计算机控制技术复习总结

1、计算机控制技术简答1、计算机控制系统组成框图: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、计算机控制系统的分类(1) 直接数字控制(Direct Digital Control，DDC)系统。原理：用一台计算机对多个被控参数巡回检测，对生产过程进行控制，使被控参数稳定在给定值上。特点：计算机直接参与控制， 系统经计算机构成了闭环。优点：一台计算机可以取代多个模拟调节器，它利用了计算机的分时能力。(2) 操作指导控制系统(Data Processing System， DPS。原理：计算机只是对系统过程参数进行收集、加工处理，然后输出数据。特点：由

2、操作人员(或别的控制装置)根据测量结果来改变设定值或者进行必要的操作。优点：一台计算机可代替大量常规显示和记录仪表，从而对整个生产过程进行集中监视，可得到 更精确的结果，对指导生产过程有利。(3) 计算机监督控制(Supervisory Computer Control， SCC系统。原理：计算机按照描述生产过程的数学模型计算出最佳给定值后，送给模拟调节器或DDC计算机，并由模拟调节器或DDC计算机控制生产过程。特点：SCC+莫拟调节器控制系统：收集检测信号及管理命令，按照一定的数学模型进行计算，把给定值输 出到模拟调节器中。此给定值在模拟调节器中与检测值进行比较后，其偏差值”经模拟调节器计算

3、后输出(4)到执行机构中，以达到调节生产过程的目的。SCC+DDC控制系统：系统为两级计算机控制系统。一级为监督级SCC其作用与SCC+模拟调节器控制系统中的 SCC一样，用来计算最佳给定值；给定值是计算得 到的，以保证系统在最优工作状态下运行，其控制规律可以改变，使用起来更加灵活。状态的变化，改变给定值，以实现最优控制。分布式控制系统。原理：分散过程控制级是 DCS的基础，用于直接控制生产过程。 系统的形式，但工作任务由各工作站来完成，局部的故障不会影响整个系统的工作。优点：根据工作特点：基本上属于DDC优点：该系统通用性强、组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、调试方便、运行安全可靠，能够

4、适应工业生产过程的 多种需要。(5) 计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System ， CIMS)。原理：CIMS采用多任务分层体系结构，其基本控制思想是递阶控制。特点：越是处于高层的单元，对系统性能影响范围就越广，决策周期比低层单元长，很难进行定量公式化描述。优点：在递阶结构中，各级分担不同工作，同级中又可并行工作，效率高；级间协调通信比各单元相互通信有效得多。3、工业计算机特点(1)可靠性要求。对于生产控制来说，要求生产的连续性，所以对设备的可靠性要求较高。(2 )实时控制。在生产过程中需要应对非正常情况，需要实时对设备进行监测、报警

5、和管理，并根据优先级别尽快地响应。(3)生产过程的连接。工业计算机拥有专用的借口，可以通过远程通信线路与控制机等设备进行交互。(4 )环境的适应性。一般情况下，工业计算机的工作现场环境比较恶劣，需要考虑抗高温、抗腐蚀等一系列问题。4、行列式键盘-定时扫描法如图所示，采用8255端口构成的4X8矩阵键盘Pl砂* l>b l>T-ur5V74J.NIMIlpc77 38TT21LMHIn£SSI3.IU1X4-LJ-l-Q-4；V定时扫描法的工作过程：（1）定时扫描键盘，判断是否有键按下（2）消除按键抖动 （3）求按键键值 （4）等待按键释放5、常用的数字滤波器有哪几种，各自

