《计算机控制技术》复习资料(计科-2010年下期.doc

计算机控制技术总复习2010年下期一、一章重点1、 计算机控制控制系统：由计算机完成部分或全部功能的控制系统，称为计算机控制系统（要求画出图）2、一般的计算机控制系统由计算机、I/O接口电路、通用外部设备和工业生产对象等部分组成。2、 计算机控制系统分为：DDC（直接数字控制）、DPS（操作指导控制系统）、SCC（计算机监督控制）、DCS（分布式控制系统）、CIMS（计算机集成制造系统）。3、 DCS（分布式控制系统）：DCS由DDC、SCC、和MIC（综合信息管理）组成，它的下一代技术是集计算机、通信、控制三种技术为一体的现场总线控制系统（FCS）。二、 第二章重点1、 温度测量方式有接触式和非接触式二大类型，如热电偶属于接触式，红外温度传感器属于非接触式。2、 ADC0809八位A/D转换器 见书P19页，P23页、图2-9及P24页程序，应掌握（1） 如何通道选择（2） START：启动信号（3） EOC：转换结束信号（4） OE：输出允许信号一次转换过程如下：（1）先由ADDA（A）、ADDB（B）、ADDC（C）三个信号选择通道，如要选IN4，则CBA 分别为100，如要选IN0，则CBA为000CB A 通道号 0 0 0 IN00 0 1 IN10 10 IN2。在P24中语句为：MOV DX，200H；送通道IN0地址（2）置START为高电平，启动转换过程，此时EOC变为低电平在P24中语句为：OUT AL，DX；启动A/D转换（3）转换结束，EOC变为高电平在P24中语句为：MOV DX，220；送查询地址IN AL，DX；读入EOC（D7位）状态， TEST AL，80H；测试D7位是否为1 JZ START2；如为0，则A/D没有结束，继续查询。（4）使OE为高电平，从ADC0809锁存器中读出数据 在P24中语句为：IN AL，DX；读取A/D转换结果3、 数字滤波有程序判断滤波、中值滤波、算术平均值滤波、加权平均值滤波、滑动平均值滤波、低通滤波、复合数字滤波等，要求说出5种以上的方式。4、计算题：设某12位A/D转换器的输入电压为0+5V，求出当模拟量为下列值时输出的数字量：（1）1. 25V（011111111111）； （2）2V； （3）2.5V； （4）3V； （5）4V； （6）5V提示：N=（212-1）U/UM UM =5； 212 =4096 故（1）当U=1.5，N=1228.5，化为二进制为010011001100B或4CCH （2）当U=2，N=1638，化为二进制为11001100110B或666H。三、 第三章重点：1、 PWM技术PWM（Pulse Width Modulation）也就是脉冲宽度调制，在频率不变的情况下，通过改变输出脉冲的宽度（就是脉冲的占空比）从而使输出信号的平均值（即直流成分）发生改变，达到控制外部对象的目的。改变占空比的方法有定宽调频法、调频调宽法、定频调宽法，目前在直流电机的控制中，主要使用定频调宽法2、 LED显示：LED显示技术有动态和静态二种显示方式，动态显示中显示器件是分时工作的，任一时刻只有一个显示器在工作。静态显示时，当显示某个字符时，相应的显示段恒定地导通或截止，直到显示另一个字符为止。静态显示占用机时少，显示稳定可靠，但元件较多，相对成本较高。3、 光电隔离器的主要作用把外部电路和计算机电路实行电气隔离，抵抗较为强烈的干扰信号的侵入。 继电器由线圈和触点（动合或动断）构成。4、 固态继电器实际上是一个带光电隔离器的无触点开关。5、 继电器、固态继电器和光电耦合器、可控硅等本质上都属于可控开关。6、 步进电机的控制主要是速度控制、方向控制、位移控制。