计算机控制技术复习提纲(推荐使用)
计算机控制技术复习要点
计算机控制技术复习要点计算机控制技术复习提纲⼀、绪论基本概念闭环控制系统、开环控制系统控制点、检测点、控制回路采样周期、控制周期DAS、DDC、SCC、DCS、FCS、CIMS、CIPS计算机控制系统的组成与⼯作过程测量、计算、控制、管理采样周期≤控制周期计算机控制系统的组成硬件、软件硬件主机、外设、通道、接⼝、⼈机界⾯、通信接⼝、RTC、⾃动化仪表软件系统软件、应⽤软件计算机控制系统的分类(分类⽅法不同、类别不同)按控制⽅案、系统构成、形态等分类：数据采集系统DAS直接数字控制系统DDC计算机监督控制系统SCC集散控制系统DCS现场总线控制系统FCS，主流现场总线⼯业过程计算机集成制造系统CIMS/CIPSDDC、DCS的特点DCS的优点FCS的优点，典型现场总线计算机控制系统的发展趋势*⼆、计算机控制系统总线技术基本概念总线、接⼝、内总线、外总线、串⾏总线、并⾏总线、⾮平衡电⽓特性、平衡电⽓特性微机系统常⽤内总线和外总线ISA、PCI、RS-232、RS-422、RS-485、USB、IEEE488ISA/PCI的主要性能指标寻址空间、最⼤数据传输率，译码电路设计……CompactPCI:特点：紧凑式，欧式连接器，热插拔PCIe:特点：串⾏、⾼速、点对点、×4 … ×32RS-232性能特点距离、速率、电⽓特性、抗扰能⼒全双⼯L<15mRS-422性能特点距离、速率、电⽓特性、节点数、抗扰能⼒全双⼯L<1200mRS-485性能特点距离、速率、电⽓特性、节点数、抗扰能⼒半双⼯L<1200为何RS-422/RS485具有更强的抗扰能⼒？平衡传输（差分传输）……RS-485⽹络的地址分配有何要求唯⼀RS-422转为RS485？Rx+ T x+ →DATA+Rx- Tx- →DATA-三、过程输⼊输出通道接⼝技术基本概念离散信号、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、共模⼲扰模拟量输⼊通道单极性、双极性、差动输⼊、单端输⼊技术指标，组成和接⼝技术、A/D采集程序设计模拟量输⼊通道信号内阻、模拟开关内阻、输⼊阻抗之间的关系变送器为何使⽤4-20mA电流传输⽽不⽤电压到A/D？模拟量输出通道D/A转换器的主要技术指标，D/A是零阶保持器？AO通道组成和接⼝技术、D/A输出程序设计I/O通道光电耦合器的特点、种类光电耦合器的抗扰机理和作⽤I/O通道的组成V/I转换为何计控系统多使⽤电流传输常⽤V/I转换电路*常⽤I/V转换电路*计控系统抗扰技术与可靠性设计⼲扰分类按根源分：放电噪声、⾼频振荡噪声、浪涌噪声按传导⽅式分：串模、共模按波形性质分计控系统抗扰技术与可靠性设计抗串模⼲扰的硬件措施滤波电路：有源滤波电路、⽆源滤波电路低通、⾼通、带通、带阻双积分A/D双绞线前置放⼤计控系统抗扰技术与可靠性设计抗共模⼲扰的硬件措施隔离：光电，变压器隔离浮空平衡对称输⼊，仪表放⼤器良好接地抗扰软件措施参考数字滤波四、滤波、标度换算、字长选择基本概念数字滤波、标度变换、⼯程量、字长数字滤波的优点常⽤数字滤波特点、适⽤场合低通滤波器程序判断滤波中值滤波算数平均值滤波加权平均值滤波滑动平均值滤波⼯程量（标度变换）转换公司及应⽤线性标度变换⾮线性标度变换字长选择A/D字长选择D/A字长选择结合常⽤的A/D和D/A五、计算机控制系统的控制规律对象典型环节⽐例环节、积分环节、惯性环节、纯滞后环节被控对象性能指标静态性能指标：稳态误差动态性能指标：超调量、调节时间、峰值时间、衰减⽐、振荡次数综合性能指标*：积分性能指标，末值型指标，复合型指标对象特性对控制性能的影响对象特性（扰动通道、控制通道）放⼤系数（⽐例系数）惯性时间常数纯滞后时间对象特性对控制性能的影响放⼤系数（⽐例系数）对控制性能的影响惯性时间常数对控制性能的影响纯滞后时间对控制性能的影响数字控制器的导出⽅法双线性变换、前向差分、后向差分→位置/增量型算式微分⽅程→位置/增量型算式D(s)、D(z) →位置/增量型算式PID控制规律P、I、D、PI、PD、PID作⽤及其阶跃响应PID控制规律中KP、TI、Td对控制系统性能的影响数字PID位置型算式及其特点增量型算式及其特点引申：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计算机实现步骤KP、TI、Td对控制系统性能的影响数字PID数字PID算法的改进抗积分饱和积分分离积分限幅不完全微分PID算法算式推导优点阶跃响应曲线数字PID微分先⾏PID算式推导特点及使⽤场合带死区的PID控制算法特点及作⽤PID参数整定PID控制参数对系统性能的影响控制规律的选择： ? 即P 、PI 、PID 及复杂规律的选择 ? 根据响应波形判断PID 参数的增加或减⼩ ? 采样周期的选择 ? 采样定理，由实际系统确定，经验法 ? 扩充临界⽐例度法整定PID 参数* ? 控制度、整定⽅法 ?数字控制器离散化设计 ? 最⼩拍控制系统 ? 有纹波系统 ? ⽆纹波系统 ?串级控制 ? 串级控制概念 ? ⼀个控制器的输出作为另⼀个控制器的给定值 ? 主回路、副回路 ? 克服扰动的机理 ? 副回路提前对扰动进⾏抑制 ? 增⼤等效放⼤系数、减⼩等效时间常数 ? 主、副回路采样周期的确定 ? ⼀般不等，⼆者可⼤可⼩、相差3倍以上为宜 ? 应将主要扰动因素包括在副回路 ?前馈控制 ? 前馈控制概念 ? 对扰动量进⾏补偿的开环控制 ? 理论上：影响多少，补多少 ? 实际：不⾏ ? 静态前馈 ? 动态前馈 ?前馈-反馈控制 ? 具有前馈控制和反馈控制的优点 ? 计算机实现步骤* ?模糊控制 ? 基本概念 ? 模糊集合与运算、⾪属函数、⾪属度、论域、⼆维模糊控制器 ? 模糊关系 ? ⾃返性、对称性、传递性 ?模糊矩阵 ? 交运算并运算 ? 补运算合成运算* ?模糊控制器的组成 ? 模糊化接⼝、规则库、推理机、清晰化接⼝ ? 典型⼀、⼆维模糊控制器的结构以系统的偏差、偏差变化率作为控制器的输⼊、控制量作为控制器的输出 ? 推理→模糊规则→控制表→查表e ΦΦ和的确定六、计算机控制系统的设计*设计步骤确定测控任务（需求分析）确定总体⽅案确控制算法主机选型设计（硬件配置）仪表选型设计硬件设计软件设计系统调试验收/归档。
