微型计算机控制复习资料填空.doc

1. 计算机控制系统的概念 将模拟式自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了一个典型的计算机控制系统。2. 计算机控制系统的组成 硬件：计算机主体、外部设备、输入输出通道、操作台软件：系统软件、应用软件3. 计算机控制系统的特点模数混合系统，灵活性强、适用于复杂系统，多路分时控制，管理控制一体化4. 计算机在工业中的典型应用操作指导控制系统，直接数字控制系统（DDC），监督控制系统（SCC），分级计算机控制系统5. 接口作用时序配合与通信联络，数字转换与匹配，负载能力与外围设备端口选择6. I/O接口信号种类 数据信息，状态信息，命令信息7计算机与外部通信方式 并行通信：构成一组数据的各位同时进行传送 串行通信：数据一位接一位的传送（全双工方式，半双工方式，同步通信，异步通信）88251A有三个控制字 方式控制字，状态控制字，命令控制字9过程通道的组成 模拟量输入通道，模拟量输出通道，数字量输入通道，数字量输出通道信10信号转换中的采样、量化、编码 采样：所谓采样过程(简称采样)是用采样开关(或采样单元)将模拟信号按一定时间间隔抽样成离散模拟信号的过程。 量化：量化过程就是用一组数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换成数字信号。 编码：11模拟量输入通道组成 模拟量输入通道主要由信号处理、采样单元、采样保持器、放大器及A/D转换器等组成。12D/A转换原理 D/A转换器按其工作方式可分成并行和串行两种 并行D/A转换器：数字量是由一位一位的数位构成的，每个数位都代表一定的权。为了把一个数字量转换成模拟量，必须把每一位上的代码按其权的大小转换成相应的模拟量，再把代表各位的模拟量相加，这样，得到的总的模拟量就与数字量成正比的模拟量，实现了D/A转换。 串行D/A转换器：串行DA转换器的基本工作原理是先把数字量转换成一系列的脉冲，一个脉冲相当于数字量的一个单位，再把每一个脉冲变成单位模拟量，然后将所有单位模拟量相加，从而得到和数字量成正比的总的模拟量输出。13A/D转换原理 A/D转换方法有三种，计数-比较式，双斜率积分式，逐次逼近式 逐次逼近式：逐次把设定在SAR中的数字量所对应的D/A转换网络输出的电压，与要被转换的模拟电压进行比较，比较时从SAR中的最高位开始，逐位确定各数码位是1还是014过程通道抗干扰措施 干扰种类：常态干扰（串模干扰），共态干扰（共模干扰）15数字控制器的两种设计途径 模拟化设计方法，直接数字设计方法16离散化方法 差分变换法，零阶保持器法，双线性变换法17数字PID模拟化设计方法 位置式PID控制算法，增量式PID控制算法18PID位置算法的积分饱和抑制 遇限削弱积分法，积分分离法，有效偏差法19PID调节器参数整正 扩充临界比例法，阶跃曲线法20PID参数对系统的影响 增大比例系数K一般将加快系统的响应，在有静差的情况下有利于减小静差，但过大的比例系数会使系统有较大的超调，并产生震荡，使稳定性变坏 增大积分时间Error! No bookmark name given.T，有利于减小超调，减小振荡，使系统更加稳定，但系统静差的消除随之减慢 增大微分时间T，有利于加快系统响应，使超调量减小，稳定性增加，但系统对扰动的抑制能力减弱，对扰动有较敏感的响应21采样周期T选择1)必须满足采样定理的要求。2)从控制系统的随动和抗干扰的性能来看，则T 小些好。3)根据被控对象的特性，快速系统的T 应取小，反之， T 可取大些。4)根据执行机构的类型，当执行机构动作惯性大时， T 应取大些。5)从计算机的工作量及每个调节回路的计算成本来看， T 应选大些。6)从计算机能精确执行控制算式来看， T 应选大些22直接数字设计特性要求 准确性，快速性，稳定性，可实现性23微型计算机系统设计的基本要求及特点 要求：系统操作性能要好，通用性好、便于扩充，可靠性高 特点：在进行控制系统设计时，系统设计人员必须把要实现的任务和功能合理的分配给硬件和软件，既要考虑系统的价格，又要考虑系统满足实时性要求的工作速度，做到硬件软件合理权衡，并尽量节省机器时间和内存空间。24机控制系统设计一般可分为以下六个步骤系统总体控制方案设计；微型计算机选择；控制算法设计；硬件设计；软件设计；系统联调。25多微处理机控制系统概念所谓多微处理机系统是指一个具有两个或多个微处理机并能相互进行通信以协同解决一个大的给定问题的微机系统其特点是：1)有两个或多个微处理机。2)共享存储器或高速通信网络。3)共享输入输出设备。4)机间硬件和软件有交互作用。26多微处理机控制系统结构根据系统结构分类：1、紧耦合系统（TCS）-公用总线结构、多端口存储器结构、交叉开关结构及总线窗口结构2、松耦合系统（LCS）-总线型、环型、星型3、分级结构系统27多微处理机通信系统分类总线连接的通信方式、调制-解调连接的通信方式、用过程输入/输出装置连接的通信方式及高速数据通道连接的通信方式。28多微处理机系统软件和控制可靠性的定义在规定的工作条件下和规定的时间内，该系统正确完成规定功能的能力。29控制系统可靠性的基本概念固有可靠性，工作可靠性，可靠度，失效率，平均寿命，平均修复时间和利用率30提高系统硬件性的途径改进元、部件的可靠性，降低使用应力水准，简化系统结构，采用冗余设计，提高维护技术31提高软件可靠性的措施分析掌握软件设计要求，选择合适的程序设计语言及其开发软件，采用正确的编程方法，仔细检查，测试，试运行，正确选用软件的存储介质32电磁干扰的产生1)工业电器设备产生的电火花2)各种半导体变流电路3)大功率电力负荷在电流发生变化时，引起的周围磁场的变化。1)电源自身产生的干扰。2)电路之间通过分布电容的耦合产生的干扰。3)设备的机械振动产生的干扰。4)不同金属接触或联结，因热电效应产生的电压干扰。5)接头间接触不良，由于电解作用产生的化学性质电压干扰。6)电阻器的热噪声。33系统抗电磁干扰的措施电源电路的抗干扰措施，良好的接地措施，信号线的屏蔽，印刷电路板的抗干扰措施34控制系统的故障诊断内容故障建模，故障检测，故障分离，故障评定，故障补偿35故障诊断方法简介冗余方法，参数估计方法，状态估计方法，基于专家系统的故障诊断36计算机控制系统在线故障检测方法程序监视器，奇偶校验，DA、AD转换器故障检测37控制器参数对系统性能的影响(一)比例系数KP对系统性能的影响1对动态特性的影响比例系数KP加大，使系统的动作灵敏，速度加快。 KP偏大，则振荡次数加多，调整时间加长。当KP 太大时，系统会趋于不稳定。若KP 太小，又会使系统的动作缓慢。2对稳态特性的影响加大比例系数KP，在系统稳定的情况下，可以减小稳态误差ess，提高控制精度。但是，加大KP只是减少ess，却不能完全消除稳态误差。(二)积分时间常数TI 对系统性能的影响1.对动态特性的影响TI 太小时，系统将不稳定， TI 偏小，则系统振荡次数较多。 TI 太大，对系统性能的影响减少