速度控制是通过改变二拍之间的延时实现的，延时时间越长，则速度越慢；方向控制是通过改变步进电机各相磁极的通电顺序实现的；而步进电机的位移取决于给步进电机的脉冲数的多少。7、 晶闸管(可控硅整流器) 的工作方式有调压方式和调功方式二种形式（1） 调压方式：是通过利用移相触发脉冲调节晶闸管的导通角，使输入到电加热元件的电压改变，达到调节用电器的输入功率，来实现控制目的。（2） 调功方式：触发电路采用的是过零触发方式，外加正弦电压过零时控制信号才使晶闸管的触发导通，则负载上得到的电压是一个正弦波。 调功方式输入电炉的平均功率为： 式中：P输入电炉的功率；R负载有效电阻；U电网电压 ；n允许导通的波头数；N设定的波头数。 当 n0时，电炉的输入功率为零；nN，电炉的输入功率为满功率。 9、电路分析（1）分析下图电路原理 （3）分析：见书P54页图3-15 （2）分析下图电路原理 分析：见书P57页图3-2110、不同电机的控制方法总结（1）直流电机控制 直流电机调速：通过改变电枢电压实行，常用PWM进行调速p57 直流电机方向控制：（弄懂控制原理）p58（2）步进电机控制：前面第7点已分析过（3）三相交流电机控制方向控制：任意交换三相异步电动机的两相输入，则改变方向速度控制：通常用变频器实现，通过改变输入交流电源的频率和大小来实现速度控制四、 PLC可编程序控制器（补充内容）1、 PLC控制器：是在继电器控制基础上以微处理器为核心，将自动控制技术、计算机技术和通信技术融为一体而发展起来的一种新型工业自动控制装置。2、 PLC在扫描梯形图时，总是按照先上后下，先左后右的顺序进行扫描。3、 PLC的开关量输出接口有继电器型、晶体管型、可控硅型三种形式。继电器型的输出接口，可用于交流及直流两种电源，接通和断开的频率低，带负载能力强；晶体管型的输出接口有较高的接通断开频率，但只适用于直流驱动的场合；可控硅型的输出接口仅用于交流驱动的场合，适用快速、频繁动作和大电流的场合。 4、 PLC有运行（RUN）与停止（STOP）两种基本的工作模式。5、 如下图是三相异步电机的正反转电路。其继电逻辑控制电路的PLC控制电路如下4、彩灯闪烁的PLC控制电路。如图所示，X0为输入继电器，Y0为输出继电器，T0、T1为定时器。当接上电源并按下按钮X0（X0是自锁按钮）后，定时器T0工作，定时时间（由K5确定）0.5S到后，使常开触点T0闭合，使Y0工作（彩灯点亮）并接通T1开始定时，T1工作0.5S后T1的常闭触点打开，使T0、T1复位，Y0复位（彩灯熄灭），并使T0常开触点打开，T1常闭触点闭合，由此开始新一轮循环，使彩灯Y0闪烁，其闪烁间隔为0.5秒。五、第四章重点：6、 什么是顺序控制？什么是数字程序控制？数字程序控制有哪几种方式？（1） 顺序控制就是以预先规定好的时间或条件为依据，按预先规定好的动作次序顺序地完成工作的自动控制（2） 数字程序控制就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械（如各种机床）按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制。 （3） 数字程序控制有逐点比较插补法和数字积分器插补法二种形式。7、 弄懂计算题（1）P77直线插补计算举例，表4-1（2）P86数字积分器计算举例，表4-5 六、第五章重点1、 阶跃响应阶跃响应是指将一个阶跃输入（step function）加到系统上时，系统的输出2、 稳态误差稳态误差是指系统的响应进入稳态后，系统的期望输出与实际输出之差3、 PID控制 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节，其数学表达式为 4、 数字PID控制数字PID有二种形式，分别是位置式和增量式（1）位置式：其表达式为位置式控制算法提供执行机构的位置Uk，需要用到过去的累计误差，一般用于以可控硅或伺服电机作执行器件的控制系统中（2）增量式：其表达式为增量式控制算法提供执行机构的增量uk ，只需要保持现时以前3个时刻的偏差值即可，一般用在步进电机或多圈电位器作执行器件的控制系统中5、 香农采样定理：系统采样频率的下限为fs=2fmax，此时系统可真实地恢复到原来的连续信号。