第一篇：計算機控制課程知識點總結

《計算機控制》知識點總結

第一章 緒論

1.什么是計算機控制系統(tǒng)？它的工作原理是什么?

2.計算機控制系統(tǒng)的組成？畫出組成框圖？

3.計算機控制系統(tǒng)的典型方式有哪些？

4.實時、在線、離線的含義是什么，有什么區(qū)別和聯(lián)系？

第二章 硬件設計

1.什么是接口、過程通道，過程通道有哪些類型？

2.什么是總線，如何分類，并舉例說明常見總線的類型？

3.數(shù)字量輸入通道的結構圖。

4.數(shù)字量輸出通道的結構圖。

5.模擬量輸入通道的結構圖，各部分主要作用是什么？

6.A/D轉換的主要技術指標是什么？逐位逼近和雙積分A/D轉換的原理是什么？

7.模擬量輸出有哪兩種結構形式，各有什么特點？

8.D/A的轉換器的性能指標是什么？了解D/A轉換的原理。

9.什么是干擾？來源有哪些？

10.過程通道的干擾主要有哪兩種形式？

11.什么是串模干擾，串模干擾是如何產(chǎn)生的，克服的方法有哪些？

12.什么是共模干擾，克服共模干擾的方法有哪些？

第三章 基本控制理論

1.2.3.4.數(shù)字控制器的連續(xù)化設計步驟是什么？ 數(shù)字控制器的離散化設計步驟是什么？ 如何使用雙線性變換法、前向差分法、后向差分法進行連續(xù)控制器的離散化？ 數(shù)字PID控制器位置型和增量型控制算法？增量型PID有何優(yōu)點？

5.PID參數(shù)P，I，D的含義是什么？分別對控制性能有何影響？

6.什么叫積分飽和？它是怎么引起的？

7.不完全微分PID和微分先行PID控制的原理是什么？

8.選擇采樣周期需要考察哪些因素？

9.整定PID參數(shù)的方法有哪些？了解其基本原理。

10.什么是最小拍控制器，他包含了幾方面的要求？

11.最小拍無差控制器的基本原理是什么？

12.如何針對典型輸入信號（如階躍信號和、斜坡信號）設計最小拍無差控制器？

13.最小拍控制器的局限性有哪幾個方面？如何設計最小拍有紋波控制器？

14.最小拍無紋波控制器設計的必要條件是什么？基本思路是？

15.史密斯預估控制的原理是什么？

第四章 復雜控制和先進控制

1.畫出串級控制的方框圖，串級控制的優(yōu)點是什么？

2.畫出前饋控制的方框圖，前饋控制的優(yōu)點和缺點是什么？

3.了解數(shù)字串級控制和前饋控制算法的實現(xiàn)步驟。

4.畫出模糊控制器的基本結構，并指出其基本功能

5.模型預測控制的三個基本原理

6.模型預測控制的典型算法有哪幾種

第五章 軟件設計

1.2.3.4.計算機控制系統(tǒng)的軟件設計一般有哪兩種思路，各自優(yōu)缺點是什么？ 測量數(shù)據(jù)的預處理包含哪些步驟？ 系統(tǒng)誤差的定義是什么，有什么特點？ 標度變換的原因是什么？

5.數(shù)字控制的工程實現(xiàn)包含哪些部分？畫出整體框圖。

6.控制器的內(nèi)給定，外給定有何區(qū)別？

7.PID控制器手自動無擾切換如何實現(xiàn)？為什么要實現(xiàn)控制器手自動無擾切換？

8.軟件抗干擾技術有哪些？

9.數(shù)字濾波的方法有哪些？各起什么作用？

第六章 DCS與FCS系統(tǒng)

1.DCS的體系結構分為哪三層？各層的主要功能是什么？

2.分散控制級的主要功能是什么？主要裝置有哪些？

3.集中操作監(jiān)控級的主要功能是什么？主要裝置有哪些？

4.綜合信息管理級主要功能是什么？

5.DCS的功能特點有哪些？存在什么問題？

6.什么是現(xiàn)場總線？

7.FCS對ＤＣＳ的變革體現(xiàn)哪幾個方面？

第七章 系統(tǒng)總體設計

1.計算機控制系統(tǒng)的設計原則是什么？

2.計算機控制系統(tǒng)的設計步驟有哪些？

3.為什么要進行離線仿真和在線調(diào)試？

第二篇：新 計算機控制技術知識點總結

1計算機控制系統(tǒng)就是利用計算機（簡稱工業(yè)控制機）來實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動控制的系統(tǒng)。

1、計算機控制系統(tǒng)的工作原理：1）實時數(shù)據(jù)采集：對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進行檢測和輸入。2）實時控制決策：對采集到的被控量進行分析和處理，并按已定的控制規(guī)律，決定將要采取的控制行為。

3）實時控制輸出：根據(jù)控制決策，適時地對執(zhí)行機構發(fā)出控制信號，完成控制任務。

3工業(yè)PC機(IPC)與PC機的差別：1.將大母板變成通用底板總線插座；

2.將母板分成幾塊PC插件（CPU板、存儲器板等）；3.將普通電源變成工業(yè)電源；4.密封機箱，內(nèi)部正壓送風；5.工業(yè)應用 軟件。

2、一個在線的系統(tǒng)部一定是一個實時系統(tǒng)，但一個實時控制系統(tǒng)必定是在線系統(tǒng)。因為在線采集的數(shù)據(jù)不一定在當時就進行處理。

