第一篇：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)-教學(xué)大綱-10版

研究生課程教學(xué)大綱

本課程是機(jī)械電子工程專業(yè)碩士研究生的學(xué)位課。

課程目的和任務(wù)是使學(xué)生在已學(xué)控制工程基礎(chǔ)即經(jīng)典控制理論、微機(jī)原理及接口技術(shù)等課的基礎(chǔ)上，初步了解計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展概況，掌握數(shù)字控制技術(shù)的設(shè)計(jì)理論及方法。使學(xué)生掌握線性離散控制系統(tǒng)的z變換分析法、連續(xù)控制系統(tǒng)及其控制規(guī)律的離散化，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的模擬化設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的離散化設(shè)計(jì)及數(shù)字控制器的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法。并能綜合應(yīng)用所學(xué)到的基本概念、基本知識(shí)和基本方法，緊密結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)典型機(jī)電液控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字控制技術(shù)的應(yīng)用。課程要求學(xué)生能夠進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通和靈活運(yùn)用的能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。學(xué)生除認(rèn)真參加課堂學(xué)習(xí)、課堂交流討論外，還必須借助參考資料進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠?xùn)練，消化吸收和拓展課程內(nèi)容；必須通過實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化對(duì)“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”的感性認(rèn)識(shí)，鍛煉運(yùn)用理論知識(shí)分析問題和解決問題的能力。

課程主要內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配：

第一章 緒論2學(xué)時(shí)

1.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的地位、作用和任務(wù)

2.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成3.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類

4.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的研究課題和發(fā)展方向

第二章 線性離散系統(tǒng)（采樣控制系統(tǒng)）的z變換分析法6學(xué)時(shí)

1.線性離散系統(tǒng)、采樣定理、保持器及差分方程概念

2.z變換、性質(zhì)和定理

3.z反變換原理

4.用z變換求解差分方程的方法

5.離散系統(tǒng)的z傳遞函數(shù)的求法

6.線性離散系統(tǒng)分析（穩(wěn)定性分析和穩(wěn)態(tài)誤差分析）

第三章 數(shù)字程序控制技術(shù)4學(xué)時(shí)

1.數(shù)字程序控制方式

2.插補(bǔ)原理：直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)

3.步進(jìn)電機(jī)工作原理

第四章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的模擬化設(shè)計(jì)4學(xué)時(shí)

1.數(shù)字控制器模擬化設(shè)計(jì)步驟

2.數(shù)字PID控制器的設(shè)計(jì)方法和改進(jìn)方法

3.了解數(shù)字PID控制器參數(shù)的整定方法

第五章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的離散化設(shè)計(jì)8學(xué)時(shí)

1.數(shù)字控制器離散化設(shè)計(jì)步驟

2.最少拍控制器和最少拍無波紋控制器的設(shè)計(jì)方法

3.了解純滯后控制方法（大林算法及史密施估計(jì)）

第六章 控制系統(tǒng)難點(diǎn)解析及Matlab仿真軟件介紹（自學(xué)）2+2學(xué)時(shí)

第七章 數(shù)字控制器的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)及設(shè)計(jì)實(shí)例（自學(xué)）4學(xué)時(shí)

1.數(shù)字控制器的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法（直接、串聯(lián)、并聯(lián)程序）

2.設(shè)計(jì)實(shí)例分析

第二篇：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)大綱201003

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程教學(xué)大綱

英文名稱：Computer contrl technology

課程代碼：179003105 課程類別：公共類課程（）學(xué)科類課程（）專業(yè)必修課（√）專業(yè)選修課（）其他（）

學(xué) 分： 3.5學(xué)分

總 學(xué) 時(shí)： 60 其中實(shí)踐學(xué)時(shí)： 8 授課對(duì)象： 電氣類專業(yè)本科

先修課程：自動(dòng)控制原理 微機(jī)原理 單片機(jī)原理等

一、課程目的與任務(wù)

本課程主要學(xué)習(xí)微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)成及分類，微型機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。講述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中工程的設(shè)計(jì)與控制過程設(shè)計(jì)，過程量I/O通道的構(gòu)成原理及系統(tǒng)軟硬件實(shí)現(xiàn)的方法，數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)法、直接數(shù)字設(shè)計(jì)法，以及認(rèn)識(shí)了解DCS和FCS系統(tǒng)等。

本課程旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握微型計(jì)算機(jī)控制的基本概念，掌握微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本分析方法和設(shè)計(jì)方法。要求學(xué)生從理論上掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理及應(yīng)用，為學(xué)生提供有效地分析和設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)所需的必要的洞察力、知識(shí)和理解力。在實(shí)踐過程中能利用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決控制系統(tǒng)中的實(shí)際問題。通過該課程的學(xué)習(xí)能獨(dú)立承擔(dān)和開展計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)方面的研究工作。

二、教學(xué)基本要求

通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)了解計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用前景。理解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成。掌握一些最基本的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分析方法、較簡單的軟硬件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

三、教學(xué)內(nèi)容（按章、節(jié)、目三個(gè)層次詳細(xì)編寫，含具體要求、重難點(diǎn)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配）1 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述（4學(xué)時(shí)）

1.1微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成（1學(xué)時(shí)）1.2微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類（1學(xué)時(shí)）

1.3 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況與趨勢(shì)（1學(xué)時(shí)）1.4 控制裝置種類（1學(xué)時(shí)）

重點(diǎn) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類，工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 難點(diǎn) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類 輸入/輸出通道及接口技術(shù)（14學(xué)時(shí)）

2.1 數(shù)字量輸入輸出通道及接口技術(shù)（2學(xué)時(shí)）2.2 模擬量輸入通道接口技術(shù)（6學(xué)時(shí)）2.2.1 多路開關(guān)及采樣保持器（2學(xué)時(shí)）

