計算機控制簡答+畫圖

PAGEPAGE1計算機控制簡答+畫圖范文第一篇：計算機控制簡答+畫圖范文1.PID改進措施：(1)積分改進：①消除積分不靈敏區(qū)②積分分離PID算法③抗積分飽和④梯形積分(2)微分改進：①微分先行PID控制算法②實際微分PID控制算法2.計算機控制技術涉及哪些領域的知識？各起的作用？(1)計算機技術：作為一種工具完成軟件和硬件的要求(2)控制技術：提供理論，分析基礎(3)檢測技術：提供現場信號執(zhí)行檢測(4)工程技術：提供計算機控制系統被控對象，進行控制分析3.計算機控制系統如何保證手動/自動無擾動切換？①為了實現從手動到自動的無平衡無擾動切換，在手動狀態(tài)下，盡管并不進行PID計算，但應使給定值跟蹤被控量，同時也要把歷史數據清零。還要使u(k-1)跟蹤手動控制量。②當自動切向軟手動時，只要計算機應用程序正常工作，就能自動保證無擾切換。4.現事故如何使用計算機控制系統查找原因(1)在報警信息里查找有哪些物理量發(fā)生異常(2)數據庫趨勢界面里看哪些數據突變異常(3)查看計算機軟件是否跑飛(4)查看數據采集板，處理單元是否有問題(5)查看計算機是否出現故障(6)查看接口電路是否能正常工作(7)傳感器能否正常工作(8)計算機能否進行正常通訊5.純滯后補償算法設計思想①建立過程的動態(tài)特性模型，并將模型加入反饋控制系統中，有延遲的一部分用于抵消被延遲的被控量，無延遲部分反映到調節(jié)器讓調節(jié)器提前動作，從而明顯減少超調量和加快調節(jié)過程。②可以把滯后時間的影響去掉，實現對純滯后對象的控制。6.單回路計算機控制系統的組成及各部分的作用？(1)數字計算機D/A執(zhí)行機構測量變送A/D(2)各部分作用：①數字計算機：進行實時數據處理，對產生過程進行實時的監(jiān)控、監(jiān)督和管理，并且保證實時性和可靠性。②D/A：把計算機輸出的數字量轉換成模擬量電信號，以控制相關的執(zhí)行機構，達到計算機控制的目的。③執(zhí)行機構：接收計算機輸出的控制信號并實施于被控生產過程，使其按預先規(guī)定的控制要求正常工作。④測量變送：將相應的被測物理量轉換成可以運轉的統一標準信號。⑤A/D：把工業(yè)生產控制現場送來的模擬信號轉換成計算機能接收的數字信號，完成現場信號的采集與轉換功能。7.如何保障計算機控制系統安全可靠運行？保證控制系統的實時性，其中包括實時數據采集、實時控制決策、實時控制輸出；保證控制系統的冗余性，要求用雙機工作，以保證系統長期不間斷的工作。8.計算機控制系統的實時性如何保證？(1)保證實時性須經歷三個步驟：實時數據采集實時控制決策實時控制輸出(2)工業(yè)控制計算機及監(jiān)控軟件具有時間驅動能力和事件驅動能力，即在一定的周期時間內對所有事件進行巡檢掃描，同時又可以隨時響應事件的中斷請求，并且計算機具有多任務處理能力。9.計控制系統包括？計算機控制系統由工業(yè)控制機過程輸入輸出設備及生產過程3個部分組成①工業(yè)控制機：由硬件和軟件組成；硬件由控制計算機和現場儀表組成,軟件由系統軟件,支持軟件和應用軟件組成②過程輸入輸出設備:分為模擬量輸入輸出通道和開關量輸入輸出通道③生產過程:被控對象,測量變送器,執(zhí)行機構,電氣開關等裝置第二篇：計算機控制技術《計算機控制技術》課程綜述09熱工一班姚躍輝20XX10610118計算機控制是自動控制理論與計算機技術相結合而產生的一門新興學科，計算機控制技術是隨著計算機技術的發(fā)展而發(fā)展起來的。自動控制技術在許多工業(yè)領域獲得了廣泛的應用，但是由于生產工藝日益復雜，控制品質的要求越來越高，簡單的控制理論有時無法解決復雜的控制問題。計算機的應用促進了控制理論發(fā)展，先進的控制理論和計算機技術相結合推動計算機控制技術不斷前進。近年來，隨著計算機技術、自動控制技術、檢測與傳感器技術、網絡與通信技術、微電子技術、CRT顯示技術、現場總線智能儀表、軟件技術以及自控理論的高速發(fā)展，計算機控制的技術水平大大提高，計算機控制系統的應用突飛猛進。