3、常用的計算機控制系統(tǒng)主機：可編程序控制器（PC）、工控機（IPC）、單片機、DSP、智能調(diào)節(jié)器

4、工業(yè)控制機：（1）硬件組成主機板、內(nèi)部總線和外部總線、人機接口、磁盤系統(tǒng)、通信接口、輸入輸出通道（2）軟件組成 系統(tǒng)軟件包括實時多任務操作系統(tǒng)、引導程序、調(diào)度執(zhí)行程序，Windows等系統(tǒng)軟件。

5、計算機控制系統(tǒng)典型型式

1）操作指導控制系統(tǒng)特點：優(yōu)點是機構簡單，控制靈活和安全。缺點是要由人工操作，速度受到限制，不能控制多個對象。

2）直接數(shù)字控制（DDC）Direct Digital Control系統(tǒng) 特點：閉環(huán)控制，實時性好，可靠性高，可控多個回路。

3）監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCC）Supe rvisory Computer Control

SCC+模擬調(diào)節(jié)器的控制系統(tǒng)SCC+DDC的分級控制系統(tǒng)。

4）集散控制系統(tǒng)（DCS）結構模式為“操作站—控制站—現(xiàn)場儀表”

5）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）結構模式為“操作站—現(xiàn)場總線只能儀表”

6）綜合自動化系統(tǒng) 1計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）2計算機集成過程系統(tǒng)（CIPS）企業(yè)資源信息管理系統(tǒng)（ERP）、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）和生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)（PCS）構成的3層結構，已成為綜合自動化系統(tǒng)的整體解決方案。

6、所謂總線，就是計算機個模塊之間互聯(lián)和傳送信息（指令、地址和數(shù)據(jù)）的一組信號線。以微處理器為核心，總線可以分為內(nèi)部總線和外部總線，而內(nèi)部總線又可以分為片級總線和系統(tǒng)總線。片級總線包括數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線、IIC總線，SPI總線、SCI總線等；系統(tǒng)總線包括ISA總線、EISA總線、VESA總線、PCI總線等；外部總線包括RS—232C、RS—485、IEEE—488、USB等總線。ISA：數(shù)據(jù)線寬度為16位總線，總線時鐘為8MHzEISA：數(shù)據(jù)線寬度為32位總線，總線時鐘為16MHz PCI主要性能：支持10臺外設、總線時鐘頻率33.3MHZ/66MHz、總線寬度32位（5v）/64位（3.3v）。

7、1）小功率輸入調(diào)理電路：采用積分電路消除開關抖動、R—S觸發(fā)器消除開關兩次反跳的方法 2）大功率輸入調(diào)理電路：采用光電耦合器進行隔離8、1）串模干擾：疊加在被測信號上的干擾噪聲。抑制方法：濾波、用雙積分式A/D轉換器、對被測信號進行前置放大或完成模/數(shù)轉換或采取隔離和屏蔽等措施、利用邏輯器件的特性、采用雙絞線作信號引線

2）共模干擾：指模/數(shù)轉換器兩個輸入端上公有的干擾電壓。抑制方法：變壓器隔離、光電隔離、浮地屏蔽、采用儀表放大器提高共模抑制比

3）長線傳輸干擾抑制方法：終端阻抗匹配和始端阻抗匹配

10、數(shù)字控制，就是生產(chǎn)機械根據(jù)數(shù)字計算機輸出的數(shù)字信號，按規(guī)定的工作順序、運動軌跡、運動距離和運動速度等規(guī)律自動完成工作的控制方式。

11、數(shù)字控制器的連續(xù)化設計步驟：1）設計假想的連續(xù)控制器D（s）2)選擇采樣周期T3）將D(s)離散化為D（z）4）設計由計算機實現(xiàn)的控制算法 5）校驗

12、增量式算法與位置式算法相比，具有以下優(yōu)點：

1）增量算法不需要做累加，誤差較小，而位置算法要用到過去的誤差的累加值，容易產(chǎn)生大的累加誤差。

2）增量式算法得出的是空置量的增量，增量誤動作影響小，而位置算

法的輸出時空置量的全量輸出，誤動作影響大

3）采用增量式算法易于實現(xiàn)手動到自動的無沖擊切換

13、PID參數(shù)整定

1）采樣周期的選擇T≤π/WmaxTmin≤T≤TmaxT≥

2)按簡易工程法整定PID參數(shù)

擴充臨屆比例度法擴充響應曲線法：

3)優(yōu)選法

4）試湊法確定PID參數(shù)

14反饋控制：對偏差進行控制，以抵消干擾的影響。前饋控制：按擾動量

進行控制，在控制算法和參數(shù)選擇合適的情況下，可達到很高的精度。

14、HMI（Human Machine Interface）系統(tǒng)必須有幾項基本的能力：

（1）實時資料趨勢顯示（4）警報的產(chǎn)生于記錄

（2）歷史資料趨勢顯示（5）報表的產(chǎn)生于打印

（3）自動記錄資料（6）圖形接口控制

HMI廣義解釋就是“使用者與機器間溝通、傳達及接收信息的一個接口”。

及人機接口。

15、SCADA凡是具有系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集功能的軟件都可成為SCADA軟