计算机控制技术复习重点.doc
第一部分：基本概念部分必须掌握的内容1、计算机控制系统中离线方式和在线方式的含义是什么？2、出典型计算机控制系统的原理框图，并简述数字控制器的模拟化设计步骤。
3、简述增量型PID控制算与位置型PID控制算法相比较具有哪些优点？以及增量型控制算法的不足之处。
4、什么是过程通道？过程通道主要包括哪些类型？5、什么是内部总线？常用的内部总线有哪些？6、什么是共模干扰？如何抑制？7、画出数字控制系统原理框图。
并写出广义对象的脉冲传递函数、闭环咏冲传递函数、误差脉冲传逆函数、以及数字控制器的Z变换的表达式。
8、简述数字控制器的离散化设计步骤。
9、大林算法主要用来解决什么类型的控制问题？筒述大林算法的设计目标。
10、圆弧插补有哪几个步骤？11、串模干扰和工模干扰的含义。
12、信号的接地方式13、数字程序控制方式的类型14、软件抗干扰技术15、集散控制系统的内容16、插补计算过程的步骤。
17、步进电机的工作方式，步距角和齿距角的计算18、简易工程法整定PID参数的方法。
19、最少拍控制算法典型输入信号形式。
20动态矩阵控制算法的含义21前馈控制器的理论基础22采样定理的内容23、数字滤波的方法。
24、量化误差的定义25内部总线的含义26大功率驱动电路的驭动方式第二部分：计算题部分(复习重点)第四章逐点比较法：直线插补和圆弧插补计算，步进电机齿距角和步距角的计算第五章：根据拉氏变换的表达式求Z变换的表达式：例如：G(s)= 一,求G(Z)s~(s + 1)u(k) = K p e(k) + ；2四)+丁。
// i=O e(k) - e(k -1)T2e(k) + 0.40T7计算振铃幅度最少拍无波纹控制器的设计，有波纹控制器的设计波纹产生的原因大林算法的设计目标振俭现象及其消除方法第布章的所有例题第五章的习题3、7、8、9、10、11第三题答案已知模拟调节器的传递函数为l+0.17s0.085s试写出相应数字控制器的位置型PID 算法和增量型PID 控制算式，设采样周期T=0.2so 解：因为 D (S )= 1+°」7, =2(l + -j —) = K (l+-L + 7>)7 0.0855 0.175 " T Q所以=2=0.17, T d =0o 故位置型PID 控制器故增量型PID 控制器 u(k) = u(k -1) + △"(&)=— 1) + K P \e(k)一e(k -1)]+ K t e(k) + K D \e(k) -2e(k 一 1) + e(k - 2)]=〃(# _ 1) + 2®) -e(k -1)] + 老%)Vz • 1 /%(S 1) + 4.35必)一 2e(S 1) =2 e(k) +i=0。
计算机控制技术复习重点
计算机控制技术复习重点第1章计算机控制系统概论（5～10）⒈计算机控制系统有哪些特征？⒉计算机控制系统由那几部分组成？说明各部分的主要功能，并画出系统的硬件组成框图。
⒊计算机控制系统按功能分类有几种？⒋说明DDC与SCC的系统的工作原理、特点，它们之间有何区别和联系？并画出DDC、SCC的原理框图。
第2章工业控制计算机组成（5～10）⒈工业控制机的特点有哪些？⒉工业控制机由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？⒊常用的内部部总线有哪些？⒋常用的外部总线有哪些？第3章输入输出接口与过程通道技术（10～15）3.1 数字量输入输出通道⒈利用74LS244与PC总线工业控制机接口，设计8路数字量输入接口，画出电路原理图，并编写相应的程序。
⒉采用积分电路的小功率输入调理电路的电路图及工作原理。
⒊大功率输入调理电路的电路图及工作原理。
⒋利用74LS273与PC总线工业控制机接口，设计8路数字量输出接口，画出电路原理图，并编写相应的程序。
⒌大功率直流驱动电路的电路图及工作原理⒍小功率直流驱动电路的电路图及工作原理3.2 模拟量输入通道⒈有源和无源I/V的电路图及工作原理。
⒉画出模拟量输入通道的结构图，并说明各部分的功能。
3.3 模拟量输出通道⒈画出模拟量输出通道的结构图，并说明各部分的功能。
第4章计算机控制系统抗干扰技术⒈什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？⒉数字信号通道一般采取哪些抗干扰措施？⒊计算机控制系统中一般有几种接地形式？常用的接地技术有哪些？第5章 数字控制技术（10～15）⒈什么是数字程序控制？数字程序控制有哪几种方式？⒉设给定的加工轨迹为第一象限的直线OP ，起点为坐标原点，终点坐标A （x e ，y e ），其值为(6，4)，试进行插补计算，作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。