利用計算機控制技術，人們可以對現場的各種設備進行遠程監(jiān)控，完成常規(guī)控制技術無法完成的任務，微型計算機控制已經被廣泛地應用于軍事、農業(yè)、工業(yè)、航空航天以及日常生活的各個領域?？梢哉f，21世紀是計算機和控制技術獲得重大發(fā)展的時代，大到載人航天飛船的研制成功，小到日用的家用電器，甚至計算機控制的家庭主婦機器人，到處可見計算機控制系統的應用。計算機控制技術的發(fā)展日新月異，作為現代從事工業(yè)控制和智能儀表研究、開發(fā)及使用的技術人員，必須不斷學習，加快知識更新的速度，才能適應社會的需要，才能在工業(yè)控制領域里繼續(xù)邀游。計算機控制系統是應用計算機參與控制并借助一些輔助部件與被控對象相聯系，以獲得一定控制目的而構成的系統。這里的計算機通常指數字計算機，可以有各種規(guī)模，如從微型到大型的通用或專用計算機。輔助部件主要指輸入輸出接口、檢測裝置和執(zhí)行裝置等。與被控對象的聯系和部件間的聯系，可以是有線方式，如通過電纜的模擬信號或數字信號進行聯系；也可以是無線方式，如用紅外線、微波、無線電波、光波等進行聯系。被控對象的范圍很廣，包括各行各業(yè)的生產過程、機械裝置、交通工具、機器人、實驗裝置、儀器儀表、家庭生活設施、家用電器和兒童玩具等。控制目的可以是使被控對象的狀態(tài)或運動過程達到某種要求，也可以是達到某種最優(yōu)化目標。計算機控制系統就是利用計算機（通常稱為工業(yè)控制計算機）來實現工業(yè)過程自動控制的系統。在計算機控制系統中，由于工業(yè)控制機的輸入和輸出時數字信號，而現場采集到得信號或送到執(zhí)行機構的信號大多是模擬信號，因此與常規(guī)的按偏差控制的閉環(huán)負反饋系統相比，計算機控制系統需要有莫屬轉換器和數模轉換器這兩個環(huán)節(jié)。計算機把通過測量元件、變送單元和模數轉換器送來的數字信號，直接反饋到輸入端與設定值進行比較，然后根據要求按偏差進行運算，所得到數字量輸出信號經過數模轉換器送到執(zhí)行機構，對被控對象進行控制，使被控變量穩(wěn)定在設定值上。這種系統稱為閉環(huán)控制系統。計算機控制系統由工業(yè)控制機和生產過程兩大部分組成。工業(yè)控制機硬件指計算機本身及外圍設備。硬件包括計算機、過程輸入輸出接口、人機接口、外部存儲器等。軟件系統是能完成各種功能計算機程序的總和，通常包括系統軟件跟應用軟件。（1）數據采集系統在這種應用中，計算機只承擔數據的采集跟處理工作，而不直接參與控制。它對生產過程各種工藝變量進行巡回檢測、處理、記錄及變量的超限報警，同時對這些變量進行累計分析和實時分析，得出各種趨勢分析，為操作人員提供參考。（2）直接數字控制系統計算機根據控制規(guī)律進行運算，然后將結果經過過程輸出通道，作用到被控對象，從而使被控變量符合要求的性能指標。與模擬系統不同之處在于，在模擬系統中，信號的傳送不需要數字化；而數字系統必須先進行模數轉換，輸出控制信號也必須進行數模轉換，然后才能驅動執(zhí)行機構。因為計算機有較強的計算能力，所以控制算法的改變很方便。微型計算機控制技術是一門跨學科以及應用性、技術性、綜合性都很強的專業(yè)技術課程，要求具備較強的自動控制理論、微型計算機原理、模擬電子技術、數字電子技術等專業(yè)基礎知識。通過學習，要求掌握計算機控制系統的控制原理和分析設計方法，具備基本的設計技能，能夠設計出簡單的計算機控制系統。學習該課程對我們工科專業(yè)的學生是十分重要而有用的。09熱工(1)班姚躍輝第三篇：計算機控制實驗報告（推薦）計算機控制實驗報告班級：姓名：學號：實驗二最少拍控制系統1.實驗結果圖2-1單位階躍輸入下最少拍有紋波控制系統仿真結構模型圖2-2單位階躍輸入下最少拍有紋波控制器輸出圖2-3單位階躍輸入下最少拍有紋波系統輸出圖2-4單位階躍輸入下最少拍無紋波控制系統仿真結構模型圖2-5單位階躍輸入下最少拍無紋波控制器輸出圖2-6單位階躍輸入下最少拍無紋波系統輸出2.