2.2.2 A/D轉(zhuǎn)換器與接口技術(shù)（4學(xué)時(shí)）2.3 模擬量輸出通道接口技術(shù)（4學(xué)時(shí)）2.3.1 模擬量輸出通道結(jié)構(gòu)形式（2學(xué)時(shí)）2.3.2 D/A轉(zhuǎn)換器與接口技術(shù)（2學(xué)時(shí)）2.4 硬件抗干擾技術(shù)（2學(xué)時(shí)）

重點(diǎn)

數(shù)字量輸入輸出通道及接口，模擬量輸入通道，多路轉(zhuǎn)換器,S/H器，ADC0809,AD574A,A/D轉(zhuǎn)換接口及編程，D/A轉(zhuǎn)換及接口，硬件抗干擾措施 難點(diǎn) A/D轉(zhuǎn)換接口及編程，D/A轉(zhuǎn)換及接口順序控制與數(shù)字控制技術(shù)（6學(xué)時(shí)）3.1 順序控制技術(shù)（1學(xué)時(shí)）3.2 數(shù)字程序控制技術(shù)（5學(xué)時(shí)）3.2.1 數(shù)字程序控制基礎(chǔ)（1學(xué)時(shí)）3.2.2 逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理（2學(xué)時(shí)）3.2.3 步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)（2學(xué)時(shí)）

重點(diǎn) 數(shù)字程序控制原理，直線插補(bǔ)算法，圓弧插補(bǔ)算法，步機(jī)電機(jī)工作原理，步進(jìn)電機(jī)計(jì)算機(jī)控制

難點(diǎn) 逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)算法，步進(jìn)電機(jī)計(jì)算機(jī)控制方法 4.控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)（4學(xué)時(shí)）4.1 測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)（1學(xué)時(shí)）4.2 量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換和標(biāo)度變換（1學(xué)時(shí)）

4.3 數(shù)字濾波技術(shù)（2學(xué)時(shí)）

重點(diǎn) 系統(tǒng)誤差處理方法，量程轉(zhuǎn)換，標(biāo)度變換，常用數(shù)字濾波方法 難點(diǎn) 標(biāo)度變換，常用數(shù)字濾波方法 5數(shù)字PID及其算法（10學(xué)時(shí)）

5.1 PID算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn)（2學(xué)時(shí)）5.2 數(shù)字PID調(diào)節(jié)中的幾個(gè)實(shí)際問題（2學(xué)時(shí)）

5.3 幾種發(fā)展的PID算法（4學(xué)時(shí)）

5.4 PID參數(shù)的整定方法（2學(xué)時(shí)）

重點(diǎn) 數(shù)字控制器模擬化設(shè)計(jì)方法，數(shù)字PID控制算法，改進(jìn)的數(shù)字PID控制器設(shè)計(jì)，數(shù)字PID參數(shù)整定方法

難點(diǎn) 數(shù)字PID控制算法及其改進(jìn)，PID參數(shù)整定

6直接數(shù)字控制極其算法（10學(xué)時(shí)）6.1 最少拍隨動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（4學(xué)時(shí)）6.2 最少拍無波紋隨動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）

6.3大林算法（2學(xué)時(shí)）

6.4 數(shù)字控制器在微機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的方法（2學(xué)時(shí)）

重點(diǎn) 數(shù)字控制器離散化設(shè)計(jì)方法，最少拍有紋波控制，最少拍無紋波控制，大林算法 難點(diǎn) 最少拍有紋波控制，最少拍無紋波控制 微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（4學(xué)時(shí)）

7.1 微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及步驟（2學(xué)時(shí)）

7.2 微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例（2學(xué)時(shí)）重點(diǎn) 微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟及應(yīng)用

難點(diǎn) 微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟及應(yīng)用

四、推薦教材或參考書目

（一）推薦教材：

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第2版）.顧德英主編.北京郵電大學(xué)出版社.2007年

（二）參考書目：

微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第1版）潘新民，王燕芳編著.高等教育出版社.2001年 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第1版）于海生編著.機(jī)械工業(yè)出版社.2007年

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第1版）薛弘曄 劉原編著 西安電子科技大學(xué)出版社.2003年 大綱撰寫人：喻曉紅 系（教研室）意見： 學(xué)院學(xué)術(shù)委員會(huì)意見：（簽字）

