控制用计算机系统

第七章控制用计算机系统*计算机运算速度的选择

·整个控制系统所需的计算工作量

·系统采用的采样周期

·计算机的指令系统

·硬件的支持。

*计算机字长的确定

·计算机字长应与A/D的字长相协调

（1）控制用计算机运算速度及字长的选取原则

·考虑信号的动态范围

若计算机的字长为n，则应有

（2）掌握A/D、D/A变换器主要技术指标要求的含义，以及主要性能指标（主要是字长、精度以及变换速率）的选取方法※D/A转换器的主要性能

·精度精度是反映实际输出与理想数学模型输出信号接近的程度。

·分辨率分辨率可定义为当输入数字量发生单位数码变化时输出模拟量的变化量。

分辨率与精度是不同的两个概念，原理上两者无直接关系

·转换时间

·D/A转换器字长的选择，

由其后的执行机构的动态范围来选定。

※A/D转换器的主要性能指标·精度指对应一个给定的数字量的实际模拟量输入与理论模拟量输入接近的程度。

·分辨率A/D转换器的分辨率是指输出数字量对输入模拟量变化的分辨能力，

·转换时间从A/D转换的启动信号加入时起，到获得数字输出信号（与输入信号对应之值）为止，所需的时间称为A/D转换时间。该时间的倒数称为转换速率

·A/D转换器的选择·A/D转换器的选择

·A/D转换器的精度与传感器的精度有关，一般比传感器的精度高一个数量级；

·A/D转换器的转换速率还与系统的频带有关，

·根据输入模拟信号的动态范围可以选择A/D转换器位数

※采样信号的调理一般采样信号需要进行一定的变换才能达到计算机输入要求的范围，继而输入到计算机内，以供控制算法使用。采样信号的变换在这里主要指对测试信号的调整。3）掌握实时控制算法编程方法，特别是在实现差分方程算法时，能将控制算法正确地分成算法I（前台算法）及算法II（后台算法），同时要了解控制算法编排时比例因子配置的一般原则，会对简单算法完成比例因子的配置。※控制算法差分方程的实现：控制算法设计中减少计算时延的方法※比例因子配置及限幅保护采用定点数运算，参加计算的数据及所得结果的绝对值均小于1或在给定的范围内（依给定的小数点而定）。

必须对每个参与运算的物理量配置一定的比例因子。

·比例因子配置的一般原则：

1)各支路信号不上溢。若有溢出，则采用溢出保护措施。

2)减少动态信号的下溢值。

3)为提高运算速度，采用2的整次幂来放大或衰减信号幅值。

4)配置比例因子前后，支路的增益与总的传递特性保持不变。

5)A/D和D/A比例因子

6)当控制器增益大于1，即有

|D（z）|=K*|D1（z）|>1，(K>1且|D1（z）|<1)4)实时控制系统中采样周期的选取※采样周期对系统性能的影响

·对系统稳定性能的影响

·丢失采样信息的影响

。

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·采样周期与系统抑制干扰能力的关系

*计算机控制系统抑制干扰的能力不如连续系统

*把干扰所引起的偏差达到最大允许值时的采样周期定为允许的最大采样周期。

·系统输出平滑性与采样周期

若系统的阶跃响应是非周期的，

若系统的阶跃响应是振荡的，*零阶保持器引入的相位延迟,降低系统稳定性。·计算机字长与采样周期

当采样周期趋于小时，由于字长有限所产生的量化误差反会增大。

·计算机的工作负荷与采样周期

当计算机的速度及计算任务确定后，采样间隔就要受到一定限制。※常用选取采样频率的经验规则总的原则是：在满足系统性能要求的前提下，尽量选取较大的采样周期（即较低的采样频率），以降低系统成本。)2．理解的内容

（1）计算机控制系统的基本组成，每个组成部分的具体功用以及对计算机系统的一般要求。

（2）计算机控制系统实