(N)计算机控制原理老师所划的重点的电子档

1、第一章1）计算机控制系统的监控过程步骤a. 实时数据采集-对来自测量变送器的被控量的瞬时值进行采集和输入;b. 实时数据处理-对采集到的被控量进行分析、比较和处理，按一定的控制规律运算，进行控制决策;c. 实时输出控制-根据控制决策，适时地对执行器发出控制信号，完成监控任务；2）按控制方案来分，计算机控系统划分成那几大类？数据采集系统（DAS）操作指导控制系统（OGC）直接数字控制系统（DDC）监督计算机控制系统（SCC） 分散控制系统（DCS）现场总线控制系统（FCS）3）计算机控制装置种类可编程控制器； 可编程调节器； 总线式工控机； 单片微型计算机； 其他控制装置 4）计算机控制系统与常

2、规仪表控制系统的主要异同点是什么？同：1）计控系统是由常系统演变而来的；2）两者的结构基本相同异：1）计控系统中处理的信号有两种：模拟信号和数字信号。而常系统处理的只有模拟信号2）计控系统具有智能化3）计控系统有软件也有硬件，而常系统只有硬件第二章1） 4位D/A转换器为例说明其工作原理假设D3、D2、D1、D0全为1，贝U BS3、BS2、BS1、BS0全部与1”端相连。根据电流定律，有:2R22由于开关 BS3 BS0的状态是受要转换的二进制数 式：二？=篦 兔二 Z ERD3、D2、D1、D0控制的，并不一定全是 1 ”。因此，可以得到通ZqUT考虑到放大器反相端为虚地，故:-OUT ；

3、1= _7OUT(2x2?十 D2 x22 + D1+-fZx22X21 -FZ)x20)x选取Rfb = R ,可以得到：对于n位D/A转换器，它的输出电压 VOUT与输入二进制数 B（ Dn-1 D0）的关系式可写成:结论：可见，输出电压除了与输入的二进制数有关，还与运算放大器的反馈电阻Rfb以及基准电压 VREF有关。2） D/A转换器性能指标是（1）分辨率(2)(3)(4)转换精度 偏移量误差 稳定时间是指D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量。其分辨率与二进制位数 分辨率=满刻度值/ （2n-1） =Vref / 2n是指转换后所得的实际值和理论值的接近程度。它和分辨率是两个不同的概念

4、 是指输入数字量时，输出模拟量对于零的偏移值。是描述D/A转换速度快慢的一个参数，指从输入数字量变化到输出模拟量达到终值误差 时所需的时间。n呈下列关系:1/2LSB3) DAC双极性输出方式enBnirhDinDlllA1和A2为运算放大器，A点为虚地，故可得:亠厶一 UJ _ref_1 - 2R0UT2 -X 或 OUTl图中运放 A2的作用是将运放 A1的单向输出变为双向输出。当输入数字量小于80 H即128时，输出模拟电压为负；当输入数字量大于80 H即128时，输出模拟电压为正。其它n位D/A转换器的输出电路与 DAC0832相同，计算表达式中只要把 28-1改为2n-1即可。解上述

5、方程可得双极性输出表达式:4) D/A转换模板应具有通用性，它主要体现在三个方面：1 符合总线标准：这里的总线是指计算机内部的总线结构，D/A转换模板及其它所有电路模板都应符合统一的总线标准，以便设计者在组合计算机控制系统硬件时，只需往总线插槽上插上选用的功能模板而无需连线，十分方便灵活。2 接口地址可选 ：一套控制系统往往需配置多块功能模板，或者同一种功能模板可能被组合在不同的系统中。因此， 每块模板应具有接口地址的可选性。3输出方式可选：为了适应不同控制系统对执行器的不同需求，D/A转换模板往往把各种电压输出和电流输出方式组合在一起，然后通过短接柱来选定某一种输出方式。5) D/A转换模板

6、设计主要考虑以下几点:(1)安全可靠性能/价格比高通用性6)结合图2-14分析说明基址与片址的译码过程。第三章A YiB 74LS 匚1博Yj 创Yj%1 画图说明模拟量输入通道的功能、各组成部分及其作用?PC.蚯2）什么叫周期采样？采样时间？采样周期？周期采样：就是以相同的时间间隔进行采样，即把一个连续变化的模拟信号y（t）,按一定的时间间隔 T转变为在瞬时0，T，2T,的一连串脉冲序列信号y*（t）采样时间或采样宽度 t：采样开关每次闭合的时间采样周期T采样开关每次通断的时间间隔3） 简述逐位逼近式、双积分式、电压/频率式的A/D转换原理。1逐位逼近式 A/D转换原理2.双积分式3 .电压