學(xué)院審核：（簽字、蓋章）年 月 日

第三篇：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程綜述

09熱工一班姚躍輝200910610118

計(jì)算機(jī)控制是自動(dòng)控制理論與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一門新興學(xué)科，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的。自動(dòng)控制技術(shù)在許多工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，但是由于生產(chǎn)工藝日益復(fù)雜，控制品質(zhì)的要求越來越高，簡單的控制理論有時(shí)無法解決復(fù)雜的控制問題。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用促進(jìn)了控制理論發(fā)展，先進(jìn)的控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合推動(dòng)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)不斷前進(jìn)。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)與傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、微電子技術(shù)、CRT顯示技術(shù)、現(xiàn)場總線智能儀表、軟件技術(shù)以及自控理論的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制的技術(shù)水平大大提高，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用突飛猛進(jìn)。利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，人們可以對(duì)現(xiàn)場的各種設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，完成常規(guī)控制技術(shù)無法完成的任務(wù)，微型計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、航空航天以及日常生活的各個(gè)領(lǐng)域?？梢哉f，21世紀(jì)是計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)獲得重大發(fā)展的時(shí)代，大到載人航天飛船的研制成功，小到日用的家用電器，甚至計(jì)算機(jī)控制的家庭主婦機(jī)器人，到處可見計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展日新月異，作為現(xiàn)代從事工業(yè)控制和智能儀表研究、開發(fā)及使用的技術(shù)人員，必須不斷學(xué)習(xí)，加快知識(shí)更新的速度，才能適應(yīng)社會(huì)的需要，才能在工業(yè)控制領(lǐng)域里繼續(xù)邀游。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是應(yīng)用計(jì)算機(jī)參與控制并借助一些輔助部件與被控對(duì)象相聯(lián)系，以獲得一定控制目的而構(gòu)成的系統(tǒng)。這里的計(jì)算機(jī)通常指數(shù)字計(jì)算機(jī)，可以有各種規(guī)模，如從微型到大型的通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)。輔助部件主要指輸入輸出接口、檢測(cè)裝置和執(zhí)行裝置等。與被控對(duì)象的聯(lián)系和部件間的聯(lián)系，可以是有線方式，如通過電纜的模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)進(jìn)行聯(lián)系；也可以是無線方式，如用紅外線、微波、無線電波、光波等進(jìn)行聯(lián)系。被控對(duì)象的范圍很廣，包括各行各業(yè)的生產(chǎn)過程、機(jī)械裝置、交通工具、機(jī)器人、實(shí)驗(yàn)裝置、儀器儀表、家庭生活設(shè)施、家用電器和兒童玩具等。控制目的可以是使被控對(duì)象的狀態(tài)或運(yùn)動(dòng)過程達(dá)到某種要求，也可以是達(dá)到某種最優(yōu)化目標(biāo)。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)就是利用計(jì)算機(jī)（通常稱為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）來實(shí)現(xiàn)工業(yè)過程自動(dòng)控制的系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，由于工業(yè)控制機(jī)的輸入和輸出時(shí)數(shù)字信號(hào)，而現(xiàn)場采集到得信號(hào)或送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)大多是模擬信號(hào)，因此與常規(guī)的按偏差控制的閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)相比，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)需要有莫屬轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器這兩個(gè)環(huán)節(jié)。

計(jì)算機(jī)把通過測(cè)量元件、變送單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換器送來的數(shù)字信號(hào)，直接反饋到輸入端與設(shè)定值進(jìn)行比較，然后根據(jù)要求按偏差進(jìn)行運(yùn)算，所得到數(shù)字量輸出信號(hào)經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，使被控變量穩(wěn)定在設(shè)

定值上。這種系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由工業(yè)控制機(jī)和生產(chǎn)過程兩大部分組成。工業(yè)控制機(jī)硬件指計(jì)算機(jī)本身及外圍設(shè)備。硬件包括計(jì)算機(jī)、過程輸入輸出接口、人機(jī)接口、外部存儲(chǔ)器等。軟件系統(tǒng)是能完成各種功能計(jì)算機(jī)程序的總和，通常包括系統(tǒng)軟件跟應(yīng)用軟件。

（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

在這種應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)只承擔(dān)數(shù)據(jù)的采集跟處理工作，而不直接參與控制。它對(duì)生產(chǎn)過程各種工藝變量進(jìn)行巡回檢測(cè)、處理、記錄及變量的超限報(bào)警，同時(shí)對(duì)這些變量進(jìn)行累計(jì)分析和實(shí)時(shí)分析，得出各種趨勢(shì)分析，為操作人員提供參考。

（2）直接數(shù)字控制系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)根據(jù)控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，然后將結(jié)果經(jīng)過過程輸出通道，作用到被控對(duì)象，從而使被控變量符合要求的性能指標(biāo)。與模擬系統(tǒng)不同之處在于，在模擬系統(tǒng)中，信號(hào)的傳送不需要數(shù)字化；而數(shù)字系統(tǒng)必須先進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出控制信號(hào)也必須進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后才能驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因?yàn)橛?jì)算機(jī)有較強(qiáng)的計(jì)算能力，所以控制算法的改變很方便。

微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是一門跨學(xué)科以及應(yīng)用性、技術(shù)性、綜合性都很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)課程，要求具備較強(qiáng)的自動(dòng)控制理論、微型計(jì)算機(jī)原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。通過學(xué)習(xí)，要求掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制原理和分析設(shè)計(jì)方法，具備基本的設(shè)計(jì)技能，能夠設(shè)計(jì)出簡單的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。學(xué)習(xí)該課程對(duì)我們工科專業(yè)的學(xué)生是十分重要而有用的。

09熱工(1)班姚躍輝

第四篇：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

一、填空題

1、所謂自動(dòng)控制，就是在沒有人直接參與的情況下，通過控制器使生產(chǎn)過程自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。

2、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理的三個(gè)步驟：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)控制決策、實(shí)時(shí)控制輸出

3、實(shí)時(shí)性：是指工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該具有的能夠在限定時(shí)間內(nèi)對(duì)外來事件作出反應(yīng)的特性。

4、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有哪幾種典型類型：OIS、DDC、SCC、DCS、FCS、PLC5、工業(yè)計(jì)算機(jī)有哪些特點(diǎn)：可靠性高、實(shí)時(shí)性好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、模塊化設(shè)計(jì)，完善的O/I通道、系統(tǒng)擴(kuò)充性好、系統(tǒng)開放性好、控制軟件包功能強(qiáng)。

二、作圖題

1、作出計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成框圖

2、作出計(jì)算機(jī)制導(dǎo)控制系統(tǒng)（OIS）的系統(tǒng)框圖

三、問答題

1、計(jì)算機(jī)總線大致可分為幾類？其內(nèi)部總線又可分為幾類？

2、簡述smith預(yù)估控制的基本思想。

3、常見的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)總線體系結(jié)構(gòu)有哪幾種？

4、什么是數(shù)字濾波？常用的數(shù)字濾波有哪些方法？

5、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的干擾來源有哪幾類？各類干擾又有哪些具體形式？

6、現(xiàn)場總線的定義是什么？

四、論述題

1、論述DCS、FCS各自的含義是什么？

五、計(jì)算題

關(guān)于PID控制，要求：

1、寫出模擬PID控制器的控制規(guī)律及其傳遞函數(shù)。

2、推導(dǎo)出位置式數(shù)字PID的控制算式。

3、推導(dǎo)出增量式數(shù)字PID的控制算式。

關(guān)于模糊控制

六、設(shè)計(jì)題

現(xiàn)要求用80C51單片機(jī)處理A、B、C三個(gè)輸入信號(hào)，其中A為0-20V的交流信號(hào)，B為0-10mA的直流電流信號(hào)，C為0/24V的直流電壓開關(guān)信號(hào)，要求得到A、B信號(hào)的幅值及C信號(hào)的狀態(tài)。其中ADC采用ASC0809。請(qǐng)補(bǔ)充必要的電子元器件，并將元器件正確連接（可用網(wǎng)絡(luò)符號(hào)）。