思考與分析（1）最少拍受什么限制而使調整節(jié)拍增加？答：設計出來的最少拍控制系統，在有限拍后進入穩(wěn)態(tài)，只保證了在最少的幾個采樣周期后系統的響應在采樣點時是穩(wěn)態(tài)誤差為零，而不能保證在任意兩個采樣點之間的穩(wěn)態(tài)誤差為零，即最少拍控制系統在采樣時間精確的跟蹤輸入信號。所以最少拍受輸入函數階數的限制而使調整節(jié)拍增加，即輸入函數的階數越高，調解時間越長。（2）無紋波系統對控制器有何要求？答：最少拍無波紋對控制器有如下約束條件：1.被控對象G(S)有足夠的積分環(huán)節(jié)。若輸入為速度輸入函數，被控對象G(s)的穩(wěn)態(tài)輸出也應為速度函數，因此就要求G(s)中至少有一個積分環(huán)節(jié)。若輸入為加速度輸入函數，則被控對象G(s)的穩(wěn)態(tài)輸出也應為加速度函數，要求G(s)中至少有兩個積分環(huán)節(jié)。所以最少拍無紋波控制能夠實現的條件是被控對象G(S)有足夠的積分環(huán)節(jié)。2.(z)必須包含G(z)中的圓外圓內全部零點N(z)。（3）分析不同輸入信號對最小拍控制系統的影響。答：在單位階躍函數作用下，輸出響應經過一個采樣周期T，輸出與輸入完全跟蹤，即調整時間為一拍。同理在單位速度作用下經過兩個采樣周期T，輸出與輸入完全跟蹤，即調整時間為二拍。在單位加速度作用下經過三個采樣周期T，輸出與輸入完全跟蹤，即調整時間為三拍。即輸入函數的階數越高，調整時間越長。實驗三純滯后控制實驗1．實驗結果圖3-1純滯后控制系統仿真結構模型圖3-2純滯后系統控制器輸出圖3-3純滯后控制系統輸出2.思考與分析（1）純滯后控制系統對階躍信號有無超調？為什么？答：純滯后控制系統對階躍信號有超調。因為被控對象中的純滯后部分作用在時間坐標上推移了一個時間僅將控制，被控對象具有純滯后特性，時間常數很大，而被控對象的滯后時間會使系統的穩(wěn)定性降低，動態(tài)性能變壞，即會引起超調和持續(xù)的振蕩，因而純滯后控制系統對階躍信號也有一定的超調。（2）純滯后控制與PID控制有什么本質區(qū)別？答：1.純滯后控制：由于對象存在較大的純滯后，采用單回路PID控制效果不佳。但常規(guī)單回路PID控制對一般對象控制效果較為理想，是生產過程中常用的一種控制方法。2.PID控制：比例控制能迅速反應誤差，從而減小穩(wěn)態(tài)誤差。但是，比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。比例放大系數的加大，會引起系統的不穩(wěn)定。積分控制，只要系統有誤差存在，積分控制器就不斷地積累，輸出控制量，以消除誤差。但是積分作用太強會使系統超調加大，甚至使系統出現振蕩。微分控制可以減小超調量，克服振蕩，使系統的穩(wěn)定性提高，同時加快系統的動態(tài)響應速度，減小調整時間，從而改善系統的動態(tài)性能。應用PID控制，必須適當地調整比例放大系數KP，積分時間TI和微分時間TD，使整個控制系統得到良好的性能。純滯后控制部分的達林算法是基于離散系統的設計方法，按照期望的傳遞性能設計控制器達到改善性能的目的，PID控制算法是基于連續(xù)系統的設計方法。第四篇：計算機控制實驗報告中國石油大學計算機控制實驗報告實驗日期：20XX.11.30成績：班級：自動化08-4姓名：陳方光學號：08071402實驗一基于NI6008的數據采集1.實驗目的：理解基本計算機控制系統的組成，學會使用MATLAB和NI6008進行數據采集。2.實驗設備：計算機控制實驗箱、NI6008數據通訊卡、Matlab軟件、計算機3．實驗內容：（1）使用計算機控制實驗箱搭建二階被控對象，并測試對象特性（2）在Matlab中設計數字PID控制器，對上述對象進行控制4.實驗步驟：（1）選擇合適的電阻電容，參考如下電路結構圖，在計算機控制實驗箱上搭建二階被控對象，使得其被控對象傳遞函數為建議數值：R1=20XXΩ，R2=20XXΩ,C1=1μＦ，R4=300kΩ,R5=500kΩ，C2=1μＦ.