電偶的電壓輸出與溫度之間的關(guān)系表示為，溫度與電壓值存在一一

15、對(duì)應(yīng)的關(guān)系；經(jīng)過放大倍數(shù)為K1的線性放大處理后，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后輸出為數(shù)字量D1，D1數(shù)字量與模擬量成正比，其系數(shù)為K2，則。這就是計(jì)算機(jī)接收到的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)只是被測(cè)溫度有一定函數(shù)關(guān)系的數(shù)字量，并不是被測(cè)溫度，所以不能相識(shí)該數(shù)值，要顯示的被測(cè)溫度值需要利用計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行標(biāo)度變換，即需推導(dǎo)出T與D1的關(guān)系，在經(jīng)過計(jì)算得到實(shí)際溫度值。4、 線性參數(shù)標(biāo)度變換：5、什么是軟件抗干擾技術(shù)？軟件抗干擾技術(shù)研究的主要內(nèi)容 軟件抗干擾技術(shù)是當(dāng)系統(tǒng)受干擾后使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行或輸入信號(hào)受干擾后去偽求真的一種輔助方法。軟件抗干擾是被動(dòng)措施，硬件抗干擾是主動(dòng)措施。 軟件抗干擾技術(shù)研究的內(nèi)容： 采取軟件的方法抑制疊加

16、在模擬輸入信號(hào)上噪聲的影響，如數(shù)字濾波技術(shù)； 由于干擾而使運(yùn)行程序發(fā)生混亂，導(dǎo)致程序亂飛或陷入死循環(huán)時(shí)，采取使程序納入正規(guī)的措施，如軟件冗余、軟件陷阱技術(shù)等。6、 數(shù)字濾波包括：平均值濾波，中值濾波，程序判斷濾波，RC低通數(shù)字濾波，復(fù)合數(shù)字濾波等。7、 輸入數(shù)字量的軟件抗干擾技術(shù)（1）重復(fù)采集數(shù)據(jù)。干擾信號(hào)多呈毛刺狀，作用時(shí)間短，通過重復(fù)采集的方法，將隨機(jī)干擾引起的虛假輸入狀態(tài)信號(hào)濾除掉。（2）經(jīng)多次數(shù)據(jù)采集，信號(hào)總是變化不定，則停止數(shù)據(jù)采集并報(bào)警；或者在一定采集時(shí)間內(nèi)計(jì)算出現(xiàn)高電平、低電平的次數(shù)，將出現(xiàn)次數(shù)高的電平做為實(shí)際采集數(shù)據(jù)。8、輸出數(shù)字量的軟件抗干擾技術(shù)（1）定期重寫控制宇、輸出狀態(tài)

17、字；（2）建立反饋檢測(cè)通道。9、在一些對(duì)程序流向起決定作用的指令和某些對(duì)工作狀態(tài)起重要作用的指令的后面重復(fù)書寫這些指令，以確保這些指令的正確執(zhí)行；該技術(shù)使程序納入正常軌道的條件是：跑飛的程序必須在程序運(yùn)行區(qū)，并且必須能執(zhí)行到冗余指令。10、 軟件陷阱技術(shù)：就是一段軟件引導(dǎo)指令，強(qiáng)行將捕獲的程序引向一個(gè)指定的地址，在那里專門有一段專門對(duì)程序出錯(cuò)進(jìn)行處理的程序，使程序運(yùn)行恢復(fù)正常。軟件陷阱一般安排在以下五種地方：未使用的中斷向量區(qū)、未使用的大片ROM區(qū)、表格、運(yùn)行程序區(qū)、中斷服務(wù)程序區(qū)。11、 判斷：由于軟件陷阱都安排在正常程序執(zhí)行不到的地方，故不影響程序執(zhí)行效率，在EPROM容量允許的情況下，多

18、多益善（或越多越好）。（正確）12、 某壓力測(cè)量?jī)x表的量程為4001200Pa.采用8位A/D轉(zhuǎn)換器，設(shè)某采樣周期計(jì)算機(jī)中經(jīng)采樣及數(shù)字濾波后的數(shù)字量為ABH，求此時(shí)的壓力值。解：Amin=400Amax=1200Nmax=0FFH=255Nx=0ABH=171所以當(dāng)采樣值為ABH時(shí)，電阻爐壓力值為936.5Pa13、 某電阻爐溫度變化范圍為01600攝氏度，經(jīng)溫度變送器輸出電壓為15V，再經(jīng)AD574轉(zhuǎn)換，AD574輸入電壓范圍為05V，計(jì)算當(dāng)采樣值為3D5H時(shí)，電阻爐的溫度是多少？解：Amin=0, Amax=1600Nmax=0FFFH=4095,Nx=3D5H=981因?yàn)?攝氏度經(jīng)溫度變