6、的优缺点程序判断滤波优点：这是根据实践经验数据获得。缺点：detE确定不太灵活，因为不能根据现场的情况不断更换新值，不能反映采样点数大于3的各采样值受干扰的情况中值滤波优点：对于克服偶然因素引起的波动干扰，或者采样器本身的不稳定所引起的脉动干扰较为有效缺点：只适用于物理变化相对较缓慢的工作场合算数平均值滤波优点：对电压、流量等周期脉动的参数采样值进行平滑加工，所测数据相对稳定。缺点：不适宜用于克服随机（脉冲性）干扰加权平均值滤波优点：可以根据需要突出信号的某一部分，抑制信号的另以部分。缺点：滑动平均值滤波优点：对周期性干扰有良好的抑制作用平滑度高缺点：灵敏度低，对偶然出现的脉冲性干扰抑制作用差

7、，很难消除由于脉冲干扰引起的采样值的误差，因此不适用 于脉冲干扰比较严重的场合低通滤波优点：可以消除高频干扰对测量精度的影响缺点：复合数字滤波优点：可用于既有脉动干扰又有脉冲干扰的环境缺点：6、什么是输出通道？有哪些部分组成？输出通道：输出通道与输入通道相对应，是计算机控制系统的组成部分，是计算机功能的延伸，计算机控制系 统的各种计算结果必须经由其输出执行。- 组成：输出通道具有模拟信号输出和开关信号输出两种形式，模拟信号输出通道包括计算机控制接口、D/A转换器、驱动电路、执行机构等几个部分；开关信号输出通道包括驱动电路和执行机构两部分。7、PWM技术：pwm就是脉冲宽度调制，在频率不变的情况

8、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 控制外部对象的目的。用 8253输出周期为1KHZ70%的 PWM 波：AL，36H07H, ALMOVOUTMOVOUTAL, 72H07H, ALMOVOUTMOVAL, ODOH04H, ALAL, 07HOUTMOV04H, ALAL,58HOUTMOV05H, ALAL, 02H05H, ALOUT程序中，8253的控制端口地址、定时器地址 为DoD(DjDe一AuA,cs 一RDWR9711610543215114K2531319182016211723OUTOCLK2GATE2<OUT

9、2C1.KIGATFIOLTI一 CLKOTateoQ+5VJin时钟脉冲变，达到空比为07H、 04H、 05H&动态LED显示与静态LED显示各有什么特点？静态LED显示是当显示器件显示某个字符时，相应的显示段（发光二极管）恒定地导通或截止，直到显示另一个字符为止。占用机时少，而且显示稳定可靠。其缺点是使用元器件相对较多，且线路比较复杂，相对而言成本较高。动态LED显示就是微处理器定时地对显示器件所显示的内容进行扫描。各显示器件分时工作，任何时刻只有一个显示器件在显示，由于人眼的视觉暂留，当扫描显示每一个器件达到一定速度时，人看到每个器件都在显示。9、三相步进电机有哪几种工作方式？

10、每种工作方式的特点？单三拍工作方式： 每次只能一相绕组通电，通电三次完成一个通电循环。双三拍工作方式： 每次都是两相通电，控制电流切换 3次，磁场旋转一周，转子移动一个齿距位置，双三拍工作方式中，要求电源所提供的功率比较大，此种工作方式的特点是不容易失步。六拍工作方式：六拍工作方式就是把单三拍和双三拍结合起来的一种工作方式，比单三拍或双三拍的步进精度高出一倍。10、什么是顺序控制？什么是数字程序控制？数字程序控制的方式？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。数字程序控制（数控）：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

11、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。数字程序控制的方式：逐点比较插补法、数字积分插补法11、什么是逐点比较插入法？数字积分插补法？比较两者的特点？4 逐点比较插补法：所 谓逐点比较插补法，就是每走一步都要和给定的轨迹上的坐标值进行一次比较，看该点在给定轨迹的上方还是下方，或者在给定轨迹的外面还是里面，从而决定下一步的进给方向。- 数字积分插补法： 是在数字积分器基础上建立的一种插补法。逐点比较插入法特点：运算直观、插补误差小于一个脉冲当量，输出脉冲均匀，输出脉冲的速度变化小，调节方便，在两坐标联动的数控机床中运用较为广泛。数字积分器插补法特点：运算速度

