计算机控制(第4章,多路开关,AD,DA)
计算机控制(第四章,多路开关,AD,DA)
(二)采样-保持器
输入通道中,A/D转换时要求保持待转换值不变,转换结 束时又能跟踪输入信号的变化。输出通道中,为使得到一个相 对平滑的模拟输出量,也要求保持一个恒定值。 能完成上述功能的器件为采样-保持器(简写为S/H)。 S/H的主要用途。
S/H的两种工作状态为:一种为采样方式,一种为保持方
这类芯片种类很多,有8路、16路等,有单向、双向之分。 半导体多路开关,其导通、关断转换速度快;无机械磨 损,寿命长;内部带有通道选择译码器,使用方便。 多路开关广泛应用于计算机控制和数据采集系统中。 2、多路开关CD4051的简介 以单端8通道多路开关CD4051为例说明以下多路开关芯片。 三个通道选择输入端C、B、A;一个禁止输入端INH, INH=“0”(即Vss)时,被选中通道接通,允许模拟量输入。 参见CD4051的原理电路图。 实际应用中,被测参数太多时,使用一个多路开关不能 满足通道数的要求,可把多路开关进行扩展。例如两个8通道 多路开关构成16通道的多路开关。
D/A转换器为模拟量输出通道的核心部件
同时还涉及多路或多种参数的采集和控制问题。
本章主要内容:
1、多路开关与采样-保持器
2、D/A转换器及其接口技术
3、A/D转换器及其接口技术
典型微机控制系统的组成
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、多路开关与采样-保持器
(一)多路开关
1、多路开关的功能、特点 微机运行速度很快,相对而言,一般模拟量为缓变信号。 可用一台微机对多路或多种参数进行采集和控制,一台微机供 十几甚至几十个回路使用。而一台微机系统在某一时刻只能接 通处理一个通道的信号,多参数需被分时进行采样和控制,必 须使用多路开关(或反多路开关)进行切换。 多路开关把多个模拟量参数分时地接通。 输入通道时,多路参数共用一个A/D转换器,完成多到一 的转换。称多路开关。 输出通道时,由D/A转换成的模拟信号按一定顺序输出到 多个控制回路,实现一到多的转换。称反多路开关,或多路分 配器。
计算机控制(完整版)
第一章绪论1.计算机控制系统工作原理(图:P2 1-1b)A/D装置将模拟量转换为数字量后送入计算机处理,D/A装置将其转换为模拟量,输送到执行机构。
采样器与保持器等与A/D、D/A一起构成计算机与生产过程中之间的接口。
若被控量不是模拟量而是开关量(数字量),计算机控制系统中也需要用开关量输入输出接口进行信号的传输,而不能将过程与计算机相连。
2.计算机在控制系统中三个基本作用:实时数据处理、实施监督决策、实时控制及输出。
3.计算机控制系统的工作方式:①在线方式与离线方式生产过程和计算机系统直接相连,并接受计算机直接控制称为在线或联机方式;反之,若不相连或虽相连但过程不受计算机控制,而是靠人工进行联系并做相应操作称为离线或脱机方式。
②实时性指信号的输入、计算和输出都必须限制在一定时间范围内完成,即计算机对输入信息要以足够快的速度进行处理。
4.计算机控制系统组成功能、作用(图:P3 1-2)①主机由CPU、ROM、RAM组成,是计算机控制系统的核心。
②外设常用外部设备按功能分成输入设备、输出设备和外存储器。
③过程输入/输出接口包括模拟量和开关量两大类,是计算机与生产过程之间信息交换的桥梁。
④人机接口设备包括显示器、键盘、专用的操作显示面板或操作显示台等,供操作员与计算机进行信息交换。
⑤通信设备通过通信设备,不同地理位置、不同功能的计算机之间或计算机与设备之间可以进行信息交换。
⑥现场仪表包括检测变送仪表、执行机构等。
前者将生产过程中各种物理量转换成电信号,后者完成计算机输出控制的执行任务。
⑦系统总线分内部总线与外部总线。
内部总线在计算机各内部模块之间传送各种控制、地址与数据信号,并为各模块提供统一的电源;外部总线为计算机系统之间或计算机系统与设备之间提供数字通信。
⑧系统软件它管理计算机的内存、外设等硬件设备。
⑨应用软件是系统设计人员针对具体生产过程编制的控制和管理程序,是控制计算机在特定环境中完成某种控制功能所必需的软件。
2023年大学_计算机控制技术第二版(温希东著)课后答案下载
2023年计算机控制技术第二版(温希东著)课后答案下载2023年计算机控制技术第二版(温希东著)课后答案下载本书全面系统地介绍了计算机控制系统的基本组成和在工业控制中的应用技术,并结合实际深入浅出地介绍了几种典型的控制系统和控制技术。
主要内容包括:计算机控制系统概述、开关量输入/输出通道与人机接口、顺序控制与数字控制、模拟量输入/输出通道、PID调节器的数字化实现、计算机控制系统的抗干扰技术及工业控制微型计算机。
为了帮助读者掌握各部分内容,书中每章后面都附有习题。
本书可作为高职高专院校应用电子技术、自动化、机电一体化、电气工程等专业的计算机控制技术课程的教材,也可作为从事计算机控制工作的工程技术人员的参考书。