件（Supervisor Control And Data Acqusition）SCADA軟件和硬件設備的鏈接方式主要可歸納為3種：

（1）標準通信協(xié)議ARCNET，CAN Bus，Device Net，Lon Work，Modbus，Profibus。SCADA軟件和硬件設備，只要使用相同的通信協(xié)議，就可以直接通信，不需要安裝其它驅(qū)動程序

（2）標準的資料交換接口DDE與OPC 要驅(qū)動

（3）綁定驅(qū)動（Native Driver）標度變換方法: 1線性變換公式 2公式轉換法 3其它標度變換法越限報警處理:

(1)上限報警若xn＞xmax，則上限報警，否則繼續(xù)執(zhí)行原定操作。

(2)下限報警若xn＜xmin，則下限報警，否則繼續(xù)執(zhí)行原定操作。

(3)上下限報警 若xn＞xmax，則上限報警，否則對下式做判別；

xn＜xmin否?若是則下限報警，否則繼續(xù)原定操作。

17、數(shù)字濾波技術：（1）算術平均值法：適用于周期性干擾

（2）中位值濾波法：適用于偶然脈沖干擾

（3）限幅濾波法：適用于偶然脈沖干擾

（4）慣性濾波法：適用于高頻及低頻的干擾信號

18、軟件抗干擾技術包括：

開關量的軟件抗干擾技術數(shù)字濾波技術

指令冗余技術軟件陷阱技術

19、網(wǎng)絡拓撲結構：（1）星形結構（2）環(huán)形結構（3總線型（4）樹形結構

20、信息交換技術：

（1）線路交換：是指通過網(wǎng)絡中的節(jié)點在兩個站之間建立一條專用的物理線路進行數(shù)據(jù)傳送，傳送結束再“拆除”線路。線路交換方式的通信分3步：建立線路，傳送數(shù)據(jù)，拆除線路。線路的利用率低。

（2）報文交換：不需要在兩個站之間建立一條專用線路。如果某站相

發(fā)送一個報文，它把目的站名附加在報文上，然后把報文交個節(jié)點傳送。傳送過程中，節(jié)點接收整個報文，并暫存這個報文，然后發(fā)送到下一個節(jié)點，直到目的站。優(yōu)點：線路的利用率高，可以把一個報文發(fā)送到多個目的站缺點：由于報文要在節(jié)點排隊等待，延長了報文到達目的站的時間。

（3）分組交換：將報文分成若干個報文段，并在每個報文段上附加傳

送時所必須的控制信息，這些報文段經(jīng)不同的路徑分別傳送到目的站后，在拼裝成一個完整的報文。管理報文分組流：數(shù)據(jù)報方法和虛電路方法

21、OSI層次：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層

22、FCS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS，F(xiàn)ieldbus Control System）

5種典型的現(xiàn)場總線：CAN（控制器局域網(wǎng)）、LONWORKS(局部操作

網(wǎng)絡)、PROFIBUS（過程現(xiàn)場總線）、HART（可尋址遠程傳感器數(shù)據(jù)通道）、FF（現(xiàn)場總線基金會）現(xiàn)場總線

23、DCS分布式控制系統(tǒng)（Distributed Conrol System,DCS）也成集散控制

系統(tǒng)。體系結構分3級：第一級為分散過程控制級（通信網(wǎng)絡低速）；第二級為集中操作監(jiān)控級（通信網(wǎng)絡中速）；第三級為綜合信息管理級（通信網(wǎng)絡高速）

24、工業(yè)以太網(wǎng)（Industrial Ethernet），就是應用于工業(yè)自動化領域的以太

網(wǎng)技術。

25、數(shù)字PID控制器的改進

1)積分項的改進：在PID控制器中，積分的作用是消除殘差，為了提高控

制性能，對積分項可采取以下4條改進措施。

1、積分分離

2、抗積分飽和

3、梯形積分

4、消除積分不靈敏區(qū)

2）微分項的改進：

1、不完全微分PID控制算法

2、微分先行PID控制

算式

3）時間最優(yōu)PID控制

4）帶死區(qū)的PID控制算法OSI開放系統(tǒng)互連參考模型 Open System Interconnection

22單極性雙極性電壓輸出電路：

單：Vout1=

雙：Vout2=報文交換（MessageSwitching）的優(yōu)點是線路的利用率高，這是因為許多報文可以分時共享一條結點到結點的線路。并且能把一個報文發(fā)送到多個目的站，只需把這些目的站名附加在報文上。由于報文要在結點排隊等待，延長了報文到達目的站的時間。

第三篇：《計算機控制技術》課程簡介

《計算機控制技術》課程簡介

課程編號：04204055

課程名稱：計算機控制/Computer Control

學分:2

學時：32

開課單位： 電氣信息學院電氣工程系

課程負責人：梁平

先修課程： 自動控制原理，微機原理與接口技術，考核方式： 閉卷考試

主要教材：《計算機控制系統(tǒng)》 李正軍編著 機械工業(yè)出版社2005.1 參考書目：《計算機控制技術》薛弘曄等編著 西安電子科技大學出版社2003.7《微型計算機控制技術》黃一夫主編機械工業(yè)出版社1999.12 課程簡介：