⒊三相步进电动机有哪几种工作方式?分别画出每种工作方式的各相通电顺序和电压波形图。
第6章 常规与复杂控制技术（30～40）6.1数字控制器的模拟化设计⒈数字控制器模拟化设计方法的步骤有那几步？⒉写出数字PID 控制器的位置算式、增量算式，并比较它们的特点。
计算机控制技术基础知识复习
《计算机操纵技术基础》复习资料第一章绪论自动操纵系统：在没有人参与的情况下，通过操纵器使生产过程自动地按照预定规律运行的系统。
开环操纵系统：指无被控量反馈的操纵系统，即需要操纵的是被控对象的某一量，而测量的只是给定信号，被控量关于操纵作用没有任何阻碍的系统。
闭环操纵系统：指有被被控量反馈的操纵系统，即系统的输出信号沿反馈通道又回到系统的输入端，构成闭合通道的系统。
典型工业生产过程：连续过程（流体）、离散过程（固体）、批量过程（连续过程和离散过程交替进行）。
计算机操纵系统：利用计算机（通常称为工业操纵计算机，简称工业操纵机）来实现生产过程自动操纵的系统。
计算机操纵系统的组成：计算机（工业操纵机）和生产过程。
工业操纵机是指按生产过程操纵的特点和要求而设计的计算机，包括硬件和软件。
硬件包括主机板、内部总线和外部总线、人机接口、磁盘系统、通信接口、输入输出通道。
软件包括系统软件和应用软件，系统软件包括实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序，应用软件是系统设计人员针对某个生产过程而编制的操纵和治理程序，包括过程输入程序、过程操纵程序、过程输出程序、人机接口程序、打印显示程序和公共子程序等。
生产过程包括被控对象和测量变送、执行机构、电气开关等装置。
计算机操纵系统的工作原理：①实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。
②实时操纵决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的操纵规律，决定将要采取的操纵行为。
③实时操纵输出：依照操纵决策，适时地对执行机构发出操纵信号，完成操纵任务。
计算机操纵系统的工作过程：测量、计算、操纵、治理。
在线方式：生产过程和计算机直接连接，并受计算机操纵的方式称为在线方式或联机方式；离线方式：生产过程不和计算机相连，且不受计算机操纵，而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。
实时：指信号的输入、计算和输出都要在一定的时刻范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行操纵，超出了那个时刻，就失去了操纵的时机，操纵也就失去了意义。
微型计算机控制技术_复习题纲(仅参考)
2.2 用8位A／D转换器ADC0809与PC总线等工业控 制机接口，设计模拟输入通道以及数据采集程 序流程图。 2.3 采样信号有何特点? 采样保持器的作用是什么? 是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持 器? 为什么? 2.4 什么是串模干扰和共模干扰? 如何抑制? 2.5 计算机控制系统中地线有哪几种? 2.6 什么是波反射? 如何消除波反射?
1.2 计算机控制系统的典型形式有哪些? 各有什么优 缺点?
• • • • • • • • • • • （1）操作指导控制系统 优点：结构简单，控制灵活，安全。 缺点：由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。 （2）直接数字控制系统（DDS） 优点：实时性好，可靠性高，适应性强。 （3）监督控制系统（SCC） 优点：生产过程始终处于最优工况。 （4）分散控制系统ห้องสมุดไป่ตู้DCS） 优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。 （5）现场总线控制系统（FCS） 优点：与DCS相比，降低了成本，提高了可靠性。国际标准统 一后，可实现真正的开放式互联系统结构。
3.1 插补计算程序流程： (1) 直线插补程序； (2) 圆弧插补程序。 3.2 给出一段直线或圆弧。要求： (1) 按逐点比较法插补进行列表计算； (2) 作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。 3.3 三相步进电机的工作方式。 3.4 利用8255A设计x轴步进电机和y轴步进电机的控 制电路，要求： (1) 画出接口电路原理图； (2) 分别列出x轴和y轴步进电机在三相单三拍、 三相双三拍或三相六拍工作方式下的输出字 表。
《微型计算机控制技术》复习题纲 微型计算机控制技术》
1.1 计算机控制系统的结构 。 1.2 计算机控制系统的典型形式有哪些? 各有什么优 缺点? （P5） 1.3 实时、在线方式和离线方式的含义是什么? 2.1 采用74LS244和74LS273，设计与PC总线等工业 控制机的数字量 (开关量) 输入输出接口，要求画 出接口电路原理图，并采用8086汇编语言编写数 字量输入输出程序。
计算机控制技术复习提纲
计算机控制技术复习资料一、计算机控制技术基础1.计算机控制系统的工作过程主要包括：实时数据采集、实时控制决策、实时数据输出阶段2.集散控制系统常用的编程语言包括：LD，FBD，SFC，STL等3.集散控制系统包括：控制站、操作员站、工程师站、控制网络，工程师通过工程师站完成系统的维护，控制站直接完成数据采样、控制决策、输出刷新等。