计算机控制技术第二版(温希东著):内容简介点击此处下载计算机控制技术第二版(温希东著)课后答案计算机控制技术第二版(温希东著):目录第1章计算机控制系统概述 11.1 计算机控制系统的组成 11.1.1 计算机控制系统的硬件组成 31.1.2 计算机控制系统的软件 41.2 工业控制计算机的特点 41.3 微型计算机控制系统的主要结构类型 51.3.1 计算机操作指导控制系统 51.3.2 直接数字控制系统 51.3.3 监督计算机控制系统 61.3.4 集散型控制系统 61.3.5 现场总线控制系统 71.3.6 工业过程计算机集成制造系统 81.4 微型计算机控制系统的发展 91.4.1 计算机控制系统的发展过程 91.4.2 近年来计算机控制系统在我国的发展趋势 9 习题 13第2章开关量输入/输出通道与人机接口 142.1 过程通道的分类 142.2 开关量输入/输出通道 152.2.1 开关量输入/输出通道的一般结构形式 15 2.2.2 开关量输入信号的调理 162.2.3 开关量输出驱动电路 192.2.4 开关量输入/输出通道的设计 21 2.3 人机接口——键盘 222.3.1 非编码键盘 232.3.2 编码键盘 282.4 人机接口——数字显示方法 312.4.1 发光二极管LED显示 312.4.2 LCD显示接口技术 38习题 81第3章顺序控制与数字控制 833.1 顺序控制 833.1.1 顺序控制系统的类型 833.1.2 顺序控制系统的组成 853.1.3 顺序控制系统的应用领域 853.1.4 顺序控制的应用实例 863.2 数字程序控制 883.2.1 数值插补计算方法 883.2.2 逐点比较法直线插补 893.2.3 逐点比较法圆弧插补 943.2.4 步进电机工作原理 993.2.5 步进电机控制系统原理 1013.2.6 步进电机与微型机的接口及程序设计 103 3.2.7 步进电机步数及速度的计算方法 1083.2.8 步进电机的变速控制 109习题 110[1]第4章模拟量输入/输出通道 1124.1 模拟量输入通道 1124.1.1 输入信号的处理 1124.1.2 多路开关 1134.1.3 放大器 1174.1.4 采样保持器(S/H) 1194.1.5 模/数(A/D)转换器及其应用 1204.2 模拟量输出通道 1284.2.1 DAC的工作原理 1284.2.2 多路模拟量输出通道的结构形式 1304.2.3 D/A输出方式 1314.2.4 失电保护和手动/自动无扰动切换 1324.2.5 DAC的主要技术指标 1324.2.6 典型应用例子 133习题 135第5章 PID调节器的数字化实现 1375.1 PID调节器 1385.1.1 PID调节器的优点 1385.1.2 PID调节器的作用 1385.2 数字PID控制器的设计 1415.2.1 PID控制规律的离散化 1425.2.2 PID数字控制器的实现 1435.3 数字PID控制器参数的整定 1455.3.1 采样周期的选择 1455.3.2 PID控制器参数的整定 146习题 150第6章计算机控制系统的抗干扰技术 152 6.1 干扰信号的类型及其传输形式 1526.2 抗干扰技术 1536.2.1 接地技术 1546.2.2 屏蔽技术 1556.2.3 隔离技术 1566.2.4 串模干扰的'抑制 1566.2.5 共模干扰的抑制 1576.2.6 长线传输中的抗干扰问题 157[1] 6.3 电源干扰的抑制 1586.3.1 电源干扰的基本类型 1586.3.2 电源抗干扰的基本方法 1596.4 CPU软件抗干扰技术 1616.4.1 人工复位 1626.4.2 掉电保护 1626.4.3 睡眠抗干扰 1636.4.4 指令冗余 1646.4.5 软件陷阱 1646.4.6 程序运行监视系统(WATCHDOG) 167 6.5 数字信号的软件抗干扰措施 1706.5.1 数字信号的输入方法 1706.5.2 数字信号的输出方法 1716.5.3 数字滤波 172习题 176第7章工业控制微型计算机 1777.1 工业控制计算机的特点 1777.2 总线式工控机的组成结构 1787.3 常用工控总线(STD/VME/IPC工控机) 179 7.3.1 STD总线工控机 1797.3.2 MC6800/MC68000工控机 1797.3.3 IPC总线工控机 1797.4 IPC的主要外部结构形式 1807.4.1 台式IPC 1807.4.2 盘装式IPC 1817.4.3 IPC工作站 1817.4.4 插箱式IPC 1827.4.5 嵌入式IPC 1837.5 IPC总线工控机内部典型构成形式 1847.5.1 工业控制计算机的组成 1847.5.2 工业控制计算机系统的组成 1857.6 IPC总线工业控制计算机常用板卡介绍 186 7.6.1 IPC总线工业控制计算机的概念 1867.6.2 工业控制计算机I/O接口信号板卡 187 习题 192附录 ST7920GB中文字型码表 193参考文献 198。