6、PID算法数字控制器的参数整定的方法（1）扩充临界比例度法 (弄懂KK和TK的概念)(2) 扩充响应曲线法适用对象：对象具有滞后自平衡特性（即滞后环节加一阶惯性环节），传递函数形式：(3) PID参数归一法(4) PID参数试凑法(适用对象：对象特性参数完全不知或已知对象传递函数做仿真)七、第七章重点1、串行通信标准有RS232、RS422/RS423、RS485，重点掌握RS232和RS485，通信的特点是传输速率与通信距离相关，距离越远，速率越慢；距离越近，速率越高。RS232的最大电缆是电缆长度不超过15m，最大数据传输速率是20KB；RS485最大电缆长度是1200m，最大传输速率是10M(12m时)2、 RS232电气特性：它规定高电平为+3+15V，低电平为-3-15V。RS-232-C数据线TxD、RxD使用负逻辑，其低电平表示逻辑“1”，高电平表示逻辑“0”。最简单的联接方法如下（要求画图）：3、 现场总线FCS的主要特点 数字信号完全取代420mA模拟信号。 基本过程控制、报警和计算功能等完全分布在现场完成。 使设备增加非控制信息，如自诊断信息、组态信息及补偿信息等。 实现现场管理和控制的统一。 真正实现系统的开放性、互操作性。4、 现场总线技术FCS和DCS比较：系统结构大幅度简化，成本显著降低，现场设备自治性加强，系统性能全面提高，信号传输的可靠性和精度提高，真正实现全分散、全数字化的控制网络，用户始终拥有系统的集成权。八、第八章1、嵌入式微处理器的四种类型 MCU嵌入式微控制器，就是单片机 MPU-嵌入式微处理器 DSP-嵌入式数字信号处理器 SOC-嵌入式片上系统 2、没有操作系统的嵌入软件主要有二种实现方式，循环轮转式和前后台系统 循环轮转式其基本思路是把系统的功能分解为若干个不同的任务，然后把它们包含在一个无限循环的结构当中，按照逐一执行，当执行完一轮循环后，再回到循环体的开头重新执行。其优点是简单、直观、开销小、可预测，缺点主要是无法处理异步事件，缺乏并发处理的能力。前后台系统是在循环轮转的基础上，增加了中断处理的功能。3、嵌入式操作系统可以根据产品的需求进行裁剪。也就是说，某产品可以只使用很少的几个系统调用，而另一个产品则可能使用了几乎所有的系统调用。这样可以减少操作系统内核所需的存储器空间（RAM和ROM）。4、实时操作系统可分为硬实时和软实时二类。 硬实时系统对外部的事件响应时间有非常严格的要求，如果响应不及时，则可能会引起系统的崩溃或导致灾难性的后果发生。 软实时系统对外部的事件响应时间有要求，如果响应不及时，则可能会导致一些错误出现，但基本不会影响系统的正常工作。九、第九章重点1、 设模拟输入电压为05V，对8位和12位的A/D转换器来说，可表示数的最小单位分别是q8=5V/(28-1)=5000mv/(28-1)=20mv和q12=5V/(212-1)=5000mv/(212-1)=1.221mv2、 P224例8-33、 P231例8-9可靠性的计算4、 软件抗干扰技术有数字滤波、指令冗余技术、软件陷阱技术、看门狗技术。5、 看门狗技术及原理：看门狗技术是一种计算机程序监视技术，防止程序由于干扰等原因而进入死循环，一般用于计算机控制系统。是不断监测程序循环运行的时间，一旦发现程序运行时间超过