提示：交流信號(hào)？整流，開關(guān)

第五篇：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件范文

第1講 緒論 主要內(nèi)容：

1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述

控制對(duì)象的復(fù)雜化→控制系統(tǒng)的復(fù)雜化（多輸入—多輸出系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、時(shí)變和分布參數(shù)系統(tǒng)等等）→常規(guī)控制方法和手段難以實(shí)現(xiàn)→微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)并應(yīng)用于自動(dòng)控制領(lǐng)域，使自動(dòng)控制水平產(chǎn)生了巨大的飛躍。

自動(dòng)控制是在非人工直接參與的前提下，應(yīng)用自動(dòng)控制裝置自動(dòng)地、有目的地控制設(shè)備和生產(chǎn)過程，使他們具有一定的狀態(tài)和性能，完成相應(yīng)的功能，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)。自動(dòng)控制系統(tǒng)一般可以分為：開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)兩大類。

所定謂開環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器按照先驗(yàn)的控制方案對(duì)對(duì)象或系統(tǒng)進(jìn)行控制，使被控制的對(duì)象或系統(tǒng)能夠按照約來運(yùn)動(dòng)或變化。如圖1.1所示。

閉環(huán)控制系統(tǒng)是按照偏差進(jìn)行的控制，較開環(huán)控制系統(tǒng)增加了一個(gè)比較環(huán)節(jié)和一個(gè)來自被控參數(shù)的反饋信號(hào)。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程可簡單地歸納為三個(gè)過程：（1）信息的獲?。?）信息的處理（3）信息的輸出 1.2.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成

典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件主要包括：計(jì)算機(jī)主機(jī)、過程控制通道、操作控制臺(tái)和常用的外設(shè)，應(yīng)該指出的是，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也成為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件不可少的一部分。1.主機(jī)

主機(jī)是指我們用于控制的計(jì)算機(jī)，它主要由CPU、存儲(chǔ)器和接口三大部分組成，是整個(gè)系統(tǒng)的核心。

目前使用的主機(jī)有：單片機(jī)、PLC、工業(yè)PC等。

它主要完成數(shù)據(jù)和程序的存取、程序的執(zhí)行、控制外部設(shè)備和過程通道中的設(shè)備的工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話和網(wǎng)絡(luò)通信。

由于CPU技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，主機(jī)還要完成對(duì)一些含CPU設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制。2 過程控制通道

過程控制通道是被控對(duì)象與主機(jī)進(jìn)行信息交換的通道，根據(jù)信號(hào)的方向和形式，過程控制通道又可分為：（1）模擬量輸入通（2）模擬量輸出通道（3）數(shù)字量輸入通道（4）數(shù)字量輸出通道 3.操作控制臺(tái)

操作控制臺(tái)是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)人機(jī)交互的關(guān)鍵設(shè)備。通過操作控制臺(tái)，操作人員可以及時(shí)了解被控對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行參數(shù)；對(duì)控制系統(tǒng)發(fā)出各種控制的操作命令，并且通過操作控制臺(tái)還可以修改控制方案和程序。操作控制臺(tái)包括：（1）信息的顯示（2）信息的記錄（3）工作方式狀態(tài)的選擇（4）信息輸入 4.通訊設(shè)備

通訊設(shè)備已成為計(jì)算機(jī)硬件的一個(gè)重要部分。這些設(shè)備可以完成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的信息交換。1.2.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件組成系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件

?系統(tǒng)軟件是維持計(jì)算機(jī)運(yùn)行操作的基礎(chǔ)，是用于管理、調(diào)度、操作計(jì)算機(jī)的各種資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)監(jiān)控與診斷，提供各種開發(fā)支持的程序。包括：操作系統(tǒng)、監(jiān)控管理程序、故障診斷程序、各種計(jì)算機(jī)語言及解釋、編譯工具，一般由供應(yīng)商提供或?qū)I(yè)人員開發(fā)，用戶不需自己設(shè)計(jì)開發(fā)。

?應(yīng)用軟件是用戶根據(jù)控制對(duì)象、控制要求，為實(shí)現(xiàn)高效、可靠、靈活的控制而自行編寫的各種程序。包括：數(shù)據(jù)采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換、鍵盤的處理、過程控制算法、輸出與控制等程序。

1.2.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類

?按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為：開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)； ?按控制規(guī)律分為：程序和順序控制、常規(guī)控制、高級(jí)控制（最優(yōu)、自適應(yīng)、預(yù)測(cè)、非線性等）、智能控制（FUZZY控制、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等）

?按系統(tǒng)功能分為：操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)六大類。

?控制過程：計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)輸入通道對(duì)生產(chǎn)過程各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行采集，根據(jù)工藝和生產(chǎn)的需求進(jìn)行最優(yōu)化計(jì)算，計(jì)算出優(yōu)化的操作條件和參數(shù)，利用其輸出設(shè)備，將其結(jié)果顯示或打印。操作人員根據(jù)計(jì)算機(jī)提供的結(jié)果改變控制器的參數(shù)或設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的控制，屬于計(jì)算機(jī)離線最優(yōu)控制的一種形式。