计算机控制技术知识点总结前4章
计算机控制技术知识点总结前4章计算机控制技术知识点总结前4章第一章:计算机控制基础知识计算机控制技术是一门研究如何将计算机应用于系统控制的学科。
在计算机控制技术的学习过程中,首先需要了解计算机控制的基础知识。
计算机控制系统由硬件和软件两部分组成。
硬件包括输入设备、输出设备、中央处理器、存储器以及总线等组成。
软件主要分为系统软件和应用软件两部分。
系统软件包括操作系统和通信软件等,应用软件包括各种具体的控制算法和控制策略等。
计算机控制系统的设计流程通常包括需求分析、系统设计、硬件设计、软件设计和系统测试等步骤。
需求分析是对系统的功能需求和性能需求进行分析和确定。
系统设计是根据需求分析的结果,确定系统的总体结构和模块划分等。
硬件设计是根据系统的需求和设计要求,选择适当的硬件设备,进行电路设计和硬件平台的搭建等。
软件设计则涉及编写控制算法和策略,进行软件的开发和测试等。
系统测试是对整个系统进行功能和性能的测试和验证。
在计算机控制技术中,还需要了解一些基本的控制理论,如PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
PID控制是一种广泛应用的控制方法。
它通过对误差、误差的变化率和误差的积分进行加权组合,得到输出信号,控制被控对象达到期望值。
PID控制器具有稳定性好、调节性能好和鲁棒性强等优点。
模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法。
它通过定义模糊规则和模糊集合,将模糊推理应用于控制系统中。
模糊控制具有对非线性和复杂系统的适应能力强的优点。
神经网络控制是一种基于神经网络的控制方法。
它通过训练神经网络,使之具有学习和适应能力,从而实现对被控对象的控制。
神经网络控制具有对非线性系统和时变系统的建模能力强的优点。
第二章:传感器与执行器传感器是计算机控制系统中常用的输入设备,用于采集环境和系统状态信息。
常见的传感器有光敏电阻、温度传感器、压力传感器等。
传感器的选择需要根据被控对象的特性和实际应用需求进行合理选择。
执行器是计算机控制系统中常用的输出设备,用于根据控制信号实现对被控对象的控制动作。
微型计算机控制技术课后习题答案
第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤:(1)实时数据采集:对被控量的瞬时值进行检测,并输入给计算机。
(2)实时决策:对采集到的表征被控参数的状态量进行分析,并按已定的控制规律,决定下一步的控制过程。
(3)实时控制:根据决策,适时地对执行机构发出控制信号,完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么?(1)实时:所谓“实时”,是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的,即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理,并在一定的时间内作出反应并进行控制,超出了这个时间就会失去控制时机,控制也就失去了意义。
(2)“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。
(3)“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。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成?各部分的作用是什么?由四部分组成。
图1.1微机控制系统组成框图(1)主机:这是微型计算机控制系统的核心,通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令,同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程,按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作,根据运算结果作出控制决策;对生产过程进行监督,使之处于最优工作状态;对事故进行预测和报警;编制生产技术报告,打印制表等等。
(2)输入输出通道:这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据,转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
计算机控制概要
计算机控制概要1. 引言计算机控制是指通过计算机对某一物理系统或过程进行监控和调节。