計算機控制課程主要講授如何將計算機技術和自動控制理論應用于工業(yè)生產(chǎn)過程，并設計出所需要的計算機控制系統(tǒng)。

教學內(nèi)容包括計算機控制系統(tǒng)的組成、分類和發(fā)展趨勢，計算機控制系統(tǒng)數(shù)字量、模擬量輸入輸出通道的作用和構成，信號數(shù)字濾波和標度變換的方法以及應用，數(shù)字控制器的連續(xù)化和離散化兩種設計技術，PID算法的數(shù)字實現(xiàn)方法以及應用，計算機控制系統(tǒng)總線技術，計算機控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

通過本課程的學習，使學生獲得計算機控制系統(tǒng)的基本理論和基本應用技術，掌握各種數(shù)字控制技術的基本設計方法，初步具備分析和設計計算機控制系統(tǒng)以及將其應用于生產(chǎn)過程的能力。

起草人：梁平審核人：日期：2011 1

第四篇：微型計算機控制總結

第一章

? 控制：為達到規(guī)定的目標，對元件或系統(tǒng)的工作特性所進行的調(diào)節(jié)或操作。

? 控制系統(tǒng)：是指由控制主體、控制客體和控制媒體組成的具有自身目標和功能的管理系

統(tǒng)。

? 計算機控制系統(tǒng)：是應用計算機參與控制并借助一些輔助部件與被控對象相聯(lián)系，以獲

得一定控制目的而構成的系統(tǒng)。

? 連續(xù)控制系統(tǒng)相比，計算機控制系統(tǒng)具有哪些特點？

? 答：與連續(xù)控制系統(tǒng)相比，計算機控制系統(tǒng)具有以下特點：

(1)計算機控制系統(tǒng)是模擬和數(shù)字的混合系統(tǒng)。

(2)在計算機控制系統(tǒng)中，控制規(guī)律是由計算機通過程序?qū)崿F(xiàn)的（數(shù)字控制器），修改一

個控制規(guī)律，只需修改程序，因此具有很大的靈活性和適應性。

(3)計算機控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)模擬電路不能實現(xiàn)的復雜控制規(guī)律。

(4)計算機控制系統(tǒng)并不是連續(xù)控制的，而是離散控制的。

(5)一個數(shù)字控制器經(jīng)?？梢圆捎梅謺r控制的方式，同時控制多個回路。

(6)采用計算機控制，如分級計算機控制、集散控制系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡等，便于實現(xiàn)控

制與管理一體化，使工業(yè)企業(yè)的自動化程度進一步提

? 計算機控制系統(tǒng)的組成：

硬件組成：計算機主機、操作臺、通用外圍設備、I/O接口與I/O通道、傳感器。

軟件組成：系統(tǒng)軟件，應用軟件。

? 計算機在控制中的典型應用方式：1.操作指導控制系統(tǒng)2.直接數(shù)字控制系統(tǒng)3.監(jiān)督計算

機控制系統(tǒng)4.分級計算機控制系統(tǒng)5.網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。

? 工業(yè)控制機的特點：1.實時性2.高可靠性3.硬件配置的可裝備可擴充性4.可維護性。? 集散控制系統(tǒng)：又稱為以微處理器為基礎的分散型信息綜合控制系統(tǒng)。

? 智能控制系統(tǒng)：所謂智能控制系統(tǒng)就是驅(qū)動自主智能及其以實現(xiàn)其目標而而無需操作人

員干預的自動控制系統(tǒng)。

第二章

? I/O接口電路也簡稱接口電路。它是主機和外圍設備之間交換信息的連接部件。

? I/O通道也稱為過程通道。它是計算機和控制對象之間信息傳送和變換的連接通道。? I/O接口、I/O通道作用：I/O接口和I/O通道都是為實現(xiàn)主機和外圍設備之間信息交換

而設的器件，其功能都是保證主機和外圍設備之間能方便、可靠、高效率的交換信息。? I/O信號的種類：1.數(shù)據(jù)信息（數(shù)據(jù)信息又可分為數(shù)字量、模擬量、開關量和脈沖量）2.狀態(tài)信息3.控制信息。

? 并行通信優(yōu)缺點：其優(yōu)點是傳送速度快、信息率高。

? 全雙工方式：串行接口和外圍設備間除公共地線外，有二根數(shù)據(jù)傳輸線，串行接口可以

同時輸入和輸出數(shù)據(jù)，計算機可同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，這種串行傳送方式就成為全雙工方式。

? 串行通信可分：1.全雙工方式2.半雙工方式3.同步通信4.異步通信。

? I/O控制方式：程序控制方式、中斷控制方式、直接存儲器存取方式。

? 查詢式I/O方式的優(yōu)缺點：從理論上看，查詢式比無條件傳送方式可靠，接口電路簡單，不占用中斷輸入線，同時查詢程序也簡單，易于設計調(diào)試。特別適用于多個按一定規(guī)律順序工作的生產(chǎn)機械或生產(chǎn)過程的控制。

