计算机控制技术复习重点2.doc

计算机控制系统有哪些特征？结构特征 信号特征 控制方法特征 功能特征计算机控制系统由那几部分组成？说明各部分的主要功能，并画出系统的硬件组成框图。计算机控制系统硬件部分软件部分控制计算机外围设备系统软件应用软件主机主要进行数据采集、数据处理、逻辑判断、控制量计算、报警处理等，通过接口电路向系统发出各种控制命令，指挥全系统有条不紊地协调工作。 I/O接口与I/O通道是主机与外部连接的桥梁。通用外部设备主要是为了扩大计算机主机的功能而设置的。他们用来显示、打印、存储和传送数据。传感器的主要功能是将被检测的非电学量参数转变为电学量，变送器的作用是将传感器得到的电信号转换成适合于计算机接口使用的电信号。 操作台是人-机对话的联系纽带。通过它人们可以向计算机输入程序，修改内存的数据，显示被测参数以及发出各种操作命令等。系统软件用来管理计算机本身的资源、方便用户使用计算机的软件。应用软件是面向生产过程的程序，如A/D、D/A转换程序，数据采样，数字滤波程序、标度变换程序、控制量计算程序等等计算机控制系统按功能分类有几种？操作指导控制系统 直接数字控制系统 监督计算机控制 分布式计算机控制系统 计算机集成制造系统说明DDC与SCC的系统的工作原理、特点，它们之间有何区别和联系？并画出DDC、SCC的原理框图。直接数字控制系统DDC是计算机用于工业过程控制最普遍的一种方式。计算机通过输入通道对一个或多个物理量进行巡回检测，并根据规定的控制规律进行运算，然后发出控制信号，通过输出通道直接控制调节阀等执行机构。在DDC系统中的计算机参加闭环控制过程，它不仅能完全取代模拟调节器，实现多回路的PID调节，而且不需要改变硬件，只需要改变程序就能实现多种较复杂的控制规律。监督计算机控制（SCC）系统：计算机根据工艺参数和过程参量检测值，按照所设计的控制算法进行计算，计算出最佳设定值直接传给常规模拟调节器或者DDC计算机，最后由模拟调节器或DDC计算机控制生产过程。频繁由于它不参与频繁的输出控制，可有时间进行具有复杂规律的控制算式的计算。因此，SCC能进行最优控制、自适应控制等，并能完成某些管理工作。 SCC计算机 设定值 检测值 DDC D/A多路开关 生产过程 A/D 多路开关 传感器 SCC计算机设定值 测量值 A/D 多路开关 传感器模拟调节器 生产过程工业控制机的特点有哪些？可靠性高；实时性好；环境适应性强；丰富的输入输出模板；系统扩充性和开放性好；控制软件包功能强；系统通信功能强；冗余性。工业控制机由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？ 硬件组成：主机板的作用是将采集到的实时信息按照预定程序进行必要的数值计算、逻辑判断、数据处理，及时选择控制策略并将结果输出到工业过程。系统总线可分为内部总线和外部总线。内部总线是工控机内部各组成部分之间进行信息传送的公共通道，是一组信号线的集合。外部总线是工控机与其它计算机和智能设备进行信息传送的公共通道。人-机接口是通过人-机接口设备，操作员与计算机之间可以进行信息交换。通信接口是工业控制机与其它计算机和智能设备进行信息传送的通道。输入/输出模板是工控机和生产过程之间进行信号传递和变换的连接通道。系统支持功能主要包括：监控定时器；电源掉电监测；后备存储器；实时日历时钟。磁盘系统半导体虚拟磁盘，软盘,硬盘或USB磁盘 。系统软件用来管理IPC的资源，并以简便的形式向用户提供服务。工具软件是技术人员从事软件开发工作的辅助软件。应用软件是系统设计人员针对某个生产过程而编制的控制和管理程序。常用的内部部总线有哪些？STD总线、ISA总线、PCI总线常用的外部总线有哪些？常用外部总线有RS-232C串行总线、RS-485通信总线和IEEE-488并行总线。 