4.在JX-300XP系统中操作站、工程师站、控制站之间的网络接口是：SCnetII 网卡。
5.DCS成为集散控制系统，FCS成为现场总线控制系统二、集散控制系统应用1、提高DCS电源可靠性措施包括两点：在交流电源方面要求：双路供电，其中至少一路配UPS电源。
在电源模块方面要求冗余配置。
2、控制站的维护方法3、DCS软件组态主要内容包括：总体信息设置、I/O点组态、控制方案组态、操作小组组态、其他组态4、.控制站的站地址通过主控卡集成的网卡地址拨码开关设置，操作站则通过软件设置。
如某控制站主控卡地址设为4，则其拨码开关S1S2S3S4S5S6S7S8应设为00000100（用0、1表示开关状态，实际上是二进制与十进制之间的转换），其A网的网址为，其B网的网址为128.128.2.4其互为冗余的主控卡站地址应设为5。
同一操作站的两块网卡地址网络码相同，站地址相同，其中一块网卡地址为128.128.1.156，则另一块网卡的地址应该设为128.128.2.1565、一个JX—300XP控制站最多实现192个控制回路，其中包括128个自定义控制回路，64个常规控制回路。
6、JX—300XP系统的站地址范围为2-127，操作员站的站地址范围为129-160，控制站内数据转发卡地址范围为0-15.主控卡地址要求设置为6，则和这块卡件相互冗余的另一块主控卡站地址应设为7，其地址拨码开关S1S2S3S4S5S6S7S8的状态应设为000001117、流量累积系数的计算方法：单位系数，时间系数8、AI点位号成员的作用，如：FT_101.PV表示用于保存位号为FT_101的变送器经转换后的测量值9、AI点报警的类型10、在集散控制系统中，常见数据类型及范围，而半浮点数的数值范围为-7.9999~7.9999。
计算机控制技术学习大纲.
《计算机控制技术》学习大纲学习目的：掌握基本的计算机控制理论知识、工程应用技术及系统设计方法，培养创新思路。
学习要求：遵循由局部到综合、有硬件到软件、有单机到系统、有个性到共性的顺序，由浅入深，熟练掌握基本理论和工程设计方法，运用所学知识分析、解决实际问题。
第一章计算机控制系统概述1---1 计算机控制系统的特征与工作原理重点掌握计算机控制系统的特征与工作原理。
掌握计算机控制系统的硬件组成。
了解计算机控制系统的软件。
1---2 计算机控制系统的分类重点掌握按照系统的功能、工作特点分类的各种系统的原理、功能。
掌握计算机控制系统分类的方法。
了解按照各种分类方法都分为哪些。
1---3 计算机控制的发展概况及趋势重点掌握计算机控制理论与新型控制策略。
掌握计算机控制的发展过程。
了解计算机控制系统的发展趋势。
第二章工业控制计算机2---1 工控机重点掌握工控机的组成与特点。
掌握工控机的总线结构和I/O模块。
了解工控机的主要类型及其选型。
2---2 可编程控制器重点掌握可编程控制器的特点与分类。
掌握可编程控制器的基本结构。
了解可编程控制器产品。
2---3 单片微型计算机重点掌握单片机的特点与发展趋势。
掌握单片机的特性及应用系统。
了解单片机产品与选择。
第三章I/O接口与过程通道3---1 数字量I/O通道重点掌握数字量I/O接口技术。
掌握数字量输入、输出通道特点。
了解数字量输入、输出通道原理。
3---2 模拟量输入通道重点掌握信号调理的特点及原理，各种转换器的原理及功能特点。
掌握A/D转换器接口设计与PC接口特点与原理。
了解模拟量输入通道的组成及信号的采样和量化。
3---3 模拟量输出通道重点掌握D/A转换器的原理、功能、特点。
掌握模拟量输出通道的结构形式。
了解U/I变换原理。
3---4 D/A、A/D转换器的电源、接线与布线重点掌握接线的特点及方法。
掌握印数电路板布线的一般原则。
了解接线的重要性。
3---5 硬件抗干扰技术重点掌握抗干扰技术的原理及方法。
计算机控制技术期末复习提纲宝典-
计算机控制技术复习提纲一、填空题1.常见的PID改进算法有：积分分离法PID、梯形积分PID、不完全微分PID、带死区的PID（抗积分饱和PID、消除积分不灵敏区PID、时间最优PID）。
2.ADC0809是分辨率为8位，具有8路模拟量输入，基于逐次逼近式转换原理的A/D转换器。
AD574A/1674是高性能的12位逐次逼近式A/D转换器，量程有10V和20V，分单极性、双极性两种接法。
DAC0832是8位D/A转换器。
3.若步进电机齿数为z，拍数为N，则齿距角=360°/z，步距角为360°/(Nz)。
4.步进电机工作方式有：单相三拍、双相三拍、三相六拍。
单三拍：A→B→C→A→……双三拍：AB→BC→CA→AB→……三相六拍：A→AB→B→BC→C→CA→A→……其中，A:01H，B：02H，C:04H。
5.计算机控制系统的工作原理可归纳为：实时数据采集、实时控制决策、实时控制输出。
6.闭环系统稳定性可根据闭环脉冲传递函数零极点是否都在单位圆域内判定。
二、简答题1.什么是计算机控制系统？它是由哪几部分组成？答：计算机控制系统是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。
它主要由硬件和软件两部分组成，硬件包括：主机及操作台、通用外设I/O接口与通道、信号的检测及变送、执行机构、被控对象组成；软件包括：系统软件、应用软件。
