杭州計算機控制技術(shù)復習提綱

1、計算機控制系統(tǒng)復習提綱（自制） 2016.1.21.計算機系統(tǒng)典型形式計算機控制系統(tǒng)大致可分為以下幾種典型的形式： 操作指導控制系統(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)型（分散型） 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) 集成制造系統(tǒng)2.模擬量輸入通道模擬輸入通道完成模擬量的采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入計算機的任務。通常也把模擬量輸入接口簡稱為AD通道。主要由信號調(diào)理單元、多路轉(zhuǎn)換開關、程控放大器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器和控制電路組成。3.儀表放大器儀表放大器與普通運算放大器有何不同？其特點有哪些？答：儀表放大器（測量放大器）具有高輸入阻抗，低輸出阻抗，強抗共模干擾能力，低溫漂、低失調(diào)電壓和高穩(wěn)定增益。儀表放

2、大器廣泛應用于微弱信號的檢測系統(tǒng)中，作為前置放大器；特別是處理共模信號很有效！運算放大器只是在信號為單純有效，而沒有干擾的情況下方可用于小信號放大，它對于來自信號源的共模干擾信號不能有效地起到抑制作用；如果由普通的運放構(gòu)成增益可設定的差動放大器，因其輸入阻抗低，電阻參數(shù)對稱性調(diào)整復雜，共模抑制比低，故而不適合作為傳感器輸出信號的差動放大器。4.隔離放大器(1)在有強電或強電磁的干擾環(huán)境線，為了防止電網(wǎng)電壓等對測量回路的損壞，其信號輸入通道通常采用隔離技術(shù)，隔離放大器作用是在輸入信號與輸出信號之間保持電氣隔離的同時實現(xiàn)輸出電壓與輸入電壓的線性傳輸。(2)當在被測現(xiàn)場與測量儀表之間地電位差很大環(huán)境

3、中檢測微小差模信號時，為了確保測量的精度，最好使用隔離放大器。(3)在人體醫(yī)療設備中，為了安全起見也要用到隔離放大器。5.采樣保持器采樣保持器的結(jié)構(gòu)原理采樣時，開關K閉合，由于A1輸出阻抗很小，電容CH快速充電，即電容器的電壓跟隨輸入電壓的變化。保持時，開關K斷開，由于A2輸入阻抗很大，流入A2的電流幾乎為0，則電容器的電壓保持不變。快速采樣，保持器的保持電容CH應取值較小。采樣保持器的作用是什么？是否所有的模擬量輸入通道中都需要采樣保持器？為什么？答：采樣保持器的作用是：在A/D轉(zhuǎn)換期間保持輸入模擬信號不變。并不是所有的模擬量輸入通道中都需要采樣保持器，如被采樣的模擬信號的變化頻率相對于A/

4、D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速度較低的話，可以不加采樣保持器。例題：一個12位的A/D轉(zhuǎn)換器，孔徑時間為20s，絕對精度為±1LSB，若不使用采樣保持器，為了確保轉(zhuǎn)換精度，則允許轉(zhuǎn)換的正弦波模擬信號的最大頻率是多少？ 6.AD轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標分辨率：通常用數(shù)字量的位數(shù)n(字長)來表示，如8位、12位、16位等。量程：它是指所能轉(zhuǎn)換的電壓范圍。如5V、10V等。轉(zhuǎn)換精度：它是指轉(zhuǎn)換后所得結(jié)果相對于實際值的準確度。A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度取決于量化誤差e、微分線性度誤差DNLE和積分線性度誤差INLE 。轉(zhuǎn)換時間（即孔徑時間TA/D ）：指完成一次模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換所需要的時間。工作溫度范

5、圍：較好的A/D轉(zhuǎn)換器的工作溫度為-4085，較差的為070。對基準電源的要求：基準電源的精度對整個系統(tǒng)的精度產(chǎn)生很大影響。故在設計時，應考慮是否要外接精密基準電源。7.數(shù)字濾波數(shù)字濾波主要有6種方法，在實際應用中，究竟選取哪一種數(shù)字濾波方法，應視具體情況而定。1）算術(shù)平均值濾波法 適用于周期性干擾2）中位值濾波法3）限幅濾波法 適用于偶然的脈沖干擾4）遞推平均濾波法5）加權(quán)遞推平均值濾波法 適用于純遲延較大的被控制對象6）一階慣性濾波法算術(shù)平均濾波法算術(shù)平均濾波法就是對采樣數(shù)據(jù)yi連續(xù)的N個測量值進行算術(shù)平均。其數(shù)學表達式為當采樣值分別為32、36、39時， =（32+36+39）/3=35

6、.67中位值濾波法中位值濾波就是對某一被測參數(shù)連續(xù)采樣n次（一般n取奇數(shù)），然后把n次采樣值按大小排隊，取中間值為本次采樣值。當采樣值分別為101、104、109時， =1048.線性參數(shù)的標度變換所謂線性參數(shù)，指一次儀表測量值與A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果具有線性關系，或者說一次儀表是線性刻度的。其標度變換公式為A0 一次測量儀表的下限Am 一次測量儀表的上限Ax 實際測量值(工程量)N0 儀表下限對應的數(shù)字量Nm 儀表上限對應的數(shù)字量Nx 測量值所對應的數(shù)字量例：某熱處理爐溫度變化的范圍為01350,經(jīng)溫度變送器變換為15V電壓輸入AD574A，AD574A的輸入范圍為010V。當t=KT時， AD57

7、4A的轉(zhuǎn)換結(jié)果為56AH，問此時爐內(nèi)的溫度為多少度？9.工業(yè)控制計算機工業(yè)控制計算機的特點1）可靠性高2）實時性好3）環(huán)境適應能力強：4）輸入和輸出模板配套好5）系統(tǒng)通信功能強6）系統(tǒng)開放性和擴充性好7）控制軟件包功能強：8）后備措施齊全，具有冗余性10.外部總線和內(nèi)部總線內(nèi)部總線：PCI、CPCI （Compact PCI）通用的外部總線：RS-232C、RS-485、USB、IEEE1394、SCSI 、PCMCIA11. RS485和RS232RS485與RS232都屬于外部總線串口通信；區(qū)別：1）RS232屬于全雙工通信方式，RS485屬于半雙工通信方式；2）RS232采用單端對地電壓通信方式，RS485屬于差分通信方式；3）RS232有效傳輸距離短，RS485有效傳輸距離大于1000m；4）RS232傳輸速率低，RS485傳輸速率較高；5）RS232存在共地噪聲，抗干擾能力差，RS485具有較高的抑制共模干擾能力；6）RS232通常是點對點通信，RS485可以組網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)。12.組態(tài)軟件組態(tài)軟件一般的都由下列組件組成：應用程序管理器，圖形界面系統(tǒng)，I/O驅(qū)動程序和實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)13. DCS系統(tǒng)構(gòu)成14.計算機控制系統(tǒng)設計原則1）安全性、可靠性2）滿足工藝要求3）操作維護方便4）實時性強5）通用性、靈活性6）經(jīng)濟效益高15.計算機控制