計算機控制技術復習提綱11

計算機控制技術復習提綱計算機控制系統(tǒng)概念及其組成。計算機控制系統(tǒng)的工作原理。在線方式與離線方式。實時數(shù)據(jù)采集、實時控制決策的概念及與計算機系統(tǒng)的關系。計算機控制系統(tǒng)的典型形式種類與特點。（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)、集散型控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）。DDC、SCC、DCS、FCS系統(tǒng)的含義和主要特點。RS-232、RS-485、RS-442、USB總線的特點（電氣、物理）與區(qū)別。CPU與I/O設備進行數(shù)據(jù)交換時存在的問題。計算機用戶IO端口的地址分配及特點。IO端口的地址譯碼方法，看懂電路原理。兩種開關譯碼的特點和目的?？炊甀SA總線端口擴展電路原理。計算機數(shù)字量接口和過程通道的概念和特點。74LS244與74LS273的特點和應用？數(shù)字量通道的輸入調(diào)理電路的概念、作用和組成結(jié)構(gòu)。小功率直流驅(qū)動電路的形式和特點。大功率驅(qū)動電路的形式和特點（光電隔離、繼電器、接觸器）。由三極管驅(qū)動的繼電器的電路形式是怎樣的？其中的續(xù)流二極管的作用。如果將繼電器接在三極管e級有什么缺點？模擬量輸入接口和過程通道的概念和特點。什么是標準的接口電壓、電流信號，為什么要采用標準的接口電壓、電流信號？標準的接口電壓、電流信號哪一種最常用？為什么？畫出有源I/V變換和無源I/V變換的電路，并說明其工作原理。簡述多路轉(zhuǎn)換器的作用，什么時候需要采用多路轉(zhuǎn)換器？為什么要對模擬信號采樣？模擬信號的采樣特點，香農(nóng)采樣定理的要點。量化的概念：用一組數(shù)碼逼近離散模擬信號的幅值，量化誤差：土q/2,量化單位q=（y-y）/（2n-i）omaxmin采樣保持器電路結(jié)構(gòu)、工作原理及常用器件外特性。模擬信號最高頻率、孔徑時間和量化精度的相互關系。A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術指標。（轉(zhuǎn)換時間、分辨率、量程）A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809的工作原理和接線。模擬量輸出通道的兩種結(jié)構(gòu)型式和特點。D/A轉(zhuǎn)換器關鍵技術指標，輸出接口形式。D/A轉(zhuǎn)換器單極性與雙極性輸出電路及其應用場合，推導輸出電壓與輸入數(shù)字量的公式。V/I變換的目的、原理和方法。分析直接將電壓變換為負載電流的電路原理，計算V/I關系。DAC0832與工業(yè)控制機ISA總線的接口電路原理和D/A轉(zhuǎn)換程序。干擾的產(chǎn)生種類及其特點（三類干擾源）。硬件抗干擾技術包括哪些？串模干擾的定義、干擾產(chǎn)生機理及其通常采取的對策，并敘述這些對策的主要特點。共模干擾的定義、干擾產(chǎn)生機理及其通常采取的對策，并敘述這些對策的主要特點。將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量時，可采用什么方法將輸入量和輸出量隔離？長線傳輸干擾的三個問題及其抑制方法。1） 長線傳輸干擾產(chǎn)生易受干擾：電磁十擾傳輸延遲：雜散電容和電感存在波反射：阻抗不匹配2） 長線傳輸干擾的抑制■終端電阻匹配：R=RP注意平衡高低電平的抗十擾能力■始端電阻匹配：R=RP-R0R0:門電路輸出為低始的輸出阻抗■雙絞線：抗電磁十擾CPU抗干擾技術的種類與特點。CPU抗干擾采用Watchdog（看門狗）復位、電源監(jiān)控MAX1232看門狗電路的功能和特點。接地的重要性，接地注意問題（不同電源接地、模擬地、數(shù)字地、浮地、屏蔽接地、低頻單點與多點接地），安全接地線的標志、顏色。數(shù)控系統(tǒng)：輸入裝置、輸出裝置、控制器和插補器。開環(huán)控制、閉環(huán)控制、半閉環(huán)控制的特點與應用范圍。