計算機控制大題

1控制分類：恒值系統(tǒng)：他們的給定值都是恒定值。隨動系統(tǒng)：給定值是實現(xiàn)位置的時間函數(shù)的系統(tǒng)。程序控制系統(tǒng)：控制指令已預先知道的系統(tǒng)。鎮(zhèn)定系統(tǒng)：根據(jù)偏差產(chǎn)生控制作用，對系統(tǒng)進行自動調(diào)節(jié)，使被控量保持恒定。2控制構(gòu)成概念：將控制器由數(shù)字控制器來實現(xiàn)，就組成了一個典型的計算機控制系統(tǒng)。3控制過程：實時數(shù)據(jù)采集、實時決策、實時控制、信息管理。4控制系統(tǒng)的組成：硬件、軟件、計算機控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。5控制系統(tǒng)的概念：計算機控制實質(zhì)上是自動控制技術(shù)與微機技術(shù)的結(jié)合。性能指標：實現(xiàn)復雜的控制規(guī)律，提高控制質(zhì)量，增加產(chǎn)品數(shù)量；能游戲奧的客服隨機擾動；控制規(guī)律靈活、多樣；控制與管理結(jié)合，自動程度進一步提高。6（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要任務(wù)和作用：把生產(chǎn)過程中反映生產(chǎn)狀態(tài)的各種參數(shù)送入計算機、處理。所得結(jié)果不僅作為操作指導信息輸出顯示，還可以進行打印、儲存、傳送等操作。此外，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還可以根據(jù)計算結(jié)果判斷生產(chǎn)狀態(tài)是否正常，如果發(fā)現(xiàn)異常，還會自動報警。（2）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成：用于系統(tǒng)控制的計算機、完成數(shù)據(jù)輸入輸出任務(wù)的過程通道，連接計算機與過程通道的接口電路，實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、打印、存儲等功能的輸出與報警裝置，用于系統(tǒng)控制欲數(shù)據(jù)處理的應用軟件7過程通道的作用與分類作用：進行信息傳遞和轉(zhuǎn)換的連接通道。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8量化:就是用一組數(shù)碼來逼近離散模擬信號的幅值，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的。量化過程:將離散采樣信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程稱為量化過程，其中進行量化處理的裝置為模/數(shù)/(A/D)轉(zhuǎn)換器。,量化誤差的最大值為模擬信號fmax=10V,fmin=0V,取n=8，則q≈4mV,量化誤差最大值emax≈±2mv9采樣過程：將連續(xù)的模擬信號，通過采樣開關(guān)按一定時間間隔的閉合和斷開，將其抽樣成一連串離散脈沖信號的過程10孔徑時間：在模擬量輸入通道中，A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量總需要一定時間，完成一次A/D轉(zhuǎn)換的時間稱為孔徑時間。11采樣保持：如果被采樣的模擬信號的變化率相對于A/D轉(zhuǎn)換器的速度來說比較高，為了保證轉(zhuǎn)換精度，就需要在A/D轉(zhuǎn)換前加上采樣保持電路，使得在A/D轉(zhuǎn)換期間保持輸入模擬信號不變。12采樣保持電路有兩個工作狀態(tài)：采樣狀態(tài)和保持狀態(tài)。13模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式：取決于輸出保持器的構(gòu)成方式。出書保持器一般有2種方案，一時數(shù)字保持方案，另一是模擬保持方案，這久決定了模擬量輸出通道的兩種基本結(jié)構(gòu)形式：1.多個通路設(shè)置獨立D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)形式，2.多個通路共享D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)形式。14數(shù)字量輸出通道的結(jié)構(gòu)：數(shù)字量輸出通道只要有輸出鎖存器、光電隔離器、輸出驅(qū)動器、地址譯碼器等組成。15標度變換：生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)都有不同的量綱和數(shù)值變化范圍，這些參數(shù)經(jīng)傳感器A/D轉(zhuǎn)換后得到一個數(shù)字量，該數(shù)字量僅表示一個代表參數(shù)大小的數(shù)值，并不一定等于原來帶有量綱的參數(shù)值，故需將其轉(zhuǎn)換成帶有量綱的數(shù)值后才能進行運算、顯示或打印輸出。16數(shù)字濾波：通過一定的計算程序減少干擾信號在有用信號中的比重17數(shù)字濾波方法：程序判斷濾波，中值濾波，算數(shù)平均值濾波，加權(quán)平均濾波，防脈沖干擾平均值濾波，一階滯后濾波18插補分類：直線插補、圓弧插補。19插補計算步驟：偏差判斷：即判別偏差是Fm>=偶還是Fm<0；坐標進給：根據(jù)加工點所在象限和啊符號決定沿哪一坐標軸和哪一軸向進給；偏差計算：計算加工點對給定的軌跡圖形的偏差，作為下一次偏差判別的依據(jù)；終點判斷：終計數(shù)器減1，判斷是否到達加工終點，若到達，停止運算，否則回到第一步重復，直到到達。1控制器概念：按照預定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制電動機的啟動、調(diào)速、制動和反向的主令裝置。數(shù)字控制器通常采用兩種2等效的設(shè)計方法：一種是把計算機控制系統(tǒng)經(jīng)過適當?shù)淖儞Q，變成純粹的離散系統(tǒng)，再用Z變換等工具進行分析設(shè)計，這種方法稱為離散化設(shè)計方法，也叫直接設(shè)計方法；另一種方法是，在一定的條件下，將計算機控制系統(tǒng)近似地看成一個連續(xù)變化的模擬系統(tǒng)，用模擬系統(tǒng)的理論和方法進行分析和設(shè)計，得到模擬控制器，然后再將模擬控制器進行離散化，得到數(shù)字控制器。3控制器概念框圖ΦΦC(z)R(z)E(s)C(z)R(z)E(s)U(z)U(z)C(s)E(z)+——D(s)GC(s)E(z)+——D(s)GO(s)Gh(s)G(z)B(s)G(z)B(s)圖中：D(z)——數(shù)字控制器；Gh(s)——保持器；GO(s)——控制對象傳遞函數(shù)；Φ(z)——系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)；R(z)——輸入信號Z的變換；C(z)——輸出信號Z的變換；Φ(z)=D(z)·G(z)/1+D(z)·G(z)4計算機控制系統(tǒng)概念計算機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與反饋控制系統(tǒng)十分相似，只是將控制器由數(shù)字控制器來實現(xiàn)。就組成了一個典型的計算機控制系統(tǒng)。給定值計算機被控量給定值計算機被控量被控對象執(zhí)行機構(gòu)數(shù)字控制器數(shù)模轉(zhuǎn)換被控對象執(zhí)行機構(gòu)數(shù)字控制器數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換檢測裝置模數(shù)轉(zhuǎn)換檢測裝置在控制系統(tǒng)中引進計算機，可以充分利用計算機的運算，邏輯判斷和記憶功能。在這里給定量和反饋量都是二進制數(shù)，為了信號的匹配，計算機的輸入/輸出兩側(cè)分別帶有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器：反饋量經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器送入計算機，計算機接收了給定量和反饋量后，運用計算機中微處理器的各種指令，就能對給偏差值進行運算，再經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出到執(zhí)行機構(gòu)，便完成了對被控制器的控制作用。5計算機控制系統(tǒng)的控制過程可以歸納為以下四個方面:實時數(shù)據(jù)采集。對被控制量的瞬時值進行檢測，并且將采樣結(jié)果輸入到計算機。實時決策。對輸入的實時給定值與被控量的數(shù)值進行處理后，按照預先規(guī)定的控制規(guī)律進行運算，則成為實時決策。實時控制。根據(jù)實時決策結(jié)果，適時地對執(zhí)行裝置發(fā)出控制信號。信息管理。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制策略的發(fā)展，信息共享和管理也接介入到控制系統(tǒng)中。1差分變換方法：后向差分前向差分