?該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、控制安全、靈活，由于人的介入使該系統(tǒng)可以應(yīng)用于一些復(fù)雜的不便由計(jì)算機(jī)進(jìn)行直接控制的場合。

計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)集散系統(tǒng)的最初、最基本的模式。分為兩種結(jié)構(gòu)：SCC+模擬調(diào)節(jié)器，SCC+DCC（兩級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)）。如圖1.7所示 ：

一、常用的傳感器類型

?壓力檢測(cè)及變送 ?溫度檢測(cè)和變送 ?流量檢測(cè)及變送 ?物位檢測(cè)及變送

?其它檢測(cè)儀表和裝置（接近開關(guān)、光電開關(guān)、測(cè)速發(fā)電機(jī)、光電編碼器、測(cè)厚儀表）

二、變送器的信號(hào)傳輸及供電線制

1.氣動(dòng)變送器：用兩根氣動(dòng)管線分別傳送氣源和輸出信號(hào)。它的氣源或電源從控制室送來，而輸出信號(hào)送到控制室。

2.電動(dòng)模擬式變送器：采用二線制或四線制傳輸電源和輸出信號(hào)。

2.2 過程控制中常用的執(zhí)行器

執(zhí)行器在過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。它的作用是接收控制器送來的控制信號(hào)，改變被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內(nèi)。

一、執(zhí)行器的分類

1.按動(dòng)力能源分：氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)

2.按動(dòng)作極性分：正作用執(zhí)行器和反作用執(zhí)行器

3.按動(dòng)作行程分：角行程執(zhí)行器和直行程執(zhí)行器

4.按動(dòng)作特性分：比例式執(zhí)行器和積分式執(zhí)行器

二、氣動(dòng)執(zhí)行器

1.原理：利用壓縮空氣作為能源

2.特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作可靠、平穩(wěn)、輸出推力較大、維修方便、防火防爆，而且價(jià)格較低；它可以方便的與氣動(dòng)儀表配套使用，即使是采用電動(dòng)儀表或計(jì)算機(jī)控制時(shí)，只要經(jīng)過電/氣轉(zhuǎn)換器或電/氣閥門定位器，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為0.02~0.1MPa的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)，仍然可用氣動(dòng)執(zhí)行器。

三、電動(dòng)執(zhí)行器

1.原理：它接收來自控制器的4~20mA或0~10mA直流電流信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直行程位移，去操縱閥門、擋板等控制機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制

2.分類：直行程、角行程和多轉(zhuǎn)式等類型

3.結(jié)構(gòu)：電動(dòng)執(zhí)行器主要由伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，如下圖： 現(xiàn)場總線執(zhí)行器

現(xiàn)場總線的智能執(zhí)行器由傳統(tǒng)的執(zhí)行器、含有微處理器的控制器以及可與PC或PLC雙向通信的模件及軟件組成，具有與上位機(jī)或控制系統(tǒng)通信的功能

?智能化和高精度的系統(tǒng)控制功能

?一體化的結(jié)構(gòu)

?智能化的通信功能

?智能化的自診斷功能

2.3 運(yùn)動(dòng)控制中常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)

?直流伺服電機(jī) ?交流伺服電機(jī) ?步進(jìn)電機(jī)

?電磁閥和液壓閥

第3講 計(jì)算機(jī)總線技術(shù) 主要內(nèi)容：

1.總線的基本概念

2.內(nèi)部總線

3.外部總線

?隨著微處理器技術(shù)的飛速發(fā)展，總線技術(shù)也得到不斷創(chuàng)新。先后出現(xiàn)了ISA、MCA、EISA、VESA、PCI、AGP、IEEE1394、USB等總線技術(shù)。

?芯片內(nèi)部的總線技術(shù)也在不斷發(fā)展，AMBA、Core Connect、CoreRAM等已經(jīng)形成集成電路內(nèi)部十分具有競爭力的總線標(biāo)準(zhǔn)。

?工業(yè)控制的PROFIBUS，F(xiàn)F等現(xiàn)場總線技術(shù)。

?總線的數(shù)據(jù)傳輸速度也不斷提升，目前，AGP局部總線數(shù)據(jù)可達(dá)528MB/s，PCI-X可達(dá)1GB/s，系統(tǒng)總線傳輸速率也由66MB/s提高到100MB/s甚至更高的133MB/s、150MB/s、200MB/s。

一、總線的基本概念

（2）按照總線在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的層次位置分

56根并行總線按功能可分為五大類 ?a邏輯電源線6根(引線1～6)?a數(shù)據(jù)總線8根(引線7～14)?a地址總線16根(引線15～30)?a控制總線22根(引線31～52)?a輔助電源線4根(引線53～56)

–ISA總線：問世較早，是8位、16位數(shù)據(jù)傳輸總線的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

最高傳輸速率8Mbps；尋址空間16MB；將CPU看作唯一的主模塊，其余外設(shè)均為從模塊，包括可以暫時(shí)掌握總線的DMA和協(xié)處理器；98根總線分成5類：地址線、數(shù)據(jù)線、控制線、時(shí)鐘線和電源線

–MCA：微通道體系結(jié)構(gòu)。IBM在推出386時(shí)提出，數(shù)據(jù)、地址總線寬度32位，支持4GB的尋址能力；數(shù)據(jù)傳輸速率33Mbps；在電氣及物理上與ISA不兼容；IBM沒有公布標(biāo)準(zhǔn)

–EISA總線：89年推出486時(shí)提出，32位數(shù)據(jù)總線，支持32位地址通路；總線主控技術(shù)，擴(kuò)展卡上具有總線主控處理器；與ISA兼容，支持多個(gè)主模塊；可以自動(dòng)根據(jù)需要進(jìn)行32、16、8位數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換；支持多總線主控模塊；