19、送器輸出電壓為1V，所以Nmin的值對(duì)應(yīng)電壓1V的值，即：Nmin=4095/5=819所以計(jì)算當(dāng)采樣值為3D5H，電阻爐的溫度為79.1攝氏度。常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)1、 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：通常是指在反饋控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和對(duì)象特性確定的情況下，按照給定的系統(tǒng)性能指標(biāo)，設(shè)計(jì)出數(shù)字控制器的控制規(guī)律和相應(yīng)的數(shù)字算法，使控制系統(tǒng)滿足性能指標(biāo)的要求。2、 根據(jù)設(shè)計(jì)方法采用的理論和系統(tǒng)模型的形式可分為：模擬化設(shè)計(jì)方法（連續(xù)離散化設(shè)計(jì)法）、離散化設(shè)計(jì)方法（直接設(shè)計(jì)法、離散域直接設(shè)計(jì)法或z域設(shè)計(jì)方法）和串級(jí)、前饋、純延遲補(bǔ)償及解耦控制等復(fù)雜控制技術(shù)。3、 什么是數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)方法？數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)步

20、驟。（1） 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)方法：是指在一定條件下把計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)近似地看成模擬系統(tǒng)，忽略控制回路中所有的采樣開關(guān)和保持器，在s域中按連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，求出模擬控制器，然后通過某種近似，將模擬控制器離散化為數(shù)字控制器，并由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。（2）（3） 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)步驟：A、設(shè)計(jì)假想的連續(xù)控制器 D(s)B、選擇采樣周期 T：必要條件（最低標(biāo)準(zhǔn)）：香農(nóng)定理C、將D(s)離散化為D(z)D、校驗(yàn)4、 連續(xù)信號(hào)離散化（1） 后向差分法:利用級(jí)數(shù)展開可將，寫成以下形式為了由D(s)求取D(z)，由上式可得且有（2） 雙線性變換法:利用級(jí)數(shù)展開可得為了由D(s)求解D(z)，由上式得且有

21、5、 由D(Z)得差分方程利用上式即可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)編程，因此上式稱為數(shù)字控制器D(z)的控制算法。 6、 數(shù)字PID控制器：（1）數(shù)字PID位置型控制算法：（2）數(shù)字PID增量型控制算法：7、 位置式PID算法中要用到過去誤差的累加值，易產(chǎn)生較大的累積計(jì)算誤差（即積分飽和）;增量式PID在微分時(shí)，對(duì)于給定值的變化以及開始時(shí)刻微分會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的微分作用（易產(chǎn)生微分飽和）。8、 數(shù)字PID控制器的改進(jìn)（1） 基本PID的缺陷：積分飽和，微分飽和-產(chǎn)生飽和效應(yīng)。（2） 積分分離數(shù)字PID控制算法，針對(duì)積分飽和（3） 帶死區(qū)的數(shù)字PID控制算法（4） 不完全微分?jǐn)?shù)字PID控制算法，針對(duì)微分飽和（5） 微分

22、先行PID控制算法，特別適用于給定值頻繁變化的場(chǎng)合9、 數(shù)字PID控制器參數(shù)整定的任務(wù)是確定T、Kp、Ti和Td。10、 判斷：在滿足系統(tǒng)性能指標(biāo)的前提下，選擇盡量大的采樣周期。（正確）11、 選擇采樣周期的總原則： 在滿足系統(tǒng)性能指標(biāo)的前提下，選擇盡量大的采樣周期；其本要求：香農(nóng)定理；實(shí)際應(yīng)用情況：考慮系統(tǒng)的綜合因素。根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的采樣周期通?？紤]下列一些因素：作用于系統(tǒng)的擾動(dòng)信號(hào)頻率fn。通常fn越高，要求采樣頻率fs也要相應(yīng)提高，即采樣周期(T2/fs )縮短。12、 數(shù)字PID參數(shù)的工程整定方法：擴(kuò)充臨界比例度法，擴(kuò)充響應(yīng)曲線法，歸一參數(shù)整定法，變參數(shù)尋優(yōu)法。13、離散化設(shè)計(jì)方

23、法：是在Z平面上設(shè)計(jì)的方法，對(duì)象可以用離散模型表示?；蛘哂秒x散化模型的連續(xù)對(duì)象，以采樣控制理論為基礎(chǔ)，以Z變換為工具，在Z域中直接設(shè)計(jì)出數(shù)字控制器D(Z)。這種設(shè)計(jì)法也稱直接設(shè)計(jì)法或Z域設(shè)計(jì)法。14、 數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)步驟： 由H0(s)和G(s)求取廣義對(duì)象的脈沖傳遞函數(shù)HG(z)； 根據(jù)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)及實(shí)現(xiàn)的約束條件構(gòu)造閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)Gc(z)； 根據(jù)D(z)式確定數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D(z)； 由D(z)確定控制算法并編制程序。15、數(shù)字隨動(dòng)系統(tǒng)的要求：系統(tǒng)輸出能夠盡快地、準(zhǔn)確地跟蹤給定值變化。在數(shù)字控制系統(tǒng)中，通常把一個(gè)采樣周期稱為一拍。所謂最少拍控制，就是要求設(shè)計(jì)的數(shù)