? 中斷控制I/O時應解決的問題：第一、保存現(xiàn)場和恢復現(xiàn)場；第二、正確判斷中斷源；

第三、實時響應；第四、按優(yōu)先權順序處理。

? 中斷優(yōu)先級問題的解決：1.軟件查詢方式2.雛菊鏈法3.專用硬件方式。

? 信號預處理裝置一般包括標度變換器、濾波電路、線性化處理及電參量間的轉換電路等。? 采樣定理：模擬/數(shù)字信號的轉換過程中，當采樣頻率fs.max大于信號中最高頻率fmax的2倍時，即：fs.max>=2fmax,則采樣之后的數(shù)字信號完整地保留了原始信號中的信息，一般取2.56-4倍的信號最大頻率。

? 采樣過程: 是用采樣開關(或采樣單元)將模擬信號按一定時間間隔抽樣成離散模擬信號的過程。

? 串行D／A轉換器的基本工作原理：是先把數(shù)字量轉換成一系列的脈沖，一個脈沖相當

于數(shù)字量的一個單位，再把每一個脈沖變成單位模擬量，然后將所有單位模擬量相加，從而得到和數(shù)字量成正比的總的模擬量輸出。

? D/A轉換器按工作方式分為并行和串型兩種。

? 分辨率：當輸入數(shù)字量變化1時，輸出模擬量變化的大小。

? 穩(wěn)定時間：是D/A轉換器轉換速率的量度，是指D/A轉換器代碼有滿刻度值變化時，其

輸出達到并保持在所給定的百分數(shù)誤差范圍內(nèi)所需要的時間。

? A/D轉化器種類：1.計數(shù)器式A/D轉換器2.雙積分式A/D轉換器3.逐次逼近式A/D轉換

器。

? A/D轉換器的主要技術參數(shù)：1.分辨率2.量程3.轉換精度4.轉換時間5.工作溫度范圍。? 串模干擾是疊加在被測信號上的干擾信號。

? 抑制串模干擾的方法:

1、加輸入濾波器

2、為避免干擾從傳輸導線竄入檢測回路，可采

用帶屏蔽層的雙絞線或同軸電纜連接一次儀表和轉換設備，屏蔽層應良好接地

3、在靠近傳感器位置將被測信號進行前置放大，從而提高回路的信號噪聲比。再利用邏輯器件的特性來抑制干擾。提高閾值電平可抑制低噪聲干擾；采用低速邏輯器件或加電容器降低速度，可以抑制高頻干擾

4、采用數(shù)字濾波技術。

第三章

? 為什么用計算機來實現(xiàn)數(shù)字控制：1.數(shù)字控制器能實現(xiàn)復雜控制規(guī)律的控制2.計算機具

有分時控制能力，可實現(xiàn)多回路控制3.具有靈活性4.采用計算機除實現(xiàn)PID數(shù)字控制外，還能實現(xiàn)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、數(shù)字顯示等其他功能。

? 模擬化設計方法：當系統(tǒng)的采樣頻率足夠高時，采樣系統(tǒng)的特性接近于連續(xù)變化的模擬

系統(tǒng)。

? 離散化方法：

1、差分變換法

2、零階保持器法

3、雙線性變換法。

? PID：利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的系統(tǒng)。

? PID控制：PID控制是一種負反饋控制，特別適用于過程的動態(tài)性能良好而且控制要求

性能不太高的情況。

? PID增量算法：

? 積分整量化誤差：

? 防止積分整量化誤差的方法：1.擴大計算機運算的字長，提高精度計算2.當積分項

KIe(k)??時，積分項單獨累加，直到產(chǎn)生溢出。

? 積分飽和：由于主要是積分項的存在，引起了而PID運算的“飽和”，因此，這種飽和稱

為“積分飽和”。積分飽和增加了系統(tǒng)的調(diào)整時間和超調(diào)量，稱為“飽和效應。

? 不完全微分的PID算法：仿照模擬調(diào)節(jié)器的實際微分調(diào)節(jié)器，加入慣性環(huán)節(jié)，以克服完

全微分的缺點。

? 二自由度PID控制：就是使目標值跟蹤特性為最優(yōu)的PID參數(shù)和使外擾抑制特性最優(yōu)的PID參數(shù)，能分別獨立地進行整定，使兩特性同時達到最優(yōu)。

? PID控制器參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響：1.比例系數(shù)KP對系統(tǒng)性能的影響2.積分時間常數(shù)TI

對系統(tǒng)性能的影響3.微分時間常數(shù)TD 對系統(tǒng)性能的影響。

? 采樣周期：周期性采樣控制系統(tǒng)中兩次采樣之間的時間間隔。

第四章

? 最少拍無差系統(tǒng)：是指在典型的控制輸入信號作用下能在最少幾個采樣周期內(nèi)達到穩(wěn)態(tài)

無靜差的系統(tǒng)。

? 波紋：在采樣點之間的輸出響應可能是波動的，這種波動稱為波紋。

? 振鈴：大林把這種控制量以0.5的采樣頻率振蕩現(xiàn)象

? 怎樣抑制振鈴現(xiàn)象：大林算法提出一種簡單的修正方法，以防止振鈴現(xiàn)象，令數(shù)字控制

器中產(chǎn)生振鈴現(xiàn)象的極點的因子中的z=1就可以消除振鈴現(xiàn)象。

第五章

? 模糊控制器：應用模糊語音變量按照人的思想工作的控制器。

? 論域的確定輸入輸出量化，量化因子定義為Ke?