2.以某一控制系统为例，简述计算机在一个控制周期内应完成哪些事情。
答：应完成：将压力传感器等水位相关传感器变送的信号A/D转换、数字滤波、与给定值进行比较计算偏差，控制算法计算控制量、D/A刷新输出控制量到电机伺服阀驱动模块，改变阀门开度从而改变流量，进而改变水位。
得分点：应完成：被控物理量的采集、A/D转换、数字滤波、偏差计算、控制算法计算控制量、D/A刷新输出控制量。
3.什么是操作指导控制系统？直接数字控制系统？监督控制系统？集散控制系统？现场总线控制系统？答：操作指导控制系统是计算机根据一定的控制算法（数学模型），依赖测量元件测得的信号数据，计算出供操作人员选择的最优操作条件及操作方案，属于开环控制结构。
计算机控制技术复习重点
第一部分：基本概念部分必须掌握的内容问答题必须掌握作业题：第一章1、5；第二章3,4；第三章7,8；第四章1，3；第五章2,3；第六章5,6；第七章：5以下为选择题部分包含的内容概念：1 数字PID控制器参数整定的任务是什么？采样周期T的选择与哪些因素有关？2“算术平均值”数字滤波器主要对哪类信号进行滤波？该类信号的特点是什么？3 直线插补的过程分为哪几个步骤？有几种终点判别的方法？1、计算机控制系统中离线方式和在线方式的含义是什么？答： (1)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(2)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
2、出典型计算机控制系统的原理框图，并简述数字控制器的模拟化设计步骤。
给定量，微型计算机，反馈线，控制器，D/A转换，执行器，被控对象，被控参数，A/D转换器模拟化设计步骤：1、求出模拟调节器的传递函数D(S)2、选择合适的采样周期T3、把D(S)离散化，求出数字控制器的脉冲传递函数D(z)4、检验系统的闭环特性是否满足设计要求5、把D(z)变换成差分方程的形式，并编程实现6、现场调试3、简述增量型PID控制算与位置型PID控制算法相比较具有哪些优点？以及增量型控制算法的不足之处。
答：与位置算法相比，增量型PID算法有如下优点：(1)位置型算式每次输出与整个过去状态有关，计算式中要用到过去偏差的累加值，容易产生较大的累积计算误差；而在增量型算式中由于消去了积分项，从而可消除调节器的积分饱和，在精度不足时，计算误差对控制量的影响较小，容易取得较好的控制效果。
(2)为实现手动——自动无扰切换，在切换瞬时，计算机的输出值应设置为原始阀门开度u0，若采用增量型算法，其输出对应于阀门位置的变化部分，即算式中不出现u0项，所以易于实现从手动到自动的无扰动切换。
计算机控制技术复习提纲1
计算机控制技术复习提纲1计算机控制技术复习提纲1.计算机控制系统概念及其组成。
2.计算机控制系统的工作原理。
3.在线方式与离线方式。
4.实时数据采集、实时控制决策的概念及与计算机系统的关系。
5.常用计算机控制系统主机。
6.计算机控制系统的典型形式种类与特点。
（操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散型控制系统、现场总线控制系统）。
7.DDC、SCC、DCS、FCS系统的含义和主要特点。
8.简述ISA总线和PCI总线特点。
9.RS-232、RS-485、RS-442、USB总线的特点（电气、物理）与区别。
10.CPU与I/O设备进行数据交换时存在的问题。
11.PC串行总线的传输电路方式及特点。
12.IO端口的分类与功能。
13.计算机IO端口的地址分配及特点。
14.计算机IO端口的地址译码。
15.IO端口的地址译码方法，看懂电路原理。
16.两种开关译码的特点和目的。
17.看懂ISA总线端口扩展电路原理。
18.计算机数字量接口和过程通道的概念和特点。
19.74LS244与74LS273的特点和应用？在驱动方面有什么不同？20.数字量通道的输入调理电路的概念、作用和组成结构。
21.小功率直流驱动电路的形式和特点。
22.大功率驱动电路的形式和特点（光电隔离、继电器、接触器）。
23.由三极管驱动的继电器的电路形式是怎样的？其中的续流二极管的作用。
如果将继电器接在三极管e级有什么缺点？24.模拟量输入接口和过程通道的概念和特点。
25.什么是标准的信号制，为什么要采用标准的电压、电流信号？26.标准的电压、电流信号哪一种最常用？为什么？27.画出有源I/V变换和无源I/V变换的电路，并说明其工作原理。
28.简述多路转换器的作用，什么时候需要采用多路转换器？29.为什么要对模拟信号采样？模拟信号的采样特点，香农采样定理的要点。
30.量化的概念：用一组数码逼近离散模拟信号的幅值，量化误差：± q/2，量化单位q=(y max-y min)/(2n-1)。
计算机控制技术复习要点
1．常用的计算机控制系统主机：可编程序控制器（PC）、工控机（IPC）、单片机、DSP、智能调节器。
2．工业控制机：（1）硬件组成主机板、内部总线和外部总线、人机接口、磁盘系统、通信接口、输入输出通道（2）软件组成系统软件包括实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序，Windows等系统软件。
3．总线概念：所谓总线，就是计算机个模块之间互联和传送信息（指令、地址和数据）的一组信号线。
以微处理器为核心，总线可以分为内部总线和外部总线，而内部总线又可以分为片级总线和系统总线。
