計(jì)算機(jī)控制技術(shù)復(fù)習(xí)提綱11

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)復(fù)習(xí)提綱計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概念及其組成。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理。在線方式與離線方式。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)控制決策的概念及與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)系。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式種類與特點(diǎn)。（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)、集散型控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)）。DDC、SCC、DCS、FCS系統(tǒng)的含義和主要特點(diǎn)。RS-232、RS-485、RS-442、USB總線的特點(diǎn)（電氣、物理）與區(qū)別。CPU與I/O設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)存在的問(wèn)題。計(jì)算機(jī)用戶IO端口的地址分配及特點(diǎn)。IO端口的地址譯碼方法，看懂電路原理。兩種開關(guān)譯碼的特點(diǎn)和目的?？炊甀SA總線端口擴(kuò)展電路原理。計(jì)算機(jī)數(shù)字量接口和過(guò)程通道的概念和特點(diǎn)。74LS244與74LS273的特點(diǎn)和應(yīng)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(dòng)電路的形式和特點(diǎn)。大功率驅(qū)動(dòng)電路的形式和特點(diǎn)（光電隔離、繼電器、接觸器）。由三極管驅(qū)動(dòng)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(jí)有什么缺點(diǎn)？模擬量輸入接口和過(guò)程通道的概念和特點(diǎn)。什么是標(biāo)準(zhǔn)的接口電壓、電流信號(hào)，為什么要采用標(biāo)準(zhǔn)的接口電壓、電流信號(hào)？標(biāo)準(zhǔn)的接口電壓、電流信號(hào)哪一種最常用？為什么？畫出有源I/V變換和無(wú)源I/V變換的電路，并說(shuō)明其工作原理。簡(jiǎn)述多路轉(zhuǎn)換器的作用，什么時(shí)候需要采用多路轉(zhuǎn)換器？為什么要對(duì)模擬信號(hào)采樣？模擬信號(hào)的采樣特點(diǎn)，香農(nóng)采樣定理的要點(diǎn)。量化的概念：用一組數(shù)碼逼近離散模擬信號(hào)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(hào)最高頻率、孔徑時(shí)間和量化精度的相互關(guān)系。A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)。（轉(zhuǎn)換時(shí)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(diǎn)。D/A轉(zhuǎn)換器關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，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(yīng)用場(chǎng)合，推導(dǎo)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(fù)載電流的電路原理，計(jì)算V/I關(guān)系。DAC0832與工業(yè)控制機(jī)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(diǎn)（三類干擾源）。硬件抗干擾技術(shù)包括哪些？串模干擾的定義、干擾產(chǎn)生機(jī)理及其通常采取的對(duì)策，并敘述這些對(duì)策的主要特點(diǎn)。共模干擾的定義、干擾產(chǎn)生機(jī)理及其通常采取的對(duì)策，并敘述這些對(duì)策的主要特點(diǎn)。將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量時(shí)，可采用什么方法將輸入量和輸出量隔離？長(zhǎng)線傳輸干擾的三個(gè)問(wèn)題及其抑制方法。1） 長(zhǎng)線傳輸干擾產(chǎn)生易受干擾：電磁十?dāng)_傳輸延遲：雜散電容和電感存在波反射：阻抗不匹配2） 長(zhǎng)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?dāng)_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?dāng)_CPU抗干擾技術(shù)的種類與特點(diǎn)。CPU抗干擾采用Watchdog（看門狗）復(fù)位、電源監(jiān)控MAX1232看門狗電路的功能和特點(diǎn)。接地的重要性，接地注意問(wèn)題（不同電源接地、模擬地、數(shù)字地、浮地、屏蔽接地、低頻單點(diǎn)與多點(diǎn)接地），安全接地線的標(biāo)志、顏色。數(shù)控系統(tǒng)：輸入裝置、輸出裝置、控制器和插補(bǔ)器。開環(huán)控制、閉環(huán)控制、半閉環(huán)控制的特點(diǎn)與應(yīng)用范圍。高速直線插補(bǔ)時(shí)，控制器輸出和實(shí)際機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是什么曲線？步進(jìn)電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)及作用有哪些？步進(jìn)電機(jī)按工作原理分哪幾類？步進(jìn)電機(jī)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(dòng)頻率fs的區(qū)別，步進(jìn)電機(jī)額定負(fù)載正常運(yùn)行過(guò)程應(yīng)該采用什么頻率？步進(jìn)電機(jī)的“相”和“拍”的含義，其工作方式，與速度和精度的關(guān)系如何？雙三拍與單三拍異同（步距角、速度、力矩）。為什么步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。為什么步進(jìn)電機(jī)高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過(guò)程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲?、步距角精度：步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以內(nèi)。2、 失步：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。4、 最大空載起動(dòng)頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的情況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率。5、 最大空載的運(yùn)行頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。6、運(yùn)行矩頻特性：電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運(yùn)行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線中最重要的，也是電機(jī)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(dòng)頻率特性等。電機(jī)一旦選定，電機(jī)的靜力矩確定，而動(dòng)態(tài)力矩卻不然，電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn)行時(shí)的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機(jī)輸出力矩越大，即電機(jī)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(fù)載的交點(diǎn)為負(fù)載的最大速度點(diǎn)。要使平均電流大，盡可能提高驅(qū)動(dòng)電壓，使采用小電感大電流的電機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的什么時(shí)候采用加減速控制，加減速控制的特點(diǎn)，短距離與長(zhǎng)距離時(shí)的加減速控制的區(qū)別。心蛭由第璋數(shù)值控制技術(shù)（4）步進(jìn)電機(jī)的速度控制程序步進(jìn)電機(jī)的速度控制，就是控制步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生步進(jìn)動(dòng)作的時(shí)間，即控制步進(jìn)電機(jī)各相繞組通電狀態(tài)的切換時(shí)間，使步進(jìn)電機(jī)按照給定的速度規(guī)律進(jìn)行工作=■工作行程」返回行程標(biāo)椎位移運(yùn)動(dòng)控制曲線=上升未持-下降爭(zhēng)持書止