7、/频率式4）分析说明图3-19的8路12位A/D转换模板的工作原理。吐fr-rAoDsDGiro上严VUMKstT eioffLilJOO 10DKQ+157丁 JrCD邨I尙 HH=1敢 W gjftw怪打D科蔭蛍两电船该模板采集数据的过程如下：（1）通道选择：将模拟量输入通道号写入8255A的端口 C低4位（PC3 PC0）,可以依次选通8路通道。采样保持控制：把AD574A的信号通过反相器连到 LF398的信号采样保持端，当 AD574A未转换期间或转换结束时=0，使LF398处于采样状态，当 AD574A转换期间=1，使LF398处于保持状态。启动AD574A 进行A/D转换： 通过8

8、255A的端口 PC6PC4输出控制信号启动 AD574A。（4） 查询AD574A是否转换结束：读8255A的端口 A，查询是否已由高电平变为低电平。（5） 读取转换结果：若已由高电平变为低电平，则读8255A端口 A、B ,便可得到12位转换结果。第四章2）简述数字量输出通道的功能及其常用的输出驱动电路。数字量输出通道（DO通道）：它的任务是把计算机输出的微弱数字信号转换成能对生产过程进行控制的数字驱动信号。 常用的有 三极管输出驱动电路、 继电器输出驱动电路、 晶闸管输出驱动电路、 固态继电器 输出驱动电路等。3 ）对比分析说明三极管输出驱动与继电器输出驱动电路的异同点。同：任务相同（把

9、计算机输出的微弱信号转换成外接电路实际需要的控制信号） 异：1:结构不同：2:驱动对象不同：第五章1）简述何为键盘的抖动干扰及其消除的两种方法。由于机械触点的弹性振动，按键在按下时不会马上稳定地接通而在弹起时也不能一下子完全地断开，因而在按键 闭合和断开的瞬间均会出现一连串的抖动，这称为按键的抖动干扰去抖动的方法有硬件方法和软件方法两种1 .硬件方法硬件方法是设计一个滤波延时电路或单稳态电路等硬件电路来避开按键的抖动时间。2 .软件方法软件方法是指编制一段时间大于100ms的延时程序，在第一次检测到有键按下时，执行这段延时子程序使键的前沿抖动消失后再检测该键状态，如果该键仍保持闭合状态电平，则

10、确认为该键已稳定按下，否则无键按下，从而消除 了抖动的影响。同理，在检测到按键释放后，也同样要延迟一段时间，以消除后沿抖动，然后转入对该按键的处理。2）分析说明图5-8二进制编码键盘接口电路的工作原理。1 :2:3:第八章1）以4位LED为例，说明LED的动态显示原理及其显示效果、特点及适用场合。row和5“ 9 W Tf a.g 1 Q 4 C g T 4 c & Af + !Prnt2Watchdog Timer的工作原理。CPU可设计成由程序确定的定时器1,看门狗被设计成另一个定时器2,它的计时启动将因 CPU的定时访问脉 冲P1的到来而重新开始， 定时器2的定时到脉冲P2连 到CPU的

11、复位端。两个定时周期必须是T1 v T2, T1就是CPU定时访问定时器 2的周期， 也就是在CPU执行的应用程序中每隔 T1时间安插一条 访问指令。在正常情况下，CPU每隔T1时间便会定时访问定 时器2,从而使定时器2重新开始计时而不会产生溢出 脉冲P2;而一旦CPU受到干扰陷入死循环，便不能及 时访问定时器2,那么定时器2会在T2时间到达时产生 定时溢出脉冲P2,从而引起CPU的复位，自动恢复系 统的正常运行程序。第九章1）数字控制器的离散化设计步骤如统的湘脇牀递m为吩“德 曲冲曙紳琢乎篇眾丽奴宇控制器的脉冲传递隨数为匕）一虫纠_厂G）够（工）X）4Hz）2）最少拍控制系统设计 最少拍控制