–PCI高性能局部總線：92年由Intel公司帶頭制定的設(shè)備總線標(biāo)準(zhǔn)；支持64位數(shù)據(jù)傳送、多總線主控模塊、線性猝發(fā)讀寫和并發(fā)工作方式；具有即插即用功能(PnP)；最高傳送數(shù)據(jù)132Mbps；兼容性強(qiáng)、成本低

?PCI總線特有的配置寄存器為用戶使用提供了方便。系統(tǒng)嵌入自動(dòng)配置軟件，在加電時(shí)自動(dòng)配置PCI擴(kuò)展卡，為用戶提供了簡便的使用方法。

?又稱為通信總線，用于計(jì)算機(jī)之間，計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程終端，計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備以及計(jì)算機(jī)與測(cè)量儀器儀表之間的通信。

?該類總線不是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已有的總線，而是利用電子工業(yè)或其他領(lǐng)域已有的總線標(biāo)準(zhǔn)。外部總線又分為并行總線和串行總線。?常用的外部總線：

IEEE-488總線

RS-232-C總線

RS-422和RS-485總線

通用串行總線（USB）

?IEEE-488總線是一種并行外部總線，專門用于計(jì)算機(jī)與測(cè)量儀器、輸入輸出設(shè)備，以及這些儀器設(shè)備之間的并行通信。

?IEEE-488是1970年由美國惠普公司開發(fā)的并行通訊總線,總線上連接的設(shè)備有三種，工作方式也有三種: ?聽者（?°受話?±方式）：同時(shí)可有多個(gè) ?講者（?°送話?±方式）：每時(shí)只能有一個(gè) ?控者（?°控制?±方式）：每時(shí)只能有一個(gè)

（2）IEEE-488總線的連接示意圖

–采用異步方式，利用三條控制線進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)三線握手的數(shù)據(jù)傳輸

–數(shù)據(jù)傳輸率不得超過每秒1M字節(jié) –總線上的設(shè)備數(shù)不得多于15個(gè)

–電纜總長度不超過20m，兩設(shè)備間不超過2m –采用負(fù)邏輯

?不用MODEM的直接通信線路

（2）USB設(shè)備的主要特點(diǎn)

–采用USB接口的設(shè)備支持熱拔插)–USB接口可以同時(shí)連接127臺(tái)USB設(shè)備。–速度方面，USB 1.1總線規(guī)范定義了12 Mb/s的帶寬，而USB2.0可提供480Mb/s的傳輸速度。–USB總線能夠提供500 mA的電流

USB總線系統(tǒng)中的設(shè)備可以分為三個(gè)類型 –USB主機(jī)

–USB 集線器（HUB）

–USB總線的設(shè)備，又稱USB功能外設(shè)

第4講

過程通道與人機(jī)接口

過程通道:是在計(jì)算機(jī)和生產(chǎn)過程之間設(shè)置的信息傳送和轉(zhuǎn)換的連接通道，它包括模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、數(shù)字量（開關(guān)量）輸入通道、數(shù)字量（開關(guān)量）輸出通道。本講主要內(nèi)容 1.模擬量輸入通道 2.模擬量輸出通道 3.數(shù)字量輸入輸出通道 4.人機(jī)接口

模擬量輸入通道（A/D接口）的組成

?模擬量輸入通道的組成 –傳感變送器

–輸入信號(hào)調(diào)理電路 –多路模擬切換開關(guān) –前置放大器 –采樣保持器

–模／數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）–控制電路等

五、A/D轉(zhuǎn)換

?A/D轉(zhuǎn)換器是用來通過一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。

?模擬量可以是電壓、電流等電信號(hào)，也可以是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等非電信號(hào)。但在A/D轉(zhuǎn)換前，輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)必須經(jīng)各種傳感器把各種物理量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。?A/D轉(zhuǎn)換后，輸出的數(shù)字信號(hào)可以有8位、10位、12位和16位等。

1.A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理

（2）逐次逼近法

2.A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)

（1）ADC0809

CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，主要特性：

1）它是具有8路模擬量輸入、8位數(shù)字量輸出功能的A/D轉(zhuǎn)換器。

2）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs。

3）模擬輸入電壓范圍為0V～+5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。

4）低功耗，約15mW。

1）查詢法

優(yōu)點(diǎn):接口電路設(shè)計(jì)簡單。

缺點(diǎn)：A/D轉(zhuǎn)換期間獨(dú)占CPU，致使CPU運(yùn)行效率降低。2）定時(shí)法

優(yōu)點(diǎn):接口電路設(shè)計(jì)比查詢法簡單，不必讀取EOC的狀態(tài)。

缺點(diǎn)：A/D轉(zhuǎn)換期間獨(dú)占CPU，致使CPU運(yùn)行效率降低；另外還必須知道A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間。3）中斷法

優(yōu)點(diǎn)：A/D轉(zhuǎn)換期間CPU可以處理其它的程序，提高CPU的運(yùn)行效率。

缺點(diǎn)：接口電路復(fù)雜

④ ADC0809的接口電路

（2）12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574

② AD574的工作過程

③ AD574的接口電路

4.A/D轉(zhuǎn)換器接口的隔離技術(shù) 主要采用光電耦合器 4.2 模擬量輸出通道

一、D/A轉(zhuǎn)換器

7.D/A轉(zhuǎn)換器性能指標(biāo)

8.D/A轉(zhuǎn)換器的種類

（1）DAC0832結(jié)構(gòu)框圖及引腳說明

① CPU執(zhí)行輸出指令，輸出8位數(shù)據(jù)給DAC0832；

② 在CPU執(zhí)行輸出指令的同時(shí)，使ILE、/CS、/WR1三個(gè)控制信號(hào)端都有效，8位數(shù)據(jù)鎖存在8位輸入寄存器中；