（2）測試NI6008數據通訊卡，確保數據輸入輸出通道正常。（3）使用MATLAB和OPC通訊技術進行數據采集:（4）編寫程序，實現數據的定時采集和顯示。5.實驗結果1)測試NI6008數據通訊卡首先將NI6008數據采集卡的AI負端與GND端短接，然后通過usb數據線連接計算機，打開opc端口調試工具，添加NI數據采集卡，添加自己所需的輸入、輸出端口，通過向輸入端強制寫入1，觀察AO端口顯示數據，能較精確的跟蹤輸入數據，該數據采集完好。2)使用matlab和opc進行數據采集及其顯示在Matlab中讀寫數據：da=opcda(‘localhost’,‘NIUSB-6008.Server’);%定義服務器connect(da);%連接服務器grp=addgroup(da);%添加OPC組itmRead=additem(grp,‘Dev1/AI0’);%在組中添加數據項itmWrite=additem(grp,'Dev1/AO0');%在組中添加數據項r=read(itmRead);y(1)=r.Value;%讀取數據項的值Write(itmWrite,1);%向數據項中寫值disconnect(da);%斷開服務器關于定時器的問題t=timer(‘TimerFcn’,@myread,‘Period’,0.2,‘ExecutionMode’,‘fixedRate’);%定義定時器start(t)%打開定時器out=timerfind;%尋找定時器stop(out);%停止定時器delete(out);%刪除定時器將讀取的數據存儲并動態(tài)顯示于圖中:functionmyread(obj,event)globalttkydagrpitmReadTsitmWriter=read(itmRead);k=k+1;tt(k)=(k-1)*Ts;y(k)=r.Value;holdonplot(tt,y)ifk>70/TsWrite(itmWrite,0);num=[1.484];den=[46.4067,15.994,1];[y,t]=step(tf(num,den),1:0.2:70);plot(t,y)out=timerfind;stop(out);delete(out);disconnect(da);end表1：數據采集表采集數采集數采集數時間據時間據時間據時間0.000.004.001.678.001.6712.000.20XX.024.20XX.678.20XX.6612.20XX.400.744.401.678.401.6812.400.601.304.601.678.601.6712.600.801.524.801.678.801.6712.801.001.625.001.669.001.6713.001.20XX.645.20XX.679.20XX.6813.20XX.401.665.401.669.401.6713.401.601.675.601.679.601.6613.601.801.665.801.659.801.6713.802.001.676.001.6410.001.6714.002.20XX.666.20XX.6610.20XX.6814.20XX.401.686.401.6610.401.6814.402.601.676.601.6610.601.6614.602.801.676.801.6610.801.6714.803.001.667.001.6711.001.6715.003.20XX.677.20XX.6711.20XX.6715.20XX集數據時間1.6816.001.6616.20XX.6616.401.6816.601.6616.801.6717.001.6717.20XX.6617.401.6617.601.6617.801.6618.001.6618.20XX.6718.401.6718.601.6718.801.6719.001.6819.20XX集數據1.671.661.671.671.661.671.661.661.671.671.671.641.671.671.671.671.653.403.603.804.001.671.671.671.677.407.607.808.001.671.661.671.6711.401.6811.601.6611.801.6812.001.6815.401.6515.601.6615.801.6616.001.6719.401.6719.601.6719.801.6720XX01.67Matlab繪圖如下：圖表1開環(huán)數據讀取顯示曲線6.