片级总线包括数据总线、地址总线、控制总线、IIC总线，SPI 总线、SCI总线等；系统总线包括ISA总线、EISA总线、VESA总线、PCI总线等；外部总线包括RS—232C、RS—485、IEEE—488、USB等总线。
ISA：数据线宽度为16位总线，总线时钟为8MHz EISA：数据线宽度为32位总线，总线时钟为16MHz 。
4．PCI主要性能：（1）总线时钟频率33.3/66MHz (2)支持10台外设（3）总线宽度32位（5V）/64位（3.3V）（4）时钟同步方式（5）最大传输速率133MB/S （6）能自动识别外设（7）与CPU及时钟频率无关（8）特别适合与Intel的CPU协同工作5．小功率输入调理电路：采用积分电路消除开关抖动、R—S触发器消除开关两次反跳的方法。
大功率输入调理电路：采用光电耦合器进行隔离。
6．串模干扰：叠加在被测信号上的干扰噪声。
抑制方法：滤波、用双积分式A/D转换器、对被测信号进行前置放大或完成模/数转换或采取隔离和屏蔽等措施、利用逻辑器件的特性、采用双绞线作信号引线。
共模干扰：指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。
抑制方法：变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽、采用仪表放大器提高共模抑制比。
长线传输干扰抑制方法：终端阻抗匹配和始端阻抗匹配。
7．数字控制，就是生产机械根据数字计算机输出的数字信号，按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动完成工作的控制方式。
计算机控制技术复习资料
计算机控制是将计算机技术应用于工农业生产、国防等行业自动控制的一门综合学科和技术1.自动控制系统一般分为（开环控制系统）和（闭环控制系统）。
2.计算机控制系统的控制过程分为三个阶段：信息的获取、信息的处理、信息的输出3.计算机控制系统包括硬件和软件两大部分，硬件部分由：计算机主机（CPU和存储器）、接口电路、外部设备组成，是控制系统的基础；软件（各种应用软件）部分包括：数据采集、数字滤波、标度变换、键盘处理、过程控制算法、输出与控制等。
4.过程控制通道分为四种：模拟量的输入通道、模拟量的输出通道、数字量的输入通道、数字量的输出通道；5.操作控制台是计算机控制系统人际交换的关键设备；6.计算机控制系统一般分为6大类：操作指导控制系统、直接数字控制系统、计算机监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、计算机集成制造系统六大类；7.传感器的定义：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置8.热电偶测温原理:利用不同导体或半导体的热点效应来测温一些检测仪表和装置：a．用于开关量信号检测的行程开关、接近开关、光电开关b．用于速度检测的测速发电机、光电旋转编码器、c．用于位移检测的计量光栅、光电编码器（可对运动机械的直线位移、角位移、速度、相位等进行测量）d．用于质量检测的测重仪表和用于厚度测量的我涡流式测厚仪、射线是测厚仪9.过程控制中的执行器按动力能源分类可分为：气动执行器、电动执行器、液动执行器10.电动执行器的作用：用于接收来自控制器的4~20mA或0~10mA的直流电流信号，并将其转换成相应的角位移或直行程位移，去操纵阀门、挡板等的控制机构，以实现自动控制11.现场总线的智能执行器其特点如下：a.智能化和高精度的系统控制功能b.一体化的结构c.智能化的通信功能d.智能化的自诊断功能f.灵活的组态功能12.总线的基本概念：总线就是一组线的集合，他定义了各引线的电气、机械、功能和时序特性，使计算机系统的各部件之间以及外部的各系统之间建立信号联系，进行数据传递。
《计算机控制技术》复习资料
《计算机控制技术》复习资料1一、填空题1、在计算机控制系统几种典型的应用中系统是开环的控制结构，系统是计算机用于工业过程控制最普遍的一种方式，系统能自动的改变给定值，使生产过程达到最优。
2、STD总线是一种规模最小，面向工业控制，设计周密的位系统总线，VME总线是1981年推出的第一代位工业开放标准总线。
3、D/A转换器的转换原理可以归纳为“按权展开，然后相加”，因此D/A转换器内部必须要有一个，以实现按权值分别进行D/A转换。
4、数控系统由输入装置、输出装置、和 4部分组成，其一般步骤是曲线分割、、。
5、PID控制中积分饱和会引起输出超调使系统不稳定，通常改进的方法有法、法和有限偏差法。
6、根据步进电机的结构分析可知，错齿是促使步进电机旋转的根本原因，改变步进电机的可以改变其运行方式；改变，可以控制步进电机的正、反转。
7、达林算法的目标是设计合适的数字控制器D(z)，使整个计算机控制系统等效的闭环传递函数期望为一个和相串联，并期望闭环系统的纯滞后时间等于被控对象的纯滞后时间。
8、在连续系统中，表示输入信号和输出信号关系的数学模型用和来描述；在离散系统中，则用、和离散状态空间表达式来描述。
二、简答题1、过程输入输出通道与主机交换的信息类型有哪些？2、画出数字量输入/输出通道的结构。
3、什么是共模干扰？抑制共模干扰的措施有哪些？4、振铃现象是怎样产生的？它有什么危害？应怎样克服？5、简述冗余技术及其分类。