高速直線插補時，控制器輸出和實際機構(gòu)運動是什么曲線？步進電機的主要技術參數(shù)及作用有哪些？步進電機按工作原理分哪幾類？步進電機作為開環(huán)控制能保證控制精度嗎？能采用閉環(huán)控制嗎？最高空載頻率匕與最高啟動頻率fs的區(qū)別，步進電機額定負載正常運行過程應該采用什么頻率？步進電機的“相”和“拍”的含義，其工作方式，與速度和精度的關系如何？雙三拍與單三拍異同（步距角、速度、力矩）。為什么步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降當步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。為什么步進電機高于一定速度就無法啟動步進電機有一個技術參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。1、步距角精度：步進電機每轉(zhuǎn)過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運行拍數(shù)其值不同，四拍運行時應在5%之內(nèi)，八拍運行時應在15%以內(nèi)。2、 失步：電機運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。3、 失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細分驅(qū)動是不能解決的。4、 最大空載起動頻率：電機在某種驅(qū)動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。5、 最大空載的運行頻率：電機在某種驅(qū)動形式，電壓及額定電流下，電機不帶負載的最高轉(zhuǎn)速頻率。6、運行矩頻特性：電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關系的曲線稱為運行矩頻特性，這是電機諸多動態(tài)曲線中最重要的，也是電機選擇的根本依據(jù)。如下圖所示：其它特性還有慣頻特性、起動頻率特性等。電機一旦選定，電機的靜力矩確定，而動態(tài)力矩卻不然，電機的動態(tài)力矩取決于電機運行時的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機輸出力矩越大，即電機的頻率特性越硬。如下圖所示：其中，曲線3電流最大、或電壓最高；曲線1電流最小、或電壓最低，曲線與負載的交點為負載的最大速度點。要使平均電流大，盡可能提高驅(qū)動電壓，使采用小電感大電流的電機。步進電動機的什么時候采用加減速控制，加減速控制的特點，短距離與長距離時的加減速控制的區(qū)別。心蛭由第璋數(shù)值控制技術（4）步進電機的速度控制程序步進電機的速度控制，就是控制步進電機產(chǎn)生步進動作的時間，即控制步進電機各相繞組通電狀態(tài)的切換時間，使步進電機按照給定的速度規(guī)律進行工作=■工作行程」返回行程標椎位移運動控制曲線=上升未持-下降爭持書止

常用步進電機的驅(qū)動器有幾種，特點如何？（單電壓驅(qū)動，高低壓驅(qū)動，恒流嶄波，調(diào)頻調(diào)壓，細分電路）1、 單電壓驅(qū)動：時間常數(shù)T=L/】Ri加大R，改善脈沖前沿。2、 高低壓驅(qū)動：啟動與保持3、 恒流嶄波：相電流恒流控制4、 調(diào)頻調(diào)壓：驅(qū)動電壓隨頻率變化'驅(qū)動電源低頻時用較低的電壓供電，高頻時用較高的電壓供電。5、 細分電路步進電機驅(qū)動中的恒流斬波控制的工作原理與特點。改善了輸出轉(zhuǎn)矩的下降，使勵磁繞組中的電流維持在額定值附近oias：步進電機帶負載的能力如何確定（與T有關），步進電機速度過快會或過載時有什么現(xiàn)象？oias：步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無法啟動，并伴有嘯叫聲。