實驗總結：通過本次實驗我理解基本計算機控制系統的組成，學會使用MATLAB和NI6008進行數據采集，以及實驗電路的搭建，如何設計PID算式使二階對象完成相應的功能，并且測試了對象的特性。復習了以前學習的東西，能做到活學活用，搭建實際模型來完成模擬實驗。中國石油大學計算機控制實驗報告實驗日期：20XX.11.30成績：班級：自動化08-4姓名：陳方光學號：08071402實驗二數字PID算法的實現1.實驗目的：熟悉PID控制器，實現PID算法，深入了解PID參數對系統控制效果的影響2.實驗設備：計算機控制實驗箱、NI6008數據通訊卡、Matlab軟件、計算機3.實驗內容：（1）在實驗一基礎上編制PID數字控制器，實現閉環(huán)控制。Te(k)2e(k1)e(k2)uu(k)u(k1)kpe(k)e(k1)e(k)T()dTiT（2）進行PID參數的整定分析：a)取消積分和微分作用，分析比例系數數對系統控制性能的影響b)保持比例系數不變，分析積分作用對系統控制性能的影響c)保持比例系數和積分時間不變，分析微分作用對控制系統性能的影響d)運用所學的PID參數整定方法，確定一組控制性能良好的PID參數4.實驗要求（1）實驗過程中要記錄實驗曲線，標注控制系統輸出的性能指標（2）總結PID參數對控制系統性能的影響（3）分析理論結果與實驗結果的差異，如有誤差分析原因。5.實驗結果a)純比例控制分析：對比分析上圖可知：Kp越大，比例作用越強，比例動作越快，上升時間和延遲時間越短，調節(jié)時間峰值時間也相應減少，且穩(wěn)態(tài)誤差減小，但超調量增大，系統易發(fā)生振蕩，甚至發(fā)散。由于是純比例作用，故系統穩(wěn)定后存在余差，被控變量不可能回到原來的值上（在本系統中不可能穩(wěn)定到1），且由于仿真電路干擾的存在，響應曲線存在較大的毛刺。b)比例不變，變積分控制分析：從表中可知，在Kp相同，Ti不同的情況下,Ti越大，積分作用越強，系統的上升時間，延遲時間，調節(jié)時間和峰值時間均越大，系統的響應越慢，動態(tài)性能越差，但是系統的超調量卻越小，甚至小到不存在，系統地穩(wěn)定性能提高。加入積分環(huán)節(jié)后，對比表中數據可知，積分環(huán)節(jié)可以使系統的上升時間，調節(jié)時間，延遲時間，峰值時間變長，系統的動態(tài)性能變差，而超調量減小，穩(wěn)態(tài)性能得到提高。c)比例、積分不變，變微分控制分析：從表中數據可知，第一，由于微分作用的存在，響應曲線的起始階段呈現尖銳的波峰，之后曲線也呈衰減振蕩；第二，保持Kp、Ti不變，增大Td,系統的上升時間上升，微分控制不直接影響穩(wěn)態(tài)誤差，但它增加了系統的阻尼，因為容許采用比較大的增益K值，這將有助于系統穩(wěn)態(tài)精度的改善。PID具有PD和PI雙重作用，能夠較全面地提高系統的控制性能，是一種應用比較廣泛的控制器。PID控制器除了提高系統型別之外，還提供了兩個負實零點，從而較PI控制器在提高系統的動態(tài)性能方面有更大的優(yōu)越性。因此，在工業(yè)控制設計中，PID控制器得到了非常廣泛的應用。一般來說，PID控制器參數中，I部分應發(fā)生在系統頻率特性的低頻段，以提高系統的穩(wěn)態(tài)性能；D部分發(fā)生在系統頻率特性的中頻段，以改善系統的動態(tài)性能。6.實驗總結通過這次實驗，我熟悉了PID控制器，實現了PID算法，深入了解了PID