③ 當(dāng)/WR2、/XFER兩個(gè)控制信號(hào)端都有效時(shí)，8位數(shù)據(jù)再次被鎖存到8位DAC寄存器，這時(shí)8位D/A轉(zhuǎn)換器開始工作，8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的模擬電流，從Iout1和Iout2輸出。

三、D/A接口的隔離技術(shù) 通常采用光電耦合器

兩種隔離方式：模擬信號(hào)隔離和數(shù)字信號(hào)隔離

2.數(shù)字量隔離

4.4數(shù)字量輸入輸出通道

1.數(shù)字量（開關(guān)量）的概念 –開關(guān)的閉合與斷開

–指示燈的亮與滅

–繼電器或接觸器的吸合與釋放

–電機(jī)的啟動(dòng)與停止

–設(shè)備的安全狀況等

功能：對(duì)現(xiàn)場輸入的狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、保護(hù)、濾波、隔離，以轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠接收的邏輯信號(hào)

3．常用的幾種數(shù)字量輸入的接線方式

二、數(shù)字量輸出通道

2．輸出驅(qū)動(dòng)電路

第5講

數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)

?數(shù)字控制器概述

?數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì) ?數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì) ?數(shù)字PID控制算法 ?常規(guī)控制方案 ?先進(jìn)控制方案

5.1 數(shù)字控制器概述

?整定過程：先按模擬PID控制器參數(shù)整定方法來選擇，然后再適當(dāng)調(diào)整，并考慮采樣周期對(duì)整定參數(shù)的影響

2.擴(kuò)充響應(yīng)曲線法（動(dòng)態(tài)特性法）

?三種常用指標(biāo)：

?最佳整定參數(shù)應(yīng)使這些積分指標(biāo)最小，不同積分指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)輸出被控變量響應(yīng)曲線稍有差別

?一般情況下，ISE指標(biāo)的超調(diào)量大，上升時(shí)間短；IAE指標(biāo)的超調(diào)量適中，上升時(shí)間稍短；ITAE指標(biāo)的超調(diào)量小，調(diào)整時(shí)間也短，用得較多

5.4 常規(guī)控制策略

一、串級(jí)控制系統(tǒng)

二、前饋控制系統(tǒng)

1）典型的前饋-反饋控制系統(tǒng)

第6講

常用控制程序設(shè)計(jì)

?軟件系統(tǒng)概述

?測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù) ?查表及數(shù)據(jù)排序技術(shù) ?數(shù)字濾波技術(shù)

應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)模塊：

?系統(tǒng)界面模塊 ?采集模塊 ?控制模塊 ?數(shù)據(jù)處理模塊 ?打印顯示模塊 ?數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊 ?數(shù)據(jù)傳輸模塊等

一、程序設(shè)計(jì)步驟

第7講 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的 抗干擾技術(shù)

?干擾的傳播途徑與作用方式

?硬件抗干擾技術(shù) ?軟件抗干擾技術(shù)

7.1 干擾的傳播途徑與作用方式

一、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中干擾的來源

二、干擾的傳播途徑

?在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場，往往有許多強(qiáng)電設(shè)備，它們的啟動(dòng)和工作過程中將產(chǎn)生干擾電磁場，另外還有來自空間傳播的電磁波和雷電的干擾，以及高壓輸電線周圍交變磁場的影響等。

–電場耦合又稱靜電耦合，是通過電容耦合竄入其他線路的。–電場干擾可以通過兩根導(dǎo)線之間構(gòu)成的分布電容竄入系統(tǒng)

–在任何載流導(dǎo)體周圍都會(huì)產(chǎn)生磁場，當(dāng)電流變化時(shí)會(huì)引起交變磁場，該磁場必然在其周圍的閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)引起干擾。

–在設(shè)備內(nèi)部，線圈或變壓器的漏磁也會(huì)引起干擾；在設(shè)備外部，平行架設(shè)的兩根導(dǎo)線也會(huì)產(chǎn)生干擾，由于感應(yīng)電磁場引起的耦合，可以計(jì)算感應(yīng)電壓

–公共阻抗耦合干擾是由于電流流過回路間公共阻抗，使得一個(gè)回路的電流所產(chǎn)生的電壓降影響到另一回路

–在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，普遍存在公共耦合阻抗，例如，電源引線、印刷電路板上的地和公共電源線、匯流排等。這些匯流條都具有一定的阻抗，對(duì)于多回路來講，就是公共耦合阻抗

三、干擾的作用方式

按干擾作用方式的不同，可分為差模干擾、共模干擾和長線傳輸干擾

（1）定義：是指系統(tǒng)的兩個(gè)信號(hào)輸入端上所共有的干擾電壓,共模干擾也稱為共態(tài)干擾或縱向干擾

（2）產(chǎn)生共模干擾的原因：

計(jì)算機(jī)的地、信號(hào)放大器的地與現(xiàn)場信號(hào)源的地一般相隔一段距離，在兩個(gè)接地點(diǎn)之間往往存在一個(gè)電位差Vc，該電位差是系統(tǒng)信號(hào)輸入端上共有的干擾電壓，會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生共模干擾

（3）表現(xiàn)方式：

對(duì)于系統(tǒng)的干擾來說，共模干擾大都通過差模干擾的方式表現(xiàn)出來。

結(jié)論：

?對(duì)于存在共模干擾的場合，應(yīng)采用雙端差動(dòng)輸入方式

?為了衡量一個(gè)放大器抑制共模干擾的能力，常用共模抑制比CMRR表示，即

（1）定義：在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場信號(hào)到控制計(jì)算機(jī)以及控制計(jì)算機(jī)到現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)，都經(jīng)過一段較長的線路進(jìn)行信號(hào)傳輸，即長線傳輸。（2）信號(hào)在長線中傳輸遇到的三個(gè)問題

一是波反射現(xiàn)象：高速變化的信號(hào)在長線中傳輸時(shí)，會(huì)出現(xiàn)波反射現(xiàn)象

二是信號(hào)延時(shí)