利用74LS244与PC总线工业控制机接口，设计8路数字量输入接口，画出电路原理图，并编写相应的程序。 MOV DX, PORT ； IN AL, DX；采用积分电路的小功率输入调理电路的电路图及工作原理。图3.4 采用积分电路它将接点的接通和断开动作转换成TTL电平信号与计算机相连。为了清除由于接点的机械抖动而产生的振荡信号，一般都应加入有较长时间常数的积分电路来消除这种振荡大功率输入调理电路的电路图及工作原理。在大功率系统中，需要从电磁离合等大功率器件的接点输入信号。为了使接点工作可靠，接点两端至少要加24V以上的直流电压,由于所带电压高，所以高压与低压之间，用光电耦合器进行隔离 利用74LS273与PC总线工业控制机接口，设计8路数字量输出接口，画出电路原理图，并编写相应的程序。MOV AL，DATA MOV DX，PORT OUT DX，AL 大功率直流驱动电路的电路图及工作原理固态继电器的输入输出之间采用光电耦合器进行隔离。过零电路可使交流电压变化到零伏附近时让电路接通，从而减少干扰。电路接通以后，由触发电路输出晶体管器件的触发信号。小功率直流驱动电路的电路图及工作原理图3.8继电器驱动电路G1：NPN设A=0,B=1G1导通，线圈J通电设A=1，B=0G1不导通，线圈J不通电R1R2CIV+5V图3-19 无源I/V变换电路有源和无源I/V的电路图及工作原理。图3-20 有源I/V变换电路 AR1R3R2R4R5CIV有源I/V变换主要是利用有源器件运算放大器、电阻组成，利用同相放大电路，把电阻R1上产生的输入电压放大。 无源I/V变换主要利用无源器件电阻来实现，并加滤波和输出限幅等保护措施。画出模拟量输入通道的结构图，并说明各部分的功能。过程参数PC总线模拟量输入通道通道检测信号调理多路转换器采样保持器A/D转换器接口逻辑电路图3.10 模拟量输入通道的组成结构过程参数由传感元件检测，经过信号调理或经变送器转换为电流（或电压）形式后，再送至多路开关；在计算机的控制下，由多路开关将各个过程参数依次地切换到后级，进行采样和A/D转换，实现过程参数的巡回检测接口D/AD/AV/I转换器V/I转换器PC总线通道1通道n画出模拟量输出通道的结构图，并说明各部分的功能。 一个通路一个D/A转换器的结构 多个通路共用一个D/A转换器的结构什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？串模干扰(常态干扰) ：串模干扰指叠加在被测信号上的干扰噪声 共模干扰(共态干扰) ：共模干扰是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压 串模干扰的抑制：（1）如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用低通滤波器来抑制高频串模干扰，如果串模干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器来抑制低频串模干扰，如果串模干扰频率在被测信号频谱的两侧，则采用带通滤波器。(2)对于电磁感应产生的串模干扰，应对被测信号尽可能早的进行信号放大，以提高电路中的信号噪声比；或者尽可能早的完成A/D转换再进行长线传输；或者采用隔离和屏蔽等措施。 (3)从选择元器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰，如采用双积分A/D转换器；也可以采用高抗干扰度的逻辑器件，通过提高阈值电平来抑制低频噪声的干扰；此外，也可以人为地附加电容器，以降低某个逻辑器件的工作速度来抑制高频干扰。