随着计算机技术的不断发展,计算机控制在各个领域中得到了广泛应用。
本文将介绍计算机控制的基本概念、原理和应用,并探讨其在工业、交通、农业和医疗等领域的重要作用。
2. 计算机控制基本概念计算机控制的基本概念包括控制对象、控制器和控制环节。
控制对象是指需要监控和调节的物理系统或过程,例如工厂中的生产线、机场的航班调度等。
控制器是指通过计算机来实现对控制对象的监控和调节。
控制环节是指控制器对控制对象进行操作的过程,可以是开关控制、调节控制等。
3. 计算机控制原理计算机控制原理包括感知、决策和执行三个基本步骤。
感知阶段通过传感器获取控制对象的状态信息,例如温度、压力、速度等。
决策阶段根据感知的数据进行分析和判断,确定需要采取的控制策略。
执行阶段将决策结果转化为控制信号,通过执行机构对控制对象进行实际控制。
4. 计算机控制技术计算机控制技术是指在计算机控制过程中所涉及的相关技术手段。
常见的计算机控制技术包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
PID控制是一种基于比例、积分和微分的控制算法,通过调节这三个参数可以实现对控制对象的稳定控制。
模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法,通过建立模糊规则库来实现对模糊对象的控制。
神经网络控制是一种基于人工神经网络的控制方法,通过训练网络模型来实现对控制对象的精准控制。
5. 计算机控制应用计算机控制在各个领域中都有着广泛的应用。
在工业领域,计算机控制可以实现对生产线的自动化控制,提高生产效率和质量。
在交通领域,计算机控制可以实现对交通信号灯的智能控制,优化交通流量,缓解交通拥堵问题。
在农业领域,计算机控制可以实现对温室的自动化控制,提高农作物产量和质量。
在医疗领域,计算机控制可以实现对医疗设备的精准控制,提高医疗效果和安全性。
计算机控制是一种通过计算机对物理系统或过程进行监控和调节的技术。
数字电子技术AD、DA
RF=R/2
uo
VREF 24
NB
⒈电路
RF
2R A
RB
RC
R D 2R I∑ -
P
2R
2R
2R
2R
+
uo
S0
S1
S2
S3
+VR
d0
d1
d2
d3
电子开关:d=1→接“VR”;d=0 →接“地”
① VR通过S0到D点 的电压值 S0接VR S1 S2 S3接地 等效电路:
2R A 2R
2R +VR
d0
电子开关:d=1→接“-”;d=0 →接“+” 不论d接哪端(虚地或实地),各支路电流不变。
求和 电路
I0
VREF 8R
I1
VREF 4R
I2
VREF 2R
I3
VREF R
+VREF
IREF R
I3 2R
I2 4R
I1 8R
I0
S3
S2
S1
S0
i
设RF=R/2
iF RF
- uo
+
d3
d2
d1
d0
TTL工艺:AD1408、DAC100等。 CMOS工艺:AD7532、AD7541、DAC0808、DAC0832、5G
输入:并行(传统芯片,如上述所有型号) 串行(近几年开发的芯片,如MAX518等)
⑴结构
⑵特点 ① 8位DA转换器 ② COMS工艺 ③ 倒T型电阻网络 ④ 内部有2个数据寄存器 ⑤ 直通、单缓冲、双缓冲三种工作方式
取Rf=3R
倒T型电阻网络
VO
I RF
计算机控制系统第4章计算机控制系统的常规控制技术
K Pe(k )
Ki
k
e(
j)
Kd e(k )
e(k
1)
u0
j0
式中:
Ki
Kp
T Ti
Kd
Kp
Td T
控制算法提供了执行机构的位置。
2020/6/9
13
(2)数字PID增量型控制算法
由位置型算法
Tk
e(k) e(k 1)
u(k )
KP
e(k)
Ti
e( j) Td
j0
T
u0
得: u(k
2020/6/9
Kp
u0
0
t0
t
图2 P调节器的阶跃响应
缺点:不能消除静差;KP 过大,会使
动态质量变坏,引起被控量振荡甚至
导致闭环不稳定。
8
(2)比例积分调节器
控制规律:
e
u(t )
K P[e(t )
1 Ti
t
0 e(t )dt ] u0
其中: Ti 为积分时间常数。
1 0
t0 u
0u
1
pK pK
2020/6/9
7
(1)比例调节器
e
控制规律:
1
u(t ) K Pe(t ) u0
1
其中: KP为比例系数;
0
t0
u
t
u0 为控制量的基准。
比例调节的特点:比例调节器对于 偏差是即时反应,偏差一旦产生, 调节器立即产生控制作用使被控量 朝着减小偏差的方向变化,控制作 用的强弱取决于比例系数。只有当 偏差发生变化时,控制量才变化。
5
1.模拟PID调节器
e(t) r(t) y(t)
(完整版)计算机控制名词解释和简答