三是外界干擾 7.2 硬件抗干擾技術(shù)

二、接地系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)

在過程控制計(jì)算機(jī)中，對(duì)上述各種地的處理一般是采用分別回流法單點(diǎn)接地。

單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地 2.輸入系統(tǒng)的接地

?在輸入通道中，為防止干擾，傳感器、變送器、和信號(hào)放大器通常采用屏蔽罩進(jìn)行屏蔽，而信號(hào)線往往采用屏蔽信號(hào)線。屏蔽層的接地也應(yīng)采取單點(diǎn)接地方式，關(guān)鍵是確定接地位置。3.主機(jī)系統(tǒng)的接地

?為了提高計(jì)算機(jī)的抗干擾能力，將主機(jī)外殼作為屏蔽。而把機(jī)內(nèi)器件架與外殼絕緣，絕緣電阻大于50MΩ，即機(jī)內(nèi)信號(hào)地浮地。

三、過程通道的抗干擾技術(shù)

?過程通道是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集輸入和輸出通道，它包括了現(xiàn)場信號(hào)源、信號(hào)線、轉(zhuǎn)換設(shè)備、I/O接口電路，主機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。

?過程通道涉及內(nèi)容多，分布廣，受干擾的可能性大，其抗干擾問題非常重要。?過程通道干擾的來源是多方面的，主要有共模干擾、差模干擾和長線干擾。（1）變壓器隔離

?變壓器隔離：利用隔離變壓器將模擬信號(hào)電路與數(shù)字信號(hào)電路隔離開，也就是把模擬地與數(shù)字地?cái)嚅_，以使共模干擾電壓不能構(gòu)成回路，從而達(dá)到抑制共模干擾的目的。另外，隔離后的兩電路應(yīng)分別采用兩組互相獨(dú)立的電源供電，切斷兩部分的地線聯(lián)系.?這種隔離適用于無直流分量信號(hào)的通路。對(duì)于直流信號(hào)，也可通過調(diào)制器變換成交流信號(hào)，經(jīng)隔離變壓器后，用解調(diào)器再變換成直流信號(hào)。（2）光電隔離

?光電耦合器是由發(fā)光二極管和光敏三極管（或達(dá)林頓管、或晶閘管等）封裝在一個(gè)管殼內(nèi)組成, 實(shí)現(xiàn)以光為媒介的電信號(hào)傳輸。（3）浮地屏蔽

?浮地屏蔽：指信號(hào)放大器采用雙層屏蔽，輸入為浮地雙端輸入，如圖示。這種屏蔽方法使輸入信號(hào)浮空，達(dá)到了抑制共模干擾的目的。2.差模干擾的抑制 3.長線傳輸干擾的抑制

–同軸電纜對(duì)于電場干擾有較強(qiáng)的抑制作用，工作頻率較高。雙絞線對(duì)于磁場干擾有較好的抑制作用，絞距越短，效果越好。在電場干擾較強(qiáng)時(shí)須采用屏蔽雙絞線。

–在使用雙絞線時(shí)，盡可能采用平衡式傳輸線路。所謂平衡式傳輸線路，是雙絞線的兩根線不接地傳輸信號(hào)。因?yàn)檫@種傳輸方式具有較好的抗差模干擾能力，外部干擾在雙絞線中的兩條線中產(chǎn)生對(duì)稱的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相互抵消。同時(shí)，對(duì)于來自地線的干擾信號(hào)也受到抑制。4.終端阻抗匹配

?為了消除長線的反射現(xiàn)象，可采用終端或始端阻抗匹配的方法。5.始端阻抗匹配

始端阻抗匹配：在長線的始端串入電阻R，通過適當(dāng)?shù)倪x擇R，以消除波反射

7.3 軟件抗干擾技術(shù) 2.輸入數(shù)字信號(hào)的抗干擾 3.輸出數(shù)字信號(hào)的抗干擾

?由于干擾，可能使計(jì)算機(jī)輸出的正確數(shù)字信號(hào)，在輸出設(shè)備中得到的卻是錯(cuò)誤信號(hào)。

在軟件上可以采取以下一些方法提高抗干擾能力：

二、CPU及程序的抗干擾技術(shù)

?CPU是計(jì)算機(jī)的核心。當(dāng)CPU受到干擾不能按正常狀態(tài)執(zhí)行程序時(shí)，就會(huì)引起計(jì)算機(jī)控制的混亂，所以需要采取措施，使CPU在受到干擾的情況下，盡可能無擾地恢復(fù)系統(tǒng)正常工作。1.指令冗余

?當(dāng)CPU受到干擾，程序“跑飛”后，往往將一些操作數(shù)當(dāng)作指令代碼來執(zhí)行，從而引起整個(gè)程序的混亂。采用指令冗余技術(shù)是使程序從“跑飛”狀態(tài)，恢復(fù)正常的一種有效措施。2.軟件陷阱

?軟件陷阱是在非程序區(qū)的特定地方設(shè)置一條引導(dǎo)指令（看作一個(gè)陷阱），程序正常運(yùn)行，不會(huì)落入該引導(dǎo)指令的陷阱，當(dāng)CPU受到干擾，程序“跑飛”時(shí)，如果落入指令陷阱，將由引導(dǎo)指令將“跑飛”的程序強(qiáng)制跳轉(zhuǎn)到出錯(cuò)處理程序，由該程序段進(jìn)行出錯(cuò)處理和程序恢復(fù)。3.Watchdog技術(shù)

?當(dāng)程序“跑飛”到一個(gè)臨時(shí)構(gòu)成的死循環(huán)中時(shí)，冗余指令和軟件陷阱將不起作用，造成系統(tǒng)完全癱瘓?？撮T狗技術(shù)，可以有效解決這一問題