12、快、脉冲分配均匀、易于实现坐标联动，运用广泛，缺点是速度调节不够方便，插补精度需要由软件技术来克服。12、RS232 422 485的优缺点？为什么 RS485传输距离远？RS-232-C优点：微机系统中最常用的串行接口标准，用于实现计算机与计算机之间、计算机与外设之间的同步或异步通讯。 通讯距离可达15m传输数据的速率可任意调整，最大可达20Kb/s。缺点：传输速率慢。 传输距离近。 RS-232-C出现了互不兼容的 25芯连接器。 使用非平衡发送器 和接收器，电气性能不佳。接口处各信号间容易产生电干扰。一 RS-422优点：规定了差分平衡的电气接口，能够在较长距离时明显提高数据传输速率，由

13、于平衡结构性能得到了改善，这 种差分平衡结构能够从地线的干扰中分离出有效信号，事实上，差分接收器可以区分0.2V以上的电位差，可以不受参考电平波动及共模电磁干扰的影响。RS-422的另一个优点是允许传送线上连接多个接收器。缺点：一 RS-485优点：接口信号电平比 RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。RS-485的数据最高传输速率为 10Mbps, RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能 力增强，即抗噪声干扰性好。缺点：很多情况下，RS-485忽略了信号地的连接，弓I起共模干扰问题，当网络中的共模电压超出一

14、定的范围时， 会严重影响通信的稳定可靠性，甚至损坏接口；RS-485还存在EMI问题，发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像 一个巨大的天线向外辐射电磁波。RS485传输距离远：RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏 度，能检测低至200m V的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。13、 现场总线技术定义及特点？FCS与DCS的差别？现场总线 是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输多分支结构的

15、通信网络。现场总线特点： 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。FCS与DCS相比，其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 户始终拥有系统集成权。计算题G(s)1 e Ts1、已知广义被控对象为2se(s 1)其中，T=1s。期望的闭环脉冲传递函数中的时间常数取为Tc=0.5s,应用达林算法 确定数字控制器。解：广义对象脉冲传递函

16、数为闭环系统理想脉冲传递函数为得达林控制器如下2、已知广义被控对象为G(z) Z G(s) Z 11.369(11)z4ZTs eTse 1 4Tse11s(s 1)4Tses 0.5s10.368z 110.135z 10.865z5G(s) A-其中，T=1s。期望的闭环脉冲传递函数中的时间常数取为 解：不含纯滞后的广义对象脉冲传递函数为G°(z) Z G°(s)1 eTs 1(1 z1)Zs(s 1)广义对象脉冲传递函数为0.632z 11 0.368z 1G(z) G°(z)z 40.632z10.368z 1不考虑纯滞后，闭环系统理想脉冲传递函数为0 0

17、.5s 1o(z)Ts1 es 0.5s 1求得 D0(z)1o(z)o(z)Go(z)1369 11 0.368z 1z1于是得史密斯预估器如下D(z) 1Do(z)(1 zN)D。(z)G o(z)1.36913已知F (s)s(s 5)求 F(z)解:F(z) ZF(s) Z5T0.2(1-e)1s(s 5)-1z15T 1(1 z )(1 e z )1Ts4、已知广义被控对象：G(s)s s(s 1)0.632z 51 0.368Z150.865z1 0.135Z12sTc=0.5s,应用史密斯预估器方法0.865z 111 0.135z1 0.368z 1150.135z0.865z给定T=1s确定数字控制器。针对单位斜坡输入设计最小拍有纹波控制系统 。解：由已知条件，被控对象含有一个积分环节，有能力产生单位斜坡响应。求广义对象脉冲传递函数为G(z) ZG(s) ZTs1 e 1s s(s1)(1 z1)Z0.368Z 1(1s2(s 1)0.718z 1)(11)z(11)211 e 1z 11 1(1 z )(10.368z )可以看出，G(z)的零点为-0.718(单位圆内 外),m=1。根据稳定性要求， 为满足准确性条件