第六章

? 微型計算機控制系統(tǒng)設計一般可分為以下幾個步驟：系統(tǒng)總體控制方案設計、微型計算

機選擇、控制算法設計、硬件設計、軟件設計、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。

? 軟件的分類：1.系統(tǒng)軟件2.應用軟件

? 應用程序的語言選擇1.機器語言2.匯編語言3.高級語言。

? 動態(tài)濾波

? 靜態(tài)濾波

第七章

? 多微處理機系統(tǒng)：是指一個具有兩個或多個微處理機并能相互進行通信以協(xié)同解決一個

大的給定問題的微機系統(tǒng)。

? 多微處理機控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點：

優(yōu)點：1.有較高的處理速度2.提高系統(tǒng)的可靠性3.系統(tǒng)便于擴充和修改4.實現(xiàn)復雜分散控制和管理一體化5.通過多微處理機實現(xiàn)并行處理，是開發(fā)超級計算機的重要途徑

缺點：1.系統(tǒng)的結構形式和通信方案2.任務分割和開發(fā)并行性問題3.正確處理資源競爭和死鎖問題4.提高系統(tǒng)可靠性和動態(tài)重組問題

? 集散控制系統(tǒng)：它是隨著現(xiàn)代大型工業(yè)生產(chǎn)自動化的發(fā)展和過程控制要求的日益復雜而

產(chǎn)生的綜合控制系統(tǒng)。

? 集散控制系統(tǒng)的優(yōu)點：1.系統(tǒng)具有很高的可靠性2.系統(tǒng)功能全面，可實現(xiàn)控制和管理一

體化3.系統(tǒng)使用、操作方便4.性能、價格比好。

第八章

? 工作可靠性：這是指系統(tǒng)在實際運行和執(zhí)行任務時的可靠性。

? 計算機控制系統(tǒng)的可靠性：在規(guī)定的工作條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，該系統(tǒng)正確完成規(guī)定

功能的能力。

? 固有可靠性：由這一過程所決定的可靠性是系統(tǒng)的內(nèi)在可靠性，稱為系統(tǒng)的固有可靠性。? 提高系統(tǒng)可靠性的途徑：1.改進元、部件的可靠性2.降低使用應力水準3.簡化系統(tǒng)結構

4.采用冗余設計5.是高維護技術。

? 常見的耦合方式：阻容耦合、磁耦合、靜電耦合。

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第五篇：微型計算機控制總結

典型計算機控制系統(tǒng)組成：通用外圍設備、主機及操作臺、I/O接口電路、I/O通道、信號檢測及變換、被控對象。

計算機控制系統(tǒng)特點：1）在結構上常規(guī)連續(xù)系統(tǒng)中均使用模擬部件而計算機控制系統(tǒng)是模擬和數(shù)字部件的混合系統(tǒng)2）連續(xù)系統(tǒng)中各處信號均為連續(xù)模擬信號，計算機系統(tǒng)中還有離散模擬、離散數(shù)字等多種信號形式3）計算機系統(tǒng)包含連續(xù)信號和數(shù)字信號需采用專門的理論來分析和設計4）計算機系統(tǒng)中控制規(guī)律用軟件實現(xiàn)使系統(tǒng)具有很大靈活性和適應性

5）計算機控制系統(tǒng)中，一個控制器經(jīng)?？刹捎梅謺r控制的方式而同時控制多個回路6）采用計算機控制便于實現(xiàn)控制和管理一體化，使工業(yè)企業(yè)的自動化程度進一步提高。

計算機在控制中的典型應用方式：1）操作指導控制系統(tǒng)2）直接數(shù)字控制系統(tǒng)3）監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)4）分級計算機控制系統(tǒng)

I/O接口電路是主機與外圍設備之間交換信息的連接部件。必要性：1）解決主機CPU和外圍設備之間的時序配合和通信聯(lián)絡問題2）解決CPU和外圍設備之間的數(shù)據(jù)格式轉換和匹配問題3)解決CPU的負載能力和外圍設備端口選擇問題

I/O通道：是計算機和控制對象之間信息傳送和變換的連接通道。I/O信號的種類：數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息、控制信息三類。數(shù)據(jù)信息：是主機和外圍設備交換的基本信息。分為：數(shù)字量、模擬量、開關量、脈沖量。狀態(tài)信息：外圍設備通過接口向CPU提供的反映外圍設備所處的工作狀態(tài)的信息。控制信息：CPU通過接口傳送給外圍設備的。

計算機和外部的通信方式：1并行通信2串行通信1）全雙工方式2）半雙工方式3）同步通信4）異步通信

三種 I/O控制方式：程序控制方式、中斷控制方式、直接存儲器存取方式

程序控制I/O方式：CPU和外圍設備之間的信息傳送，實在程序控制下進行的。

中斷控制I/O方式：當外圍設備需要請求服務時，向CPU發(fā)出中斷請求，CPU響應外圍設備中斷，停止執(zhí)行當前程序，轉去執(zhí)行一個外圍設備服務的程序，中斷處理完畢，CPU又返回來執(zhí)行原來的程序。