答案一、填空题1、操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统；2、8、32；3、解码网络；4、控制器、插补器、插补计算、折线逼近；5、遇限削弱积分法、积分分离法；6、各相的通电方式或脉冲分配、通电顺序；7、纯滞后环节、一阶惯性环节（顺序可互换）；8、微分方程、传递函数、差分方程、脉冲传递函数。
二、简答题1、答：1）数据信息：反映生产现场的参数及状态的信息，包括数字量和模拟量。
2）状态信息：又叫应答信息、握手信息，反映过程通道的状态，如准备就绪信号等。
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第一章计算机控制系统引论第一节计算机控制系统的原理与组成一、计算机控制系统的工作原理：(1)实时数据采集(2)实时控制计算(3)实时控制输出二、计算机控制系统的组成：控制计算机和生产过程(一)硬件组成：计算机控制系统的硬件主要由主机、外部设备、过程输入输出通道和生产过程组成。
1．主机2．外部设备：(1)输入设备(2)输出设备(3)外存储器(4)通信设备3．过程输入／输出通道：(1)模拟量通道(2)数字量通道 4.生产过程(二)软件组成：1．系统软件2．应用软件第二节计算机控制系统的分类与特点一、类型：1．操作指导控制系统2．直接数字控制系统（DDC）3．计算机监督控制系统（SCC）：SCC有两种不同的结构形式:(1)SCC+DDC的分级控制系统(2)SCC+模拟调节器4．集散控制系统（DCS）5．现场总线控制系统（FCS）二、特点：1）其系统功能价格比较高。
2）可减轻工作人员的劳动强度3）实现对难以控制的复杂被控对象(如多变量系统、大滞后系统以及某些时变系统和非线性系统等)的有效控制。
4）计算机控制系统调试、整定灵活方便。
系统适应性强。
5）实现工业生产与经营的控制管理一体化，大大提高工业企业的综合自动化水平。
6）系统中同时存在着连续型和离散型两类信号，属于混合系统。
系统中必有A／D和D／A转换器实现连续信号与离散信号相互转换。
连续系统控制理论不能直接用于计算机控制系统分析和设计。
第三节计算机控制的发展概况及趋势20世纪50年代中期，第一代计算机是电子管计算机。
20世纪60年代初，伴随半导体技术的发展，出现了晶体管计算机。
整个20世纪60年代，集成电路技术发展迅速，促使计算机技术又有了很大的发展。
到了20世纪60年代的后期，出现了用中小规模集成电路制作的小型计算机。
20世纪70年代初出现微型计算机开始的。
随着大规模集成电路技术的突破，微型计算机于1971年问世。
20世纪80年代以后，超大规模集成电路技术发展迅速。
20世纪80年代中后期出现了将现场控制器和智能化仪表等现场设备用现场通信总线互连构成的新型分散控制系统——现场总线控制系统(FCS)。
第二章过程输入／输出通道常用的计算机输入／输出通道分为四类：第一类是模拟量输入通道；第二类是模拟量输出通道；第三类是数字量(开关量)输入通道；第四类是数字量(开关量)输出通道第一节信号的采样与复现一、信号的采样与重构采样是按一定的时间间隔T对时间连续的信号X（t）进行取值的过程，得到X*（t）或X（nT）（n=0,1,2,3，···）。
一般称X*（t）为采样信号，称X（nT）为离散信号或时间序列信号，称采样时间间隔T为采样周期。
离散信号是时间离散、幅值连续的信号。
二、混频现象与滤波：混频现象又称为频率混叠现象。
三、信号的复现与零阶保持器：理想的不失真的恢复需要具备3个条件：1)原连续信号的频谱必须是有限带宽，即2)满足采样定理，即3)具有理想的低通滤波器，其特性为第二节模拟量输入通道一、模拟量输入通道的结构由：信号调理电路、多路转换器、放大器、采样保持器和A D转换器和总线接口等组成二、多路转换器：多路转换器又称多路开关，它是用来切换模拟电压信号的关键元件。
有CD4051、CD理想多路开关的开路电阻应为无穷大，接通时的导通电阻应为零。
此外，还希望切换速度快、噪声小、寿命长、可靠。
INH为低电平是有效ADC0809是8通路8路输入的8位的逐次比较式AD转换器，转换时间为100us三、采样保持器的工作过程：在满足转换精度的条件下，为了提高信号允许的工作频率，一般需用采样保持器。
采样保持器有两种工作状态，一种是采样状态，另一种是保持状态。
实际选用采样保持器时要注意它的获取时间的大小，获取时间指从发出采样指令到采样保持器输出与其输入相等所需的时间。
图（自己画）：四、A／D转换器的选择1．A／D转换器的位数：A／D转换位数与转换信号的分辨率直接相关。
转换位数越高，转换时对输入模拟信号变化的反应就越灵敏。
2．A／D转换器的转换速度A／D转换器从启动转换开始到转换结束输出稳定的数字量需要一定的时问，这一时间就是A／D转换器的转换时间。
3.选择A/D转换器的其他因数选择：A/D转换器芯片时，应考虑环境条件，如工作温度、可靠性等性能参数五、A／D转换器软件编程A／D转换器需要在微处理器的控制下才能工作，这是由软件编程实现的。
A／D转换器的编程要考虑A／D芯片的转换时间、采样周期的大小、CPU的资源使用等综合因素，不能不加分析地随意选择一种方案，否则会使系统的效率下降。
第三节模拟量输出通道：一、模拟量输出通道的结构单路模拟量输出通道的结构它由接口电路、寄存器、D／A转换器和放大变换电路组成。
二、单极性与双极性输出实时控制系统中被控制的物理量，如温度、压力和流量等，转换成电信号后，参数的变化范围是单极性的，即经传感器和变送器后，转换为0~10mA或4~20mA信号，可以用单极性输出方式。
DAC0832是具有双极性双缓冲的8位的T型电阻解码网络的电流输出型的DA转换器，转换时间1us。