步進電機有一個技術參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。常用步進電機驅(qū)動器的接口與應用。數(shù)字控制器的連續(xù)化設計的原理和設計步驟。如何選擇采樣周期T？雙線性變換法、前向差分法、后向差分法的特點和應用范圍。PID控制的含義是什么？什么情況下采用PID控制？PID調(diào)節(jié)器：按偏差的比例、積分和微分進行控制的調(diào)節(jié)器，在連續(xù)系統(tǒng)中技術最成熟，應用最廣。PID調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)簡單、參數(shù)易于調(diào)整，當被控對象精確數(shù)學模型難以建立、系統(tǒng)的參數(shù)又經(jīng)常發(fā)生變化時，應用PID控制技術，在線整定最為方便。數(shù)字PID控制器的作用和設計。（比例作用：迅速反應誤差，但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，過大容易引起不穩(wěn)定；積分作用：消除靜差，但容易引起超調(diào)，甚至出現(xiàn)振蕩；微分作用：減小超調(diào)，克服振蕩，提高穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)的動態(tài)特性。）數(shù)字PID控制中的位置式和增量式的形式、特點和應用。（1） 增量型算法：容易計算，不需要做累加，控制量增量的確定僅與最近幾次誤差采樣值有關；算法得出的是控制量的增量，計算誤差對誤動作影響?。凰闶街胁怀霈F(xiàn)U0項，則易于實現(xiàn)手動到自動的無沖擊切換。（2） 而位置型算法：要用到過去誤差的所有累加值，計算工作量大；增量型而位置型算法的輸出是控制量的全量輸出，誤動作影響大；可以直觀得到PID參數(shù)，便于調(diào)整為什么要對積分項進行改進?改進的方法有哪些（積分分離，抗積分飽和，梯形積分，消除積分不靈敏區(qū)）。（1）積分分離：改進原因：當有較大的擾動或大幅度改變給定值時，存在較大的偏差，以及系統(tǒng)有慣性和滯后，在積分項的作用下，會產(chǎn)生較大的超調(diào)和長時間的波動。改進思路：當被控量和給定值偏差大時，取消積分控制，以免超調(diào)量過大；當被控量和給定值接近時，積分控制投入，消除靜差為什么要對微分項的改進？敘述其方法和特點【不完全微分PID控制（兩種方式：直接串在微分項；串在PID調(diào)節(jié)器之后），微分先行PID控制算式】時間最優(yōu)PID控制：Bang-Bang控制和PID控制相結(jié)合的特點、應用范圍。帶死區(qū)的PID控制算法的特點。數(shù)字PID控制器的參數(shù)整定，采樣周期的考慮因素。工程法整定PID參數(shù)（擴充臨界比例度法，擴充響應曲線法，歸一參數(shù)整定法）。數(shù)字控制器的離散化設計步驟和特點。設計數(shù)字控制器D（Z）時，要求考慮哪些因素。數(shù)字控制器的直接設計方法和種類。最少拍控制系統(tǒng)是如何設計的，寫出控制器的形式。典型輸入下的最少拍控制系統(tǒng)分析。根據(jù)z變換的終值定理，理解系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差的公式。最少拍控制器有什么局限性？最少拍控制器的可實現(xiàn)性問題指什么？最少拍控制的穩(wěn)定性問題（最少拍控制系統(tǒng)的每個采樣點之間的控制值U和輸出值Y穩(wěn)定嗎？如何解決？）工業(yè)過程中的純滯后現(xiàn)象與解決方法。施密斯預估控制原理與特點。（與D（s）并聯(lián)1個預估器，組成純滯后補償器，用于補償對象的純滯后部分。補償后，消除了純滯后部分的影響，而系統(tǒng)的穩(wěn)定性無影響，e-T將控制作用推移了丁時間，系統(tǒng)無振蕩，系統(tǒng)特性與對象符合。）具有純滯后補償?shù)臄?shù)字控制器，數(shù)字PID控制器+施密斯預估器。純滯后補償控制算法步驟和特點。達林算法的含義是什么？什么情況下采用大林算法？達林算法是如何得到的？簡敘其特點與應用場合。達林算法的設計目標：設計數(shù)字控制器使系統(tǒng)閉環(huán)傳函為純滯后一階慣性環(huán)節(jié)，且