12、系统D（Z）的设计杲重要的就是要研究如何根据件能要求，构造一 个理想的用环脉冲传违函数。由误差表达式童宀丘=牝+術广+容+ 可知.耍实现无静差、最少抽垃应在最短时间內趋 近于零，即盹）应为有限项多项式.因此.在输入丘 一定的情况下.必须时宅提出漿求“典型的输入信号常用的主要有以下几种形式：单位阶跃输入，单位速度输入，单位加速度输入输入信号的一般表达式误差的一般表达式 -乜陀厂曽T鋼nJ1 tIcJ)1- 21z 1f(I - J-1 )22-1 T-i1 ；rU-f彳 _71 S- 、+ 1-111(l-r r l-r此的输仁）=3二）故二）=ii求；最少拍数字揑制器4.输出和误差的验证根据最

13、虫拍系统设计的弊求.对单位麓度输入问选也-订2- -+3j U 1+=) = (I -r ) d1一収“）1一丨-0尸0.36铝U + 0.了1耘 门 石(1 - j_lMl -0.36SJ1)U.54jd 0.5z Xi U3br T r S(l 4 0 71Xr l)单位速度输入下输出和误差变化波形yI .543210T 3T 5T 7Tt从图中可以看出，系统经过了两个采样周期以后，输出完全跟踪了输入，稳态误差为零。例9.2】0k + lK0-05j + l)采样周期T = 0.2s輸人：虫立阶跃求；址少拍数字控制器例9.2解根据设计最少拍紊统的限制条件叮假诜3-39 j4Xz) = uz

14、 (I + 1.065z_ ) 由 O .12)-1 -山(二)川:I：-3-40 m（=）应当是同阶*久*项衣，且尽口J能简单*8 41;式和罠（a-4i分别代入恒尊代巴i血二1.可得uz girl.Oo士 ) + (1札皿二 9 = I解口a = 0.484A = 0.5 16=0.484z_l I + 1.06?z_l)I3讯1仆)氓5才1)(1一(3 5e)(I 4-rf(z)fl(z) = (1-zXl + 0.516Z1=I I 0.5 I 6j3）.什么是数字PID的积分分离算法？它有何优点？PID控制的实质是根据反馈后计算得到的输入偏差值，按比例、积分、微分的函数关系进行运算，

15、其运算结果用 以输出控制。PID控制算法主要具有以下优良的特点：（1）算法蕴涵了动态控制过程中过去、现在和将来的主要信息，而且其配置几乎最优。 此三种作用配合得当，可使动态过程快速、平稳、准确，收到良好的效果。（2）PID控制适应性好，有较强的鲁棒性。对各种工业应用场合都可在不同的程度上应用。（3） 算法简单明了，形成了完整的设计和参数调整方法，很容易为工程技术人员所掌握。系统的调节时间就会越短？最少拍有纹波设计与无纹波设计的主要差别4）最少拍系统设计是否意味着采样周期越小， 是什么？第十章1） CSMA/CD 和令牌传送在原理和控制策略上有什么不同？CSMA/CD （ Carrier Sen

16、se Multiple Access With Collision Detection ），即带有冲突检测的载体监听多重访问技术，是 一种竞争方式，适用于总线型网络结构。CSMA/CD 采取的控制策略是：竞争发送、广播式传输、载体监听、冲突检测、冲突后退、再试发送。 当工作站有数据需要发送时，首先监听线路是否空闲，若空闲，则该站就可发送数据。载体监听技术虽然能够减 少线路冲突，但还不能完全避免冲突。如两个工作站同时监听到线路空闲时，会同时发送数据，造成数据作废。解决 的办法是在发送数据的同时，发送站还进行冲突检测，当检测到冲突发生时，工作站将等待一段随机时间再次发送。令牌传送这种方式中，有一个

17、称为令牌 （Toke n Pass in g）的信息段在网络中各节点间依次传递。令牌有空、忙两种状态，开始时为空。节点只有得到空令牌时才具有信息发送权，同时将令牌置为忙。令牌绕节点一周且信息被目标节点取走后， 令牌被重新置为空。令牌传送既适合于环型网 （称为令牌环 TOKEN RING） ，又适合于总线型网 （称为令牌总线 TOKENBUS） 。总 线型网情况下， 各站被赋予一逻辑位置， 所有站型成一个逻辑环。 令牌环遵守 IEEE802.5 标准，令牌总线遵守 IEEE802.4 标准。令牌传送效率高、信息吞吐量大，实时性好。2）频分多路与时分多路是如何实现多路复用的？试比较两种方式的特点。

