计算机控制技术复习总结

计算机控制技术简答1、计算机控制系统组成框图:通常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、计算机控制系统分类直接数字控制（DirectDigitalControl,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,系统经计算机组成了闭环。优点:一台计算机能够替换多个模拟调整器,它利用了计算机分时能力。操作指导控制系统（DataProcessingSystem,DPS）。原理:计算机只是对系统过程参数进行搜集、加工处理,然后输出数据。特点:由操作人员（或别控制装置）依据测量结果来改变设定值或者进行必需操作。优点:一台计算机可替换大量常规显示和统计仪表,从而对整个生产过程进行集中监视,可得到更正确结果,对指导生产过程有利。计算机监督控制（SupervisoryComputerControl,SCC）系统。原理:计算机根据描述生产过程数学模型计算出最好给定值后,送给模拟调整器或DDC计算机,并由模拟调整器或DDC计算机控制生产过程。特点:SCC+模拟调整器控制系统:搜集检测信号及管理命令,根据一定数学模型进行计算,把给定值输出到模拟调整器中。此给定值在模拟调整器中与检测值进行比较后,其“偏差值”经模拟调整器计算后输出到实施机构中,以达成调整生产过程目。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+模拟调整器控制系统中SCC一样,用来计算最好给定值;给定值是计算得到,以确保系统在最优工作状态下运行,其控制规律能够改变,使用起来愈加灵活。优点:依据工作状态改变,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基础,用于直接控制生产过程。特点:基础上属于DDC系统形式,但工作任务由各工作站来完成,局部故障不会影响整个系统工作。优点:该系统通用性强、组态灵活、控制功效完善、数据处理方便、调试方便、运行安全可靠,能够适应工业生产过程多个需要。计算机集成制造系统（ComputerIntegratedManufacturingSystem,CIMS）。原理:CIMS采取多任务分层体系结构,其基础控制思想是递阶控制。特点:越是处于高层单元,对系统性能影响范围就越广,决议周期比低层单元长,极难进行定量公式化描述。优点:在递阶结构中,各级分担不一样工作,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,要求生产连续性,所以对设备可靠性要求较高。（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、报警和管理,并依据优先等级立刻地响应。（3）生产过程连接。工业计算机拥有专用借口,能够经过远程通信线路与控制机等设备进行交互。（4）环境适应性。通常情况下,工业计算机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。行列式键盘---定时扫描法如图所表示,采取8255端口组成4×8矩阵键盘定时扫描法工作过程:（1）定时扫描键盘,判定是否有键按下（2）消除按键抖动（3）求按键键值（4）等候按键释放5、常见数字滤波器有哪多个,各自优缺点程序判定滤波优点:这是依据实践经验数据取得。缺点:detE确定不太灵活,因为不能依据现场情况不停更换新值,不能反应采样点数大于3各采样值受干扰情况中值滤波优点:对于克服偶然原因引发波动干扰,或者采样器本身不稳定所引发脉动干扰较为有效缺点:只适适用于物理改变相对较缓慢工作场所算数平均值滤波优点:对电压、流量等周期脉动参数采样值进行平滑加工,所测数据相对稳定。缺点:不宜用于克服（脉冲性）干扰加权平均值滤波优点:能够依据需要突出信号某一部分,抑制信号另以部分。缺点:滑动平均值滤波优点:对周期性干扰有良好抑制作用平滑度高缺点:灵敏度低,对偶然出现脉冲性干扰抑制作用差,极难消除因为脉冲干扰引发采样值误差,所以不适适用于脉冲干扰比较严重场所低通滤波优点:能够消除高频干扰对测量精度影响缺点:复合数字滤波优点:可用于现有脉动干扰又有脉冲干扰环境缺点: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,是计算机控制系统组成部分,是计算机功效延伸,计算机控制系统多种计算结果必需经由其输出实施。组成:输出通道含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含计算机控制接口、D/A转换器、驱动电路、实施机构等多个部分;开关信号输出通道包含驱动电路和实施机构两部分。7、PWM技术:PWM就是脉冲宽度调制,在频率不变情况下,经过改变输出脉冲宽度（就是脉冲占空比）从而使输出信号平均值（即直流成份）发生改变,达成控制外部对象目。用8253输出周期为1KHZ,占空比为70%PWM波:MOV AL,36HOUT 07H,ALMOV AL,72HOUT 07H,ALMOV AL,0D0HOUT 04H,ALMOV AL,07HOUT 04H,ALMOVAL,58HOUT 05H,ALMOVAL,02HOUT05H,AL程序中,8253控制端口地址、定时器地址分别为07H、04H、05H8、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,对应显示段（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,因为人眼视觉暂留,当扫描显示每一个器件达成一定速度时,人看到每个器件都在显示。