(4)利用数字滤波技术对已进入计算机的串模干扰进行数据处理，可以有效地滤去难以抑制的串模干扰 共模干扰的抑制：(1)利用双端输入的放大器作前置放大器(2)利用变压器或光电耦合器把各种模拟负载和数字信号隔离，即“模拟地”与“数字地”断开，被测信号通过变压器或光电耦合器获得通路，而共模干扰不能形成回路而得到抑制(3)采用双层屏蔽浮地输入方式。数字信号通道一般采取哪些抗干扰措施？(1) 数字信号负逻辑传输(2)提高数字信号的电压等级(3)通过光电耦合隔离(4)提高输入端的门限电压计算机控制系统中一般有几种接地形式？常用的接地技术有哪些？(1)安全接地 ：保护接地、保护接零 (2)工作接地 ：浮地方式、直接接地方式、电容接地方式(3)屏蔽接地(1)浮地屏蔽接地 (2)一点接地(3)多点接地 (4)屏蔽接地 (5)设备接地什么是数字程序控制？数字程序控制有哪几种方式？所谓数字程序控制就是能够根据数据和预先编制好的程序，控制生产机械按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动的完成工作的自动控制。按控制对象的运动轨迹分类:点位控制直线切削控制和轮廓切削控制根据有无检测反馈元件分类 闭环数字程序控制开环数字程序控制三相步进电动机有哪几种工作方式?分别画出每种工作方式的各相通电顺序和电压波形图。单三拍工作方式，通电顺序为A B C A 双三拍工作方式，通电顺序为AB BC CA AB 三相六拍工作方式，通电顺序为A AB B BC C CA A 数字控制器模拟化设计方法的步骤有那几步？1、设计假想的连续控制器D（s）2、选择采样周期T 3、将D(S)离散化为D(z) 4、设计由计算机实现的控制方法5、校正写出数字PID控制器的位置算式、增量算式，并比较它们的特点。增量型算法的优点：(1) 计算机输出增量，所以误动作影响小，必要时可用逻辑判断的方法去掉；(2) 在位置型控制算法中，由手动到自动切换时，必须首先使计算机的输出值等于阀门的原始开度，即P(k-1)，才能保证手动/自动无扰动切换，这将给程序设计带来困难。而增量设计只与本次的偏差值有关，与阀门原来的位置无关，因而增量算法易于实现手动/自动无扰动切换。在位置控制算式中，不仅需要对E(j)进行累加，而且计算机的任何故障都会引起P(k)大幅度变化，对生产产生不利。 不产生积分失控，所以容易获得较好的调节品质。增量型算法的不足：积分截断效应大，有静态误差；溢出的影响大。简述离散化设计方法的设计步骤。由Ho(s)和G(s)求取广义对象的脉冲传递函数HG(z)；根据控制系统的性能指标及实现的约束条件构造闭环脉冲传递函数Gc(z)确定数字控制器的脉冲传递函数D(z)；由D(z)确定控制算法并编制程序。数字滤波与模拟滤波相比有哪些优点？常用的数字滤波技术有哪些？ 由于数字滤波采用程序实现，所以无需增加任何硬设备，可以实现多个通道共享一个数字滤波程序，从而降低了成本。由于数字滤波器不需增加硬设备，所以系统可靠性高、稳定性好，各回路间不存在阻抗匹配问题.可以对频率很低(如0.01Hz)的信号实现滤波，克服了模拟滤波器的缺陷.可根据需要选择不同的滤波方法，或改变滤波器的参数。较改变模拟滤波器的硬件电路或元件参数灵活、方便。平均值滤波 中值滤波 程序判断滤波 RC低通数字滤波 复合数字滤波写出一阶低通RC模拟滤波器的传递函数，并求出它的差分方程。smith预估控制器的工作原理：在控制回路内部附加一个时间补偿器G用来补偿被控对象的纯滞后部分。为了补偿对象的纯滞后，要求：上图可简化为下图由上式可知，经过上述补偿后，已消除了纯滞后项对控制系统的影响。 智能控制技术包括哪些技术？鲁棒控制技术 预测控制技术 模糊控制技术 神经控制技术 专家控制技术 遗传算法技术什么是CIMS？ERP/MES/PCS三层结构模型各层的结构和特点是怎样的？计算机集成制造系统(CIMS)是计算机技术,网络技术、自动化技术、信号处理技术、管理技术、系统工程技术等新技术发展的结果，将企业