18、1频分多路复用 （FDM）频分多路复用技术是将单个物理信道的频谱分割成若干个互不重叠的小频段，每个小频段都可以看作是一个子信道,如图 10-7 所示。从图中可以看出，每个小频段是互不重叠的，而且相邻频段之间留有一空闲频段，以保证数据在各 自频段上可靠地传输。这种方法实现时需要使用多个 MODEM 。 采用多路复用技术时，数据在各个子信道上以并行方式传输，也就是说，可以在各个子信道上同时传输不同的信号。 当然，也可以将一个符号的各位在不同的信道上进行传输，相当于一个符号以并行方式进行传输。2时分多路复用 （TDM）时分多路复用技术是把信道的传输时间分隔成许多时间段，在一个时间段内，一路信号占用整

19、个信道的带宽进行 传输，其原理如图 10-9 所示。信号的传输可以按比特、按符号或按成组方式进行。为了在接收端能够对复合信号进行 正确的分离，接收端与发送端的时序必须严格同步，否则将造成信号间的混淆。3两种复用技术的比较（1）时分多路复用设备 （简称 TDM） 比频分多路复用设备 （简称 FDM） 易于实 现，而且随着大规模集成电路的发展， TDM 的价格会有明显下降。（2）TDM 较 FDM 具有较高的传输速度。因为在 TDM 中，可以充分利用信道的全部带宽。（3）在 TDM 中，只需要一个 MODEM 就可以了；而在 FDM 中，每个通道均需要一个 MODEM 。（4）在 FDM 中，通常

20、需要模 /数转换设备；而在 TDM 中，由于具有明显的数字形式，因此特别适用于与计算机直接 相连的系统。（5）TDM 能混合不同速率和同步方式的终端，能适应新型数据通信网。（6） 在进行数据传输的差错控制和校正操作时，TDM 比 FDM 会产生较多的时间延迟。FDM 技术在模拟通信系统中应用较多，在数字通信系统中应用较少。这是因为，在不同的调制解调器载波频带之间应 有一定的间隔，以防止相互干扰，故使线路的利用率降低。另外由于超大规模集成电路技术的发展，研制TDM 器件比研制 FDM 器件容易，成本较低，故在数字通信系统中，将主要采用 TDM 技术。3） 设要发送的基本信息位为11010111，

21、附加16位CRC校验信息位，生成多项式为，求发送代码多项式。第十四章4）实时性强5）通用性好6）经济效益高。1 简述计算机控制系统的设计原则。原则是： 1 ）满足工艺要求2）可靠性高 3）操作性能好2) 对工业控制的计算机系统最基本的要求是可靠性高。系统的可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。3) 操作性能好包括两个含义，即使用方便和维护容易4) 计算机控制系统的实时性，表现在对内部和外部事件能及时地响应，并作出相应的处理，不丢失信息，不延误操作。5)2 在做计算机控制系统总体设计方案时，要考虑哪些问题？(1)确定系统任务与控制方案(2)确定系统的构成方式设计(3)选择

22、现场设备(4)确定控制算法(5)硬、软件功能的划分(6 )其它方面的考虑3分析说明图14-2单片机控制水槽水位电路中各元器件的功能，并解释说明表还应考虑人机界面、系统的机柜或机箱的结构设计、抗干扰等方面的问题。最后初步估算一下成本，做出工程概算。对所提出的总体设计方案要进行合理性、经济性、可靠性以及可行性论证。论证通过后，便可形成作为系统设计依 据的系统总体方案图和系统设计任务书，以指导具体的系统设计过程。14-2所列出的水位操作控制码。1 系统概述通过水槽水位的高低变化来启停水泵，从而达到对水位的控制目的，这是一种常见的工艺控制。如图14-2点划线框内所示，一般可在水槽内安装3个金属电极A、B、C,它们分别代表水位的下下限、下限与上限。工艺要求：当水位升到上限C以上时，水泵应停止供水；当水位降到下限B以下时，应启动水泵供水；当水位处于下限B与上限C之间，水泵