1、计算机控制系统包括:计算机硬件设备、控制软件和计算机通信网络2、模拟输入通道的一般组成:信号处理、多路转换器、放大器、采样-保持器和A/D转换器(1)信号处理:可以对小信号放大滤波衰减阻抗匹配电平变换非线性补偿电流/电压转换(2)多路转换开关:又称多路开关在分时检测时可以将各个输入信号依次的或随机地连接到公共放大器或A/D 转换器上是用来切换模拟电压信号的关键元件。
多路开关分为:机械触点式和电子式两种。
(3)可编程放大器:是一种通用性强的高级放大器,可以根据需要用程序来改变他的放大倍数,来提高多路数据采集的精度。
(4)采样-保持器:用来满足转换精度的条件下提高信号允许的工作频率的器件。
一般由模拟开关、储能元件和缓冲放大器组成。
需要考虑的因素:输入信号范围、输入信号变化率、多路转换器的切换速率、不超过误差范围为的采集时间。
(5)A/D转换器:把模拟量转换成数字量的器件,分为计数比较式、双斜率积分式和逐次逼近式三种。
3、A/D转换器的主要技术指标:(1)分辨率:指的是能对转换结果发生影响的最小输入量(2)精度:指的是转换后所得结果相对于世纪值得准确度(3)量程:所能转换的电压范围(4)转换时间:A/D转换器完成一次完整的转换过程所需要的时间(5)输出逻辑电平:多为与TTL电平配合,是否要用三态逻辑输出,是否要对数据进行锁存(6)工作温度范围:只有要在一定的温度范围才能保证额定精度指标(7)对基准电源的要求:基准电源将对整个系统的精度产生影响需要考虑是否要加精密参考电源4、D/A转换器的主要技术指标:(1)稳定时间:系指D/A转换器中代码有满度值的变化时,其输出达到稳定所需的时间(3)输出电平:不同型号输出电平差距较大(4)输入编码:二进制码、BCD码、数值码、必要时可在转换前用微处理器进行代码转换(5)调零和增益校准:一定要先调零然后在校准增益5、过程通道干扰的来源:1)信号线和控制线均可能是长导线2)电气设备产生的电场和电磁波辐射(1)常态干扰:是指叠加在被测信号上的干扰噪声(2)共态干扰:是指A/D转换器两个输入端上公有的干扰电压(3)常态干扰抑制的方法:1.常态干扰信号高(低)于被测频率时,采用输入低(高)通道,常态干扰频率落在被测信号两侧时用带通滤波器2.当尖峰型干扰为主要干扰源时用双斜率积分式A/D转换器3、当常态干扰来自电磁感应时,应尽早进行前置放大或尽早完成A/D变换或采取隔离和屏蔽等措施4、利用逻辑器件的特性来抑制常态干扰5、从根本上消除常态干扰以及利用数字滤波技术(4)共模干扰的抑制1.利用双输入端的运算放大器作为前置放大器2、利用光电器或光电耦3、采用浮地输入双层屏蔽放大器4、用仪表放大器提高共模抑制比(5)其他抗干扰的方法:1、在电路板的电源线和地线要合理分布,布线尽可能短2、电源与地的引入端应该接一个无感电容3、如果有多块电路板应加稳压块4、防止驱动给电源和地线带来的影响5、三相隔离变压器的原边要三角形接副边要星形接法6、采用软件抗干扰技术6、位置式PID算法:控制算法中提供了执行机构的阀门开度的算法。
《计算机控制技术》习题参考答案(完整版)
《计算机控制技术》(机械工业出版社范立南、李雪飞)习题参考答案第1章1.填空题(1) 闭环控制系统,开环控制系统(2) 实时数据采集,实时决策控制,实时控制输出(3) 计算机,生产过程(4) 模拟量输入通道,数字量输入通道,模拟量输出通道,数字量输出通道(5) 系统软件,应用软件2.选择题(1) A (2) B (3) C (4) A (5) B3.简答题(1) 将闭环自动控制系统中的模拟控制器和和比较环节用计算机来代替,再加上A/D转换器、D/A转换器等器件,就构成了计算机控制系统,其基本框图如图所示。
计算机控制系统由计算机(通常称为工业控制机)和生产过程两大部分组成。
工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机,它包括硬件和软件两部分。
生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。
(2)操作指导控制系统:其优点是控制过程简单,且安全可靠。
适用于控制规律不是很清楚的系统,或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。
其缺点是它是开环控制结构,需要人工操作,速度不能太快,控制的回路也不能太多,不能充分发挥计算机的作用。
直接数字控制系统:设计灵活方便,经济可靠。
能有效地实现较复杂的控制,如串级控制、自适应控制等。
监督计算机控制系统:它不仅可以进行给定值的控制,还可以进行顺序控制、最优控制、自适应控制等。
其中SCC+模拟调节器的控制系统,特别适合老企业的技术改造,既用上了原有的模拟调节器,又可以实现最佳给定值控制。
SCC+DDC的控制系统,更接近于生产实际,系统简单,使用灵活,但是其缺点是数学模型的建立比较困难。
集散控制系统:又称分布式控制系统,具有通用性强、系统组态灵活,控制功能完善、数据处理方便,显示操作集中,调试方便,运行安全可靠,提高生产自动化水平和管理水平,提高劳动生产率等优点。
