计算机控制课本程总结

1、1课程总结2011.06.102教学主题 计算机控制系统的基本概念 计算机控制系统分析设计的数学基础 典型数字控制器设计 计算机控制系统的输入输出通道 抗干扰技术 计算机控制系统数据采集和处理的若干问题 计算机控制系统的设计和实现3第一章 绪论n自动控制系统原理和计算机控制系统原理计算机控制系统的组成（典型方框图）：硬件由计算机、输入输出通道、外部设备、检测装置与执行机构组成软件组成：系统软件，支持软件和应用软件计算机控制系统的工作步骤（测控管）：检测、控制、显示、储存、管理和通信计算机控制系统的优势（相对普通的自动控制系统）计算机控制系统的分类4一、信号的离散化过程（模拟量转化为数字量）在时

2、间轴上的离散和幅值上的量化。采样、量化、编码。采样过程的数学表示。香农采样定理。二、离散信号的恢复 工程实现：在计算控制系统中，广泛采用零阶保持器来将采样信号恢复到原来的连续信号。三、Z变换及其性质四、Z反变换五、用Z变换解线性差分方程第二章 计算机控制系统的数学基础（1）5第二章 计算机控制系统的数学基础（2）一、脉冲传递函数具有串联环节的开环脉冲传递函数具有并联环节的开环脉冲传递函数二、闭环系统的脉冲传递函数和误差脉冲传递函数三、计算机控制系统的闭环脉冲传递函数：（广义对象）四、计算机控制系统的动态分析零极点分布稳定性（充要条件为：系统的特征根都位于Z平面的单位圆内部 ）;稳定性判据（修正

3、劳斯判据，朱利判据）五、计算机控制系统的稳态分析稳态误差（终值定理）6第三章 常规控制技术一(1)一、数字控制器的连续化设计技术数字控制器的连续化设计步骤（离散化方法）数字PID控制器的设计。比例、积分和微分项所起的控制作用标准PID算法的改进积分分离，积分饱和，消除积分不灵敏区，变速积分PID算法。不完全微分PID控制算法，微分先行PID控制算法，带死区的PID控制算法等。数字PID控制算法的参数整定。试凑整定法的次序：先比例，再积分，后微分。采样周期的选择。7第三章 常规控制技术一(2)二、 数字控制器的离散化设计数字控制器的离散化设计步骤确定闭环传递函数应考虑的问题最少拍数字控制器的设计

4、要求对于特定的参考输入信号，到达稳态后，系统在采样时刻精确实现对输入的跟踪。系统以最快的速度达到稳态。D(z)应该时物理可实现的。闭环控制系统应是稳定的。最少拍有纹波控制器的设计（两个约束条件）最少拍无纹波控制器的设计8第四章 常规控制技术二(1) 过程纯延迟对控制质量的影响 达林算法 设计思想 一阶被控对象的达林算法 二阶被控对象的达林算法 达林算法的递推表达式 达林算法的参数整定 振铃（Ringing）现象 原因 振铃幅度RA 振铃现象的消除9第四章 常规控制技术二(2) 史密斯预估控制算法的模型补偿原理 数字史密斯预估控制系统数字史密斯预估控制系统的组成数字控制器数字控制器算法步骤10第

5、四章 常规控制技术二(3)什么是串级控制 单回路PID控制的扩展串级控制的特点 对进入副回路的干扰有很强的抑制能力 提高了系统的工作频率 减小了系统的时间常数 有一定的自适应能力11第四章 常规控制技术二(4)串级控制的设计 副回路的选择(选择原则) 应使副回路的时间常数小，反应灵敏 应将主要干扰纳入副回路 适当的主副回路工作频率关系。一般wd23wd1 主、副调节器的选择串级计算机控制系统副回路数字算法的设计 按预期的闭环特性设计副调节 微分先行结构的副调节器设计12第四章 常规控制技术二(5) 反馈控制和前馈控制的特点 不变性原理与前馈控制器 前馈控制的几种结构形式 静态前馈控制系统 动态

6、前馈控制系统 前馈反馈控制系统 数字前馈反馈控制算法 数字前馈反馈控制算法步骤 前馈控制的选用原则 前馈串级控制系统13一、过程通道的概念二、数字量(开关量)输入和输出通道n 数字量输入接口三态门缓冲器74LS244n 数字量输出接口 74LS273n 数字量输入通道 结构 信号调理电路 消除机械抖动影响，隔离处理,电平匹配n 数字量输出通道 结构 信号调理电路 小功率直流驱动电路，继电器输出技术，大功率交流驱动电路第五章 输入输出接口与过程通道(1)14第五章 输入输出接口与过程通道(2)n A/D转换器的主要性能指标n A/D转换器 8位A/D转换器ADC0809 12位A/D转换器AD5

7、74An A/D转换器接口技术 ADC0809与PC总线工控机接口 AD574A与PC总线工控机接口15第五章 输入输出接口与过程通道(3)n 模拟量输入通道的组成 I/V变换 多路转换器 采样保持器 A/D转换器 接口及控制逻辑电路n 模拟量输入通道设计（例子）16第五章 输入输出接口与过程通道(4)n D/A转换器的主要性能指标 分辨率 稳定时间 输出方式n D/A转换器 8位D/A转换器DAC0832 12位D/A转换器DA1210n D/A转换器接口技术 8位DAC0832与PC总线的接口电路 12位DA1210与PC总线的接口电路 17第五章 输入输出接口与过程通道(5)n 模拟量输出通道的结构形式n 单极性和双极性电压输出电路n V/I变换（ 芯片ZF2B20和AD694 ）n 模拟量输出通道设计18第六章 抗干扰技术(1)一、硬件抗干扰技术 u干扰的来源和传播途径u 过程通道抗干扰技术u 系统供电与接地技术19第六章 抗干扰技术(2)一、软件滤波技术n 数字滤波技术 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 惯性滤波 复合数字滤波20第六章 抗干扰技术(3)n开关量的软件抗干扰技术开关量(数字量)信号输入抗干扰措施开关量(数字量)信号输出抗干扰措施n软件冗余技术数据冗余程序冗余n程序运行失常的软件抗干