接运放变成电压型输出。
三、D／A转换器的选择：1．D／A转换器的位数2的n次方大于等于Umax/Uth2．器件主要结构特性和应用特性：(1)数字量输入特性(2)模拟量输出特性(3)锁存特性及转换控制(4)参考电源第四节数字量输入／输出通道一、数字量输入／输出通道的结构：数字量输入／输出通道一般由三部分组成：CPU接口逻辑电路、输入缓冲器和输出锁存器、输人／输出电气接口亦即数字量输入信号调理和输出信号驱动电路。
各种数字量输入／输出电气接口主要完成滤波、电平转换、隔离和功率驱动等功能。
二、数字量输入信号调理和信号隔离调理方法：1．信号转换电路1)电压或电流转换电路图2)开关触点型信号输入电路2．滤波电路3．保护电路4．消除触点抖动5．信号的光电隔离三、数字量输出驱动电路：1．小功率驱动电路2．中功率驱动电路3．固态继电器及其使用方法第三章常用数字控制器设计第一节数字控制器连续化设计技术一、数字控制器的两类设计法：数字控制器D (z)的设计要分两步走：先设计一个模拟控制器D (s)，然后采用某种离散化方法应用于模拟控制器，获得对应的数字控制器D (z)。
这种方案称为连续化设计法，也称为间接设计法。
数字控制器D (z)就可直接用z传递函数来设计，也就是在z域中直接按离散控制理论设计数字控制器。
这种方案称为离散化设计法，也称为直接设计法。
二、数字控制器的连续化设计：(一)数字控制器的连续化设计步骤：1．设计假想的模拟控制器D (s)2．选择合适的采样周期3．将D (s)离散化为D (z)4．用仿真的方法检查系统性能是否满足设计要求5．求得计算机编程算法(二)模拟控制器的离散化：模拟控制器的离散化，就是利用某种离散化方法，由D (s)求出相应的D (z)，并使D (z)的动态特性近似于D (s)的动态特性。
下面介绍工程上实用的近似离散化方法。
1．后向差分变换法：后向差分变换法的主要特点如下：1)变换计算简单，不要对D (s)进行z变换。
2)D(s)稳定D (z)也稳定3)D(z)不能保持和D (s)相同的频率响应。
2．双线性变换法：双线性变换法的主要特点如下：1)变换计算简单，不要对D (s)进行z 变换2)离散化精度高于差分变换法。
3)D (s)稳定，D (z)也稳定。
4)D (z)不能保持和D (s)相同的频率响应。
第二节数字PID控制一、数字PID控制器(一)模拟PID控制器（二）数字PID控制算法：鉴于增量型算法的优点，我们可以对位置型算式作些改进。
利用增量的概念，将式改写成式便是位置型PID控制算式的递推算法。
增量型算法与位置算法相比，优点：1）增量型算法不需要做累加，增量的确定仅与最近几次偏差采样值有关2）增量型算法得出的是控制量的增量，而位置型算法的输出是控制量的全量输出3）采用增量型算法，易于实现手动到自动的无冲击切换。
(三)数字PID算法实施中的问题：1．算法编程2．输出限幅3．积累整量化误差二、数字PID控制器的改进：(一)积分项的改进1．积分分离法2．抗积分饱和法(二)微分项的改进：1．不完全微分PID控制算法2．微分先行PID控制算式三、数字PID控制器的参数整定(一)采样周期的选择1．三个基本条件：1）采样周期T必须小于临界稳定采样周期Tw。
2）采样频率Ws必须大于等于2倍的系统最高频率Wmax。
3）计算机执行控制程序和输入输出的时间T必须小于采样周期T2．具体考虑的因数：(1)给定值的变化频率(2)被控对象的特性(3)执行机构的类型(4)控制算法的类型(5)控制的回路数(三)按简易工程法整定PID参数1．扩充临界比例度法1)选择一个足够短的采样周期，具体地说就是选择采样周期为被控对象纯滞后时间的1／10以下。
2)用选定的采样周期使系统工作，去掉积分作用(T1取很大的数)和微分作用,仅保留比例作用。
3)选择控制度Q4)根据选定的控制度5)在PID控制器中设定所得参数，将系统投入运行并观察控制效果。
2．扩充响应曲线法(四)归一参数整定法第三节最少拍控制器一、最少拍控制器的设计(一)闭环脉冲传递函数的确定(二)最少拍控制器的可实现性问题(三)最少拍控制系统的稳定性问题(四)一般情形最少拍控制器的设计二、最小拍控制存在的问题：1）对不同输入信号类型的适应性差2）对系统参数变化敏感3）控制易于超过允许范围4）在采样点之间存在纹波第四节达林(Dahlin)算法一、达林算法数字控制器的形式IBM公司的达林(Dahlin)针对一类带有纯滞后环节的工业对象，于1968年提出了克服大纯滞后环节影响的控制算法。
具体讲，达林算法适用于以下的对象：二、振铃现象及其消除振铃：在应用达林算法时，在某些情况下会发现控制开始时，数字控制器的输出发生大幅度的上下摆动，这种现象叫(一)振铃产生的原因：1．带纯滞后环节的一阶惯性环节2．带纯滞后环节的二阶惯性环节（二)振铃现象的消除：第一种方法是先找出D (z)中引起振铃现象的极点，然后令其中的 z=1。
第二种方法是从保证闭环系统的特性出发，选择合适的采样周期丁及系统闭环时间常数 ，使得数字控制器的输出不产生强烈的振铃现象。
第四章 复杂数字控制器设计第一节 纯滞后系统的 Smith 控制算法一、连续系统 Smith 预估器工作原理单回路控制系统，其被控对象有纯滞后环节。
该图中Gb （s ）表示控制器的传递函数，Gp （s ）e^-ts 表示被控对象的传递函数，= Gp （s ）可能的问答题：1什么叫孔径误差？将模拟量转换成数字量要有一个过程,速度再快的ADC 完成转换也总是需要一定的时间。