9、三相步进电机有哪多个工作方法？每种工作方法特点？单三拍工作方法:每次只能一相绕组通电,通电三次完成一个通电循环。双三拍工作方法: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,双三拍工作方法中,要求电源所提供功率比较大,此种工作方法特点是不轻易失步。六拍工作方法:六拍工作方法就是把单三拍和双三拍结合起来一个工作方法,比单三拍或双三拍步进精度高出一倍。10、什么是次序控制？什么是数字程序控制？数字程序控制方法？次序控制:就是以预先要求好时间或条件为依据,按预先要求好动作次序次序地完成工作自动控制。数字程序控制（数控）:就是计算机依据输入指令和数据,控制生产机械（如多种机床）按要求工作次序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作自动控制。数字程序控制方法: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？比较二者特点？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轨迹上坐标值进行一次比较,看该点在给定轨迹上方还是下方,或者在给定轨迹外面还是里面,从而决定下一步进给方向。数字积分插补法:是在数字积分器基础上建立一个插补法。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,输出脉冲速度改变小,调整方便,在两坐标联动数控机床中利用较为广泛。数字积分器插补法特点:运算速度快、脉冲分配均匀、易于实现坐标联动,利用广泛,缺点是速度调整不够方便,插补精度需要由软件技术来克服。RS232422485优缺点？为何RS485传输距离远？RS-232-C优点:微机系统中最常见串行接口标准,用于实现计算机与计算机之间、计算机与外设之间同时或异步通讯。通讯距离可达15m,传输数据速率可任意调整,最大可达20Kb/s。缺点:①传输速率慢。②传输距离近。③RS-232-C出现了互不兼容25芯连接器。④使用非平衡发送器和接收器,电气性能不佳。⑤接口处各信号间轻易产生电干扰。RS-422优点:要求了差分平衡电气接口,能够在较长距离时显著提升数据传输速率,因为平衡结构性能得到了改善,这种差分平衡结构能够从地线干扰中分离出有效信号,实际上,差分接收器能够区分0.2V以上电位差,能够不受参考电平波动及共模电磁干扰影响。RS-422另一个优点是许可传送线上连接多个接收器。缺点: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芯片,且该电平与TTL电平兼容,可方便与TTL电路连接。RS-485数据最高传输速率为10Mbps,RS-485接口是采取平衡驱动器和差分接收器组合,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忽略了信号地连接,引发共模干扰问题,当网络中共模电压超出一定范围时,会严重影响通信稳定可靠性,甚至损坏接口;RS-485还存在EMI问题,发送驱动器输出信号中共模部分需要一个返回通路,如没有一个低阻返回通道（信号地）,就会以辐射形式返回源端,整个总线就会像一个巨大天线向外辐射电磁波。RS485传输距离远:RS-485采取平衡发送和差分接收,所以含有抑制共模干扰能力。加上总线收发器含有高灵敏度,能检测低至200mV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,能够省掉很多信号线。13、现场总线技术定义及特点？FCS与DCS差异？现场总线是连接智能现场设备和自动化系统数字式、双向传输多分支结构通信网络。现场总线特点:①数字信号完全替换4～20mA模拟信号。②基础过程控制、报警和计算功效等完全分布在现场完成。③使设备增加非控制信息,如自诊疗信息、组态信息及赔偿信息等。④实现现场管理和控制统一。⑤真正实现系统开放性、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,系统性能全方面提升,信号传输可靠性和精度提升,真正实现全分散、全数字化控制网络,用户一直拥有系统集成权。计算题1、已知广义被控对象为其中,T=1s。期望闭环脉冲传输函数中时间常数取为Tc=0.5s,应用达林算法确定数字控制器。解:广义对象脉冲传输函数为闭环系统理想脉冲传输函数为得达林控制器以下2、已知广义被控对象为其中,T=1s。期望闭环脉冲传输函数中时间常数取为Tc=0.5s,应用史密斯预估器方法确定数字控制器。解:不含纯滞后广义对象脉冲传输函数为广义对象脉冲传输函数为不考虑纯滞后,闭环系统理想脉冲传输函数为,进而求得于是得史密斯预估器以下3已知求解:4、已知广义被控对象:,给定T=1s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