计算机控制技术复习要点
计算机控制技术复习提纲一、绪论n 基本概念n 闭环控制系统、开环控制系统n 控制点、检测点、控制回路n 采样周期、控制周期n DAS、DDC、SCC、DCS、FCS、CIMS、CIPSn 计算机控制系统的组成与工作过程n 测量、计算、控制、管理n 采样周期控制周期n 计算机控制系统的组成n 硬件、软件n 硬件n 主机、外设、通道、接口、人机界面、通信接口、RTC、自动化仪表n 软件n 系统软件、应用软件n 计算机控制系统的分类(分类方法不同、类别不同)n 按控制方案、系统构成、形态等分类：n 数据采集系统DASn 直接数字控制系统DDCn 计算机监督控制系统SCCn 集散控制系统DCSn 现场总线控制系统FCS，主流现场总线n 工业过程计算机集成制造系统CIMS/CIPSn DDC、DCS的特点n DCS的优点n FCS的优点，典型现场总线n 计算机控制系统的发展趋势*二、计算机控制系统总线技术n 基本概念n 总线、接口、内总线、外总线、串行总线、并行总线、非平衡电气特性、平衡电气特性n 微机系统常用内总线和外总线n ISA、PCI、RS-232、RS-422、RS-485、USB、IEEE488n ISA/PCI的主要性能指标n 寻址空间、最大数据传输率，译码电路设计n CompactPCI:n 特点：紧凑式，欧式连接器，热插拔n PCIe:n 特点：串行、高速、点对点、×4 ×32n RS-232性能特点n 距离、速率、电气特性、抗扰能力n 全双工n L<15mn RS-422性能特点n 距离、速率、电气特性、节点数、抗扰能力n 全双工n L<1200mn RS-485性能特点n 距离、速率、电气特性、节点数、抗扰能力n 半双工n L<1200n 为何RS-422/RS485具有更强的抗扰能力？n 平衡传输（差分传输）n RS-485网络的地址分配有何要求n 唯一n RS-422转为RS485？n Rx+ Tx+DATA+n Rx- Tx-DATA-三、过程输入输出通道接口技术n 基本概念n 离散信号、连续信号、模拟信号、采样、保持、量化、采样/保持器、零阶保持器、模拟开关、过程通道、模拟量输入通道、模拟输出通道、开关量输入通道、开关量输出通道、干接点、湿接点、串模干扰、共模干扰n 模拟量输入通道n 单极性、双极性、差动输入、单端输入n 技术指标，组成和接口技术、A/D采集程序设计n 模拟量输入通道n 信号内阻、模拟开关内阻、输入阻抗之间的关系n 变送器为何使用4-20mA电流传输而不用电压到A/D？n 模拟量输出通道n D/A转换器的主要技术指标，D/A是零阶保持器？n AO通道组成和接口技术、D/A输出程序设计n I/O通道n 光电耦合器的特点、种类n 光电耦合器的抗扰机理和作用n I/O通道的组成n V/I转换n 为何计控系统多使用电流传输n 常用V/I转换电路*n 常用I/V转换电路*n 计控系统抗扰技术与可靠性设计n 干扰分类n 按根源分：放电噪声、高频振荡噪声、浪涌噪声n 按传导方式分：串模、共模n 按波形性质分n 计控系统抗扰技术与可靠性设计n 抗串模干扰的硬件措施n 滤波电路：有源滤波电路、无源滤波电路n 低通、高通、带通、带阻n 双积分A/Dn 双绞线n 前置放大n 计控系统抗扰技术与可靠性设计n 抗共模干扰的硬件措施n 隔离：光电，变压器隔离n 浮空n 平衡对称输入，仪表放大器n 良好接地n 抗扰软件措施n 参考数字滤波四、滤波、标度换算、字长选择n 基本概念n 数字滤波、标度变换、工程量、字长n 数字滤波的优点n 常用数字滤波特点、适用场合n 低通滤波器n 程序判断滤波n 中值滤波n 算数平均值滤波n 加权平均值滤波n 滑动平均值滤波n 工程量（标度变换）转换公司及应用n 线性标度变换n 非线性标度变换n 字长选择n A/D字长选择n D/A字长选择n 结合常用的A/D和D/A五、计算机控制系统的控制规律n 对象典型环节n 比例环节、积分环节、惯性环节、纯滞后环节n 被控对象性能指标n 静态性能指标：稳态误差n 动态性能指标：超调量、调节时间、峰值时间、衰减比、振荡次数n 综合性能指标*：积分性能指标，末值型指标，复合型指标n 对象特性对控制性能的影响n 对象特性（扰动通道、控制通道）n 放大系数（比例系数）n 惯性时间常数n 纯滞后时间n 对象特性对控制性能的影响n 放大系数（比例系数）对控制性能的影响n 惯性时间常数对控制性能的影响n 纯滞后时间对控制性能的影响n 数字控制器的导出方法n 双线性变换、前向差分、后向差分位置/增量型算式n 微分方程 位置/增量型算式n D(s)、D(z) 位置/增量型算式n PID控制规律n P、I、D、PI、PD、PID作用及其阶跃响应n PID控制规律中KP、TI、Td对控制系统性能的影响n 数字PIDn 位置型算式及其特点n 增量型算式及其特点n 引申：可以根据微分方程、S传函、Z传函或系统方框图等推导各类数字算式n 计算机实现步骤n KP、TI、Td对控制系统性能的影响n 数字PIDn 数字PID算法的改进n 抗积分饱和n 积分分离n 积分限幅n 不完全微分PID算法n 算式推导n 优点n 阶跃响应曲线n 数字PIDn 微分先行PIDn 算式推导n 特点及使用场合n 带死区的PID控制算法n 特点及作用n PID参数整定n PID控制参数对系统性能的影响n 控制规律的选择：n 即P、PI、PID及复杂规律的选择n 根据响应波形判断PID参数的增加或减小n 采样周期的选择n 采样定理，由实际系统确定，经验法n 扩充临界比例度法整定PID参数*n 控制度、整定方法n 数字控制器离散化设计n 最小拍控制系统n 有纹波系统n 无纹波系统n 串级控制n 串级控制概念n 一个控制器的输出作为另一个控制器的给定值n 主回路、副回路n 克服扰动的机理n 副回路提前对扰动进行抑制n 增大等效放大系数、减小等效时间常数n 主、副回路采样周期的确定n 一般不等，二者可大可小、相差3倍以上为宜n 应将主要扰动因素包括在副回路n 前馈控制n 前馈控制概念n 对扰动量进行补偿的开环控制n 理论上：影响多少，补多少n 实际：不行n 静态前馈n 动态前馈n 前馈-反馈控制n 具有前馈控制和反馈控制的优点n 计算机实现步骤*n 模糊控制n 基本概念n 模糊集合与运算、隶属函数、隶属度、论域、二维模糊控制器n 模糊关系n 自返性、对称性、传递性n 模糊矩阵n 交运算并运算n 补运算合成运算*n 模糊控制器的组成n 模糊化接口、规则库、推理机、清晰化接口n 典型一、二维模糊控制器的结构n 以系统的偏差、偏差变化率作为控制器的输入、控制量作为控制器的输出n 推理模糊规则控制表查表六、计算机控制系统的设计*n 设计步骤n 确定测控任务（需求分析）n 确定总体方案n 确控制算法n 主机选型设计（硬件配置）n 仪表选型设计n 硬件设计n 软件设计n 系统调试n 验收/归档