直接存儲器存取方式：不經(jīng)CPU，而在外設和存儲器之間直接高速交換數(shù)據(jù)

I/O接口的編址方式：1）I/O接口與存儲器統(tǒng)一編址2）I/O接口獨立編址

I/O通道的主要任務是將由檢測器件測取的各種參量變換成計算機所能接收的信息形式送入計算機。

I/O通道分為：模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、數(shù)字量輸入通道、數(shù)字量輸出通道。模擬量輸入通道組成：信號處理裝置、采樣單元、采樣保持器、數(shù)據(jù)放大器、A/D轉換器和控制電路等部分。

為什么加采樣保持器：A/D轉換器將模擬信號轉換成數(shù)字量需要一定時間，完成一次A/D轉換所需時間稱為孔徑時間，對隨時間變化的模擬信號來說孔徑時間決定了每一個采樣時刻的最大轉換誤差。對于一定的轉換時間tA/D,誤差的百分數(shù)和信號頻率成正比，為確保A/D轉換的精度必須限制信號的頻率范圍。如被采樣模擬信號的變化頻率相對于A/D轉換器的轉換速度來說是較高的話，為了保證轉換精度就要在A/D轉換之前加上采樣保持電路使在A/D轉換期間保持輸入模擬信號不變。

采樣保持電路組成：輸入緩沖放大器A1、模擬開關AS、模擬信號存儲電容Ch、輸出緩沖放大器A2

采樣過程：是用采樣開關將模擬信號按一定時間間隔抽樣成離散模擬信號的過程

量化過程：用一組數(shù)碼來逼近離散模擬信號的幅值，將其轉換成數(shù)字信號

模擬量輸出通道組成：D/A轉換器、輸出保持器、多路切換開關、低通濾波電路和功放電路

進入I/O通道的干擾：串模干擾、共模干擾。串模干擾抑制方法：1）加輸入濾波器2）

為避免干擾從傳輸導線竄入檢測回路，采用帶屏蔽層的雙絞線或同軸電纜連接一次儀表和轉換設備，屏蔽層應良好接地3）在靠近傳感器位置將被測信號前置放大，從而提高回路的信號噪音比，再利用邏輯器件的特性來抑制干擾4）采用數(shù)字濾波技術。共模抑制干擾方法;1)采用共模抑制比高的、雙端輸入的運算放大器作被測信號的前置放大器，將有用的測量信號放大，使干擾信號受到抑制2）采用光耦合器或隔離變壓器把各種模擬負載和數(shù)字信號源隔離開來，也就是把模擬地和數(shù)字地斷開3)采用隔離放大器

離散化方法;差分變換法、零階保持器法、雙線性變換法。為什么加零階保持器：由于計算機只能處理離散數(shù)字信號，因此輸入信號必須經(jīng)A/D轉換器對e（t）進行采樣得到e?（t），然后需經(jīng)過保持器H（s）將此離散信號變成近似e（t）的信號eh（t)，即eh（t)才等效于e（t），才能加到D（s）上去，所以D（z）近似D（s）求Z變換表達式時，應包括H（s）在內(nèi)。

增量式PID控制算法與位置式PID控制算法比較有哪些優(yōu)點：1）位置式算法每次輸出與整個過去狀態(tài)有關，容易產(chǎn)生較大積累誤差，而增量式中只需計算增量，算式中不需要累加，對控制量計算的影響較小，獲得比較好的控制效果2）由于計算機只輸出控制增量，所以誤動作時影響小，且必要時可用邏輯判斷的方法去掉，對系統(tǒng)安全運行有利3）手動——自動切換時沖擊比較小

積分整量化誤差產(chǎn)生原因：在PID增量式算法中，積分項為Kie（k）。當采樣周期T較小，而積分時間T1較大時，Kie（k）項很可能小于計算機的最低有效位，在運算時被計算機取整而舍掉，從而產(chǎn)生積分整量化誤差。防止方法：1）擴大計算機運算的字長，提高計算精度2）當積分項Kie（k）＜?時，積分項單獨累加，直到產(chǎn)生溢出。

積分飽和原因：在數(shù)字PID控制系統(tǒng)中，當系統(tǒng)開、停或大幅度變動給定值時，系統(tǒng)輸出會出現(xiàn)較大的偏差，經(jīng)過積分項累積后可能使控制量u（k）＞umax或u（k）＜umin，此時，控制量并不能真正取得計算值，而只能取Umax或Umin，從而影響控制效果。由于主要是積分項的存在，引起了PID運算的飽和，因此這種飽和叫積分飽和。積分飽和增加了系統(tǒng)的調(diào)整時間和起調(diào)量，稱為飽和效應，對系統(tǒng)不利。積分飽和的防止方法：積分分離法和遇限削弱積分法。