常用步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器有幾種，特點(diǎn)如何？（單電壓驅(qū)動(dòng)，高低壓驅(qū)動(dòng)，恒流嶄波，調(diào)頻調(diào)壓，細(xì)分電路）1、 單電壓驅(qū)動(dòng)：時(shí)間常數(shù)T=L/】Ri加大R，改善脈沖前沿。2、 高低壓驅(qū)動(dòng)：?jiǎn)?dòng)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(dòng)電壓隨頻率變化'驅(qū)動(dòng)電源低頻時(shí)用較低的電壓供電，高頻時(shí)用較高的電壓供電。5、 細(xì)分電路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)中的恒流斬波控制的工作原理與特點(diǎn)。改善了輸出轉(zhuǎn)矩的下降，使勵(lì)磁繞組中的電流維持在額定值附近oias：步進(jìn)電機(jī)帶負(fù)載的能力如何確定（與T有關(guān)），步進(jìn)電機(jī)速度過(guò)快會(huì)或過(guò)載時(shí)有什么現(xiàn)象？oias：步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無(wú)法啟動(dòng)，并伴有嘯叫聲。

步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過(guò)程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲?。常用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的接口與應(yīng)用。數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì)的原理和設(shè)計(jì)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(diǎn)和應(yīng)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(jìn)行控制的調(diào)節(jié)器，在連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣。PID調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、參數(shù)易于調(diào)整，當(dāng)被控對(duì)象精確數(shù)學(xué)模型難以建立、系統(tǒng)的參數(shù)又經(jīng)常發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)用PID控制技術(shù)，在線整定最為方便。數(shù)字PID控制器的作用和設(shè)計(jì)。（比例作用：迅速反應(yīng)誤差，但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，過(guò)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(dòng)態(tài)特性。）數(shù)字PID控制中的位置式和增量式的形式、特點(diǎn)和應(yīng)用。（1） 增量型算法：容易計(jì)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(guān)；算法得出的是控制量的增量，計(jì)算誤差對(duì)誤動(dòng)作影響小；算式中不出現(xiàn)U0項(xiàng)，則易于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的無(wú)沖擊切換。（2） 而位置型算法：要用到過(guò)去誤差的所有累加值，計(jì)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(dòng)作影響大；可以直觀得到PID參數(shù)，便于調(diào)整為什么要對(duì)積分項(xiàng)進(jìn)行改進(jìn)?改進(jìn)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(jìn)原因：當(dāng)有較大的擾動(dòng)或大幅度改變給定值時(shí)，存在較大的偏差，以及系統(tǒng)有慣性和滯后，在積分項(xiàng)的作用下，會(huì)產(chǎn)生較大的超調(diào)和長(zhǎng)時(shí)間的波動(dòng)。改進(jìn)思路：當(dāng)被控量和給定值偏差大時(shí)，取消積分控制，以免超調(diào)量過(guò)大；當(dāng)被控量和給定值接近時(shí)，積分控制投入，消除靜差為什么要對(duì)微分項(xiàng)的改進(jìn)？敘述其方法和特點(diǎn)【不完全微分PID控制（兩種方式：直接串在微分項(xiàng)；串在PID調(diào)節(jié)器之后），微分先行PID控制算式】時(shí)間最優(yōu)PID控制：Bang-Bang控制和PID控制相結(jié)合的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍。帶死區(qū)的PID控制算法的特點(diǎn)。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(kuò)充臨界比例度法，擴(kuò)充響應(yīng)曲線法，歸一參數(shù)整定法）。數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)步驟和特點(diǎn)。設(shè)計(jì)數(shù)字控制器D（Z）時(shí)，要求考慮哪些因素。數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)方法和種類。最少拍控制系統(tǒng)是如何設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)性問(wèn)題指什么？最少拍控制的穩(wěn)定性問(wèn)題（最少拍控制系統(tǒng)的每個(gè)采樣點(diǎn)之間的控制值U和輸出值Y穩(wěn)定嗎？如何解決？）工業(yè)過(guò)程中的純滯后現(xiàn)象與解決方法。施密斯預(yù)估控制原理與特點(diǎn)。（與D（s）并聯(lián)1個(gè)預(yù)估器，組成純滯后補(bǔ)償器，用于補(bǔ)償對(duì)象的純滯后部分。補(bǔ)償后，消除了純滯后部分的影響，而系統(tǒng)的穩(wěn)定性無(wú)影響，e-T將控制作用推移了丁時(shí)間，系統(tǒng)無(wú)振蕩，系統(tǒng)特性與對(duì)象符合。）具有純滯后補(bǔ)償?shù)臄?shù)字控制器，數(shù)字PID控制器+施密斯預(yù)估器。純滯后補(bǔ)償控制算法步驟和特點(diǎn)。達(dá)林算法的含義是什么？什么情況下采用大林算法？達(dá)林算法是如何得到的？簡(jiǎn)敘其特點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)合。達(dá)林算法的設(shè)計(jì)目標(biāo)：設(shè)計(jì)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