24、字調(diào)節(jié)器能使閉環(huán)系統(tǒng)在典型輸入作用下，經(jīng)過最少拍數(shù)達(dá)到輸出無靜差。最少拍控制系統(tǒng)性能要求是快速性和準(zhǔn)確性。實(shí)質(zhì)上最少拍控制是時(shí)間最優(yōu)控制，系統(tǒng)的性能指標(biāo)是調(diào)節(jié)時(shí)間最短（或盡可能地短）。由此看出：（三要素）典型輸入、無靜差、最少拍。離散化設(shè)計(jì)步驟和最少拍控制器設(shè)計(jì)，全是重點(diǎn)，自己看書看課件。另外，第六章作業(yè)題中的計(jì)算題自己弄。16、 最少拍控制器的限制條件：（1） 穩(wěn)定性。（2） 準(zhǔn)確性。（3） 快速性。（4） 物理可實(shí)現(xiàn)性17、最少拍無波紋控制器設(shè)計(jì)：（1）紋波產(chǎn)生的原因：控制器輸出波動(dòng)大?？刂屏吭谝慌暮蟛⑽催M(jìn)入穩(wěn)態(tài)，而是在不停地波動(dòng)，從而使連續(xù)部分的輸出在多樣點(diǎn)之間存在紋波 存在左半平面單位

25、院內(nèi)的極點(diǎn)。（2） 消除紋波的附加條件：使Gc(z)包含HG(z)圓內(nèi)的零點(diǎn)，就是消除消除紋波的附加條件，也是有紋波和無紋波設(shè)計(jì)的唯一區(qū)別。18、 大林算法設(shè)計(jì)目標(biāo)：設(shè)計(jì)合適的數(shù)字控制器D(z)，使整個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等效的閉環(huán)傳遞函數(shù)期望為一個(gè)純滯后環(huán)節(jié)和一階慣性環(huán)節(jié)相串聯(lián)，并期望閉環(huán)系統(tǒng)的純滯后時(shí)間等于被控對(duì)象的純滯后時(shí)間。19、大林算法是用來解決含純滯后對(duì)象的控制問題，其適用于被控對(duì)象具有帶純滯后的一階或二街慣性環(huán)節(jié)。20、（1）振鈴（Ringing）現(xiàn)象：數(shù)字控制器的輸出u(kT)以1/2采樣頻率的大幅度衰減的振蕩。（2) 振鈴現(xiàn)象的缺點(diǎn)：振鈴現(xiàn)象中的震蕩會(huì)增加執(zhí)行機(jī)構(gòu)的磨損；在存在耦合

26、的多回路控制系統(tǒng)中，還有可能影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（3) 振鈴幅度RA（Ringing Amplitude）（4) 振鈴幅度RA是用來衡量振鈴強(qiáng)烈的程度。數(shù)字控制器在單位階躍輸入作用下，第0拍輸出與第1拍輸出之差，即其中式中 RA0，則無振鈴現(xiàn)象；RA>0，則存在振鈴現(xiàn)象，且RA值越大，振鈴現(xiàn)象越嚴(yán)重。21、產(chǎn)生振鈴的原因：數(shù)字控制器中含有左半平面上的極點(diǎn)。消除振鈴的方法：消除D(z)中的左半平面的極點(diǎn)。具體方法： 先找出引起振鈴現(xiàn)象的極點(diǎn)，然后令這些極點(diǎn)z=1，于是消除了產(chǎn)生振鈴的極點(diǎn)。 從保證閉環(huán)系統(tǒng)的特性出發(fā)，選擇合適的采樣周期T及系統(tǒng)閉環(huán)時(shí)間常數(shù)T，使得數(shù)字控制器的輸出避免產(chǎn)生強(qiáng)烈

27、的振鈴現(xiàn)象。I/O接口與過程通道1、 什么是接口，接口技術(shù)，過程通道？（1） I/O接口：是一電子電路(以IC芯片或接口板形式出現(xiàn) )，其內(nèi)有若干專用寄存器和相應(yīng)的控制邏輯電路構(gòu)成，它是CPU和I/O設(shè)備之間交換信息的媒介和橋梁 。（2） 過程通道：在計(jì)算機(jī)與生產(chǎn)過程之間設(shè)置的信息傳送和交換的連接通道。（3） 接口技術(shù)：是研究計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間如何交換信息的技術(shù)。2、模擬量輸入通道：功能：是把從系統(tǒng)中檢測(cè)到的模擬信號(hào)，變成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，經(jīng)接口送往計(jì)算機(jī)。3、 CPU與外部設(shè)備之間信息交換的種類：（1）數(shù)據(jù)信息（2）控制信息（3）狀態(tài)信息：Ready,Busy4、 接口的控制方式 （CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式）（1）程序控制方式 （2）中斷處理方式 （3）DMA（直接存儲(chǔ)器存?。﹤魉头绞?（用一個(gè)專門的控制器來實(shí)現(xiàn)：DMA控制器 ）5、 I/O接口的編址方式：（1） I/O接口和存儲(chǔ)器相互獨(dú)立的編址方式，又稱隔離式編址方式（2