微型计算机控制技术知识点总结.doc

1. 计算机控制系统的组成：可分为硬件（计算机主机、输入输出接口、I/O通道、传感器及变送器、执行机构、人机联系设备、网络通信接口等）和软件（系统软件、应用软件）两大部分
2. 计算机控制系统的典型形式有哪些？答：（1）操作指导控制系统（2）直接数字控制系统（DDS）（3）监督控制系统（SCC）（4）分散控制系统（DCS）（5）现场总线控制系统（FCS）
3. 工业控制机的特点如下：（1）可靠性高和可维修性好（2）环境适应性强（3）控制的实时性好（4）过程输入输出通道配套较好（5）丰富的软件（6）系统扩充性好（7）具有冗余性
4. 过程通道是计算机与生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。数字量输入通道：输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路。数字量输出通道：输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路。模拟量输入通道完成模拟量的采集并转换成数字量送入计算机的任务。I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑等。模拟量输出通道把计算机输出的数字量转换成模拟电压或电流信号，以便驱动相应的执行机构。接口电路、D/A转换器、V/I变换。模拟量输出通道的结构形式：（1）一个通路设置一个数模转换器的形式：转换速度快、工作可靠，用来多个D/A转换器（2）多个通路共用一个数模转换器的形式：节省了D/A转换器，只适用于通路数量多且速度要求不高的场合，可靠性较差。
5. A/D转换器（1）逐次次逼近式：转换时间短，抗干扰能力较差（2）双斜积分式：转换时间长，抗干扰能力较强。A/D转换器接口技术：A/D转换器通常都有三态数据输出缓冲器，允许A/D转换器直接同系统总线相连接，也可通过通用并行接口芯片实现。
6. D/A转换器：输入寄存器、DAC寄存器、D/A转换器、相应的选通控制逻辑。主要技术指标：分辨率、建立时间、线性误差。D/A转换器接口技术：D/A转换芯片、运算放大器、地址译码电路组成。
7. 过程通道的抗干扰措施 （1）串模干扰及其抑制方法：串模干扰是叠加在被测信号上的干扰信号。抑制串模干扰的方法应从干扰信号的性质和来源入手1）加输入滤波器。2)为避免干扰从传输导线窜入检测回路，可采用带屏蔽层的双绞线或同轴电缆连接一次仪表和转换设备，屏蔽层应良好接地。3)在靠近传感器位置将被测信号进行前置放大，从而提高回路的信号噪声比。4)利用逻辑器件的特性来抑制干扰。提高阈值电平可抑制低噪声干扰；采用低速逻辑器件或加电容器降低速度，可以抑制高频干扰。（2）共模干扰及其抑制方法：共模干扰是指同时加到计算机控制系统两个输入端上的公有的干扰电压。1）变压器隔离：利用变压器吧模拟信号电路与数字信号电路隔离开2）光电隔离3）浮地屏蔽4）采用仪表放大器提高共模抑制比。（3）长线传输干扰及其抑制方法：1）终端匹配2）始端匹配
8. 什么是数字PID位置控制算法和增量型控制算法？试比较它们的优缺点。
答：数字PID位置控制算法的数学表达式为：
数字PID增量型控制算法的数学表达式为：
数字PID算法的比较如下：（1）增量型算法不需要做累加，控制量增量的确定仅与最近几次误差采样值有关，计算误差对控制量的计算影响较小。而位置型的算法要用到过去的误差的累加值，容易产生大的累加误差。（2）增量型算法得出的是控制量的增量；而位置型算法得到的控制两的全量输出，误动作影响很大。（3）采用增量型算法，易于实现手动到自动的无冲击切换。
9.数字控制器的模拟化设计步骤： （1）设计近似认为的模拟控制器D（S）（2）选择采样周期T（3）将D（S）离散化为D（Z）（4）设计由计算机实现的控制算法（5）校验
10. PID控制器的参数整定：（1）凑试法：(1 只整定比例部分，将比例系数由小变大直至反应快，超调小的曲线；(2 若（1步不能满足设计要求（静差），加入积分环节，将积分时间 由较大值开始调整，并将（1步得到的比例系数调味原来的 左右，见效 直至静差消除；(3若动态过程性能不好，先置微分时间 为0，然后增大至其满意的结果。（2）实验经验法：1）扩充临界比例度法：（1）选择采样周期为被控对象纯滞后的以下；（2）用选定的采样周期使系统工作。去掉积分和微分作用，减小比例度直至系统发生等幅振荡。记下此时的临界比例度与临界振荡周期；（3）选择控制度，以模拟调节器为基准，将DDC的控制效果与之比较（4）根据选定的控制度查表求得的值。2）扩充响应曲线法：（1）数字控制器不接入控制系统中，手动将被调量稳定在给定值附近，突然改变给定植，给对象一个阶跃信号；（2）用记录仪表记录被调量在节约输入下的整个变化过程的曲线（3）在曲线最大斜率处作切线，求得滞后时间，被控对象时间参数以及它们的比值。查表得到的值。3）归一参数整定
11. PID控制器的三个参数对系统性能的影响：系数为比例系数，提高系数可以减小偏差，但永远不会使偏差减小到零，而且无止境地提高系数最终将导致系统不稳定。比例调节可以保证系统的快速性。
系数为积分常数，越大积分作用越弱，积分调节器的突出优点是，只要被调量存在偏差，其输出的调节作用便随时间不断加强，直到偏差为零。在被调量的偏差消除后，由于积分规律的特点，输出将停留在新的位置而不回复原位，因而能保持静差为零。但单纯的积分也有弱点，其动作过于迟缓，因而在改善静态品质的同时，往往使调节的动态品质变坏，过渡过程时间加长。积分调节可以消除静差，提高控制精度。
系数为微分常数，越大微分作用越强。微分调节主要用来加快系统的相应速度，减小超调，克服振荡，消除系统惯性的影响。

12. 数字控制器的直接设计：（1）根据系统性能的指标要求和其他约束条件确定所需的闭环脉冲传递函数（2）根据式求出广义对象的脉冲传递函数（3）根据式求得数字控制器的脉冲传递函数（4）根据求取控制器算法的递推形式

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