2．PID控制分類：比例、積分和微分控制，它的結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)易于調(diào)整，是控制系統(tǒng)中經(jīng)常采用的控制算法。3．PID算法：數(shù)字PID位置式控制算法，數(shù)字PID增量式控制算法。由于其實際控制效果不明顯，4．改進算法：抑制積分飽和的PID算法，不完全微分的PID算法，微分先行算法，帶死區(qū)的PID控制，時間最優(yōu)PID控制。5．PID參數(shù)算法：用擴充臨街比例度法選擇PID參數(shù)、用擴充響應曲線法選擇PID參數(shù)、PID歸一參數(shù)整定法、湊試法確定PID參數(shù)。6.Z變換定義：

Z變換是拉式變換的一種變形，是由采樣函數(shù)的拉式變換演變而來的。

7.Z變換的計算方法：1,e(t)被理想采樣器采樣，給出離散采樣函數(shù)2，求

的拉式變換，給出3，在E*（S）中用z替換，給出由此得到無窮級數(shù)，再由無窮級數(shù)求出等價的封閉式函數(shù)。8．Z變換的方法：級數(shù)求和法、部分分式法、留數(shù)法。

9．反變換基本方法：長除法、部分分式展開法，留數(shù)計算法。10．脈沖傳遞函數(shù)：開環(huán)系統(tǒng)的Z傳遞函數(shù)、串聯(lián)環(huán)節(jié)的Z傳遞函數(shù)、并聯(lián)環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)、閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)。

11．最少拍有波紋控制器設(shè)計：也稱為時間最佳系統(tǒng)設(shè)計，是計算機控制系統(tǒng)設(shè)計最有效的方法。所謂最少拍，是指在典型輸入作用下，系統(tǒng)在有限個采樣周期內(nèi)，就能達到穩(wěn)態(tài)。

12．最少拍系統(tǒng)設(shè)計的（1）可實現(xiàn)性：是指將來時刻的誤差值，它是還未得到的值，不能用來計算現(xiàn)在時刻的控制量。（2）穩(wěn)定性：在最少拍系統(tǒng)中，不但要保證輸出量在采樣點上的穩(wěn)定，而且要保證控制量收斂，方能使閉環(huán)系統(tǒng)在物理上真正穩(wěn)定。4-3一個8位的A/D轉(zhuǎn)換器，孔徑時間為，如果要求轉(zhuǎn)換誤差在A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度（）以內(nèi)，允許轉(zhuǎn)換的正弦信號的最大頻率是多少？，，4-4用ADC0809測量某罐溫度，其溫度波動范圍為30~50℃，線性溫度變送器輸出0~15V電壓，試求測量該溫度的分辨率和精度。絕對精度：，4-9某熱處理爐溫度變化范圍為0~1350℃，經(jīng)溫度變送器變化為1~5V電壓送至輸入范圍為0~5V的ADC0809。當時刻，ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)果為6AH，問此時的爐溫為