在許多工業(yè)生產(chǎn)過程中，由于物料或能量傳輸?shù)难舆t，常常存在著純滯后現(xiàn)象。如何消除：

1、史密斯純滯后補償原理

2、帶純滯后補償?shù)臄?shù)字控制器 史密斯純滯后補償原理：與D（s）并接一補償環(huán)節(jié)Gp(s)(1-e??s)，用來補償被控對象中的純滯后部分，這個環(huán)節(jié)稱,為預估器 整個純滯后補償器的傳遞函數(shù)：D(s)?D(s)補償后系統(tǒng)的閉1?D(s)Gp(s)(1?e??s)

環(huán)傳遞函數(shù)：?（s）?D(s)Gp(s)??se 1?D(s)Gp(s)

對最少拍控制系統(tǒng)設計的具體要求如下：準確性要求、快速性要求、穩(wěn)定性要求

大林算法的設計原則：以大林算法為模型的數(shù)字控制器，使閉環(huán)系統(tǒng)的特性為具有時間滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，且滯后時間與被控對象的滯后時間相同。振鈴現(xiàn)象：大林把這種控制量以1/2的采樣頻率振蕩的現(xiàn)象稱為振鈴，這種振蕩一般是衰減的。消除方法：令數(shù)字控制器中產(chǎn)生振鈴現(xiàn)象的極點的因子中的z=1，就可消除振鈴現(xiàn)象。

微型計算機控制系統(tǒng)設計的步驟：系統(tǒng)總體控制方案設計，微型計算機選擇，控制算法設計，硬件設計，軟件設計，系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。

軟件分類：系統(tǒng)軟件和應用軟件。系統(tǒng)軟件分：操作系統(tǒng)、語言加工系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)。

語言加工系統(tǒng)分：編輯程序、編譯程序、連接裝配程序、調(diào)試程序、子程序庫。應用軟件分：控制程序、數(shù)據(jù)采集及處理程序、巡回檢測程序、數(shù)據(jù)管理程序。應用程序的語言選擇：機器語言、匯編語言、高級語言。結構化程序三種基本結構：順序結構，選擇。，循環(huán)。

數(shù)字濾波：數(shù)字濾波是通過一定的計算程序?qū)π盘栕鲾?shù)字化的處理，以減少干擾在信號中的比重。數(shù)字濾波的算法分：算術平均值濾波、中值濾波、一階滯后濾波、程序判斷濾波。

線性化處理：在計算機控制系統(tǒng)中需要對一些非線性關系進行處理，通過一定的數(shù)據(jù)處理程序?qū)⒎蔷€性關系轉化為線性關系。

多微處理機控制系統(tǒng)的定義：多機系統(tǒng)泛指多微處理器系統(tǒng)和多計算機系統(tǒng)。所謂多微處理機控制系統(tǒng)是指一個具有兩個或多個微處理機并能相互進行通信以協(xié)同解決一個大的給定問題的微機系統(tǒng)。

多微處理機控制系統(tǒng)的優(yōu)點：1）有較高的處理速度2）提高系統(tǒng)的可靠性3）系統(tǒng)便于擴充和修改4）實現(xiàn)復雜分散控制和管理一體化5）通過多微處理機實現(xiàn)并行處理，是開發(fā)超級計算機的重要途徑。

多微處理機控制系統(tǒng)中應解決的問題：1）系統(tǒng)的結構形式和通信方案2）任務分割和開發(fā)并行性問題3）正確處理資源競爭和死鎖問題4）提高系統(tǒng)可靠性和動態(tài)重組問題。

多微處理機控制系統(tǒng)的結構形式：緊耦合系統(tǒng)、松耦合系統(tǒng)和分級結構系統(tǒng)

緊耦合系統(tǒng)：耦合系統(tǒng)是指通過電信號連接在一起的系統(tǒng)，或者說是一個共享公共硬件資源的系統(tǒng)。緊耦合多處理機是通過一個共享的高速主存來實現(xiàn)處理機間更緊密的聯(lián)系，各微處理機之間可在指令一級上實現(xiàn)并行處理。松耦合系統(tǒng)：每個微處理機有一個大容量的局部存儲器，不同計算機間通信是通過一個消息傳送系統(tǒng)交換消息來實現(xiàn)的。這種耦合程度很松，任務之間的交互作用很小，通常把它看成是一個分部系統(tǒng)。分級結構系統(tǒng)：分級結構呈樹狀結構，在這類結構中，各微處理機之間存在著較明顯的層次關系

數(shù)據(jù)通信的四種方式：1）總線連接的通信方式2）調(diào)制-解調(diào)連接的通信方式3）用過程輸入/輸出裝置連接的通信方式4）高速數(shù)據(jù)通道連接的通信方式。

內(nèi)部總線：又稱微型計算機總線，用于計算機系統(tǒng)內(nèi)部模塊與模塊之間進行通信的總線。外部總線：又稱通信總線，是用于計算機系統(tǒng)與系統(tǒng)之間或計算機系統(tǒng)與設備之間進行通信的總線。

總線優(yōu)先級控制方法：

1、串聯(lián)總線優(yōu)先級控制

2、并聯(lián)總線優(yōu)先級控制

集散控制系統(tǒng)組成：監(jiān)督計算機、高速數(shù)據(jù)通道、CRT操作站、數(shù)據(jù)采集器、基本控制器。