缺点是系统比较复杂。
计算机集成制造系统:既能完成直接面向过程的控制和优化任务,还能完成整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。
微型计算机控制技术课后答案及解析
习题一1,微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成?各部分的作用是什么?答:CPU,接口电路及外部设备组成。
CPU,这是微型计算机控制系统的核心,通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令,同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理.接口电路,微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
外部设备:这是实现微机和外界进行信息交换的设备2,微型计算机控制系统软件有什么作用?说出各部分软件的作用。
答:软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。
整个计算机系统的动作,都是在软件的指挥下协调进行的,因此说软件是微机系统的中枢神经。
就功能来分,软件可分为系统软件、应用软件1)系统软件:它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序.对用户来说,系统软件只是作为开发应用软件的工具,是不需要自己设计的。
2)应用软件:它是面向用户本身的程序,即指由用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序。
3,常用工业控制机有几种?它们各有什么用途?4,操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何?它们之间有何区别和联系?答:(1)操作指导控制系统:在操作指导控制系统中,计算机的输出不直接作用于生产对象,属于开环控制结构。
计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理,计算出各控制量应有的较合适或最优的数值,供操作员参考,这时计算机就起到了操作指导的作用。
(2)直接数字控制系统(DDC系统):DDC(Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测,经输入通道送给微机,微机将检测结果与设定值进行比较,再进行控制运算,然后通过输出通道控制执行机构,使系统的被控参数达到预定的要求。
DDC系统是闭环系统,是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。
(3)计算机监督控制系统(SCC系统):SCC(Supervisory Computer Control)系统比DDC 系统更接近生产变化的实际情况,因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制,系统不能运行在最佳状态,而SCC系统不仅可以进行给定值控制,并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。
计算机控制答案
第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤:(1)实时数据采集:对被控量的瞬时值进行检测,并输入给计算机。
(2)实时决策:对采集到的表征被控参数的状态量进行分析,并按已定的控制规律,决定下一步的控制过程。
(3)实时控制:根据决策,适时地对执行机构发出控制信号,完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么?(1)实时:所谓“实时”,是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的,即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理,并在一定的时间内作出反应并进行控制,超出了这个时间就会失去控制时机,控制也就失去了意义。
(2)“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。
(3)“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。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成?各部分的作用是什么?由四部分组成。
图微机控制系统组成框图(1)主机:(2)输入输出通道(3)外部设备(4)检测与执行机构4.微型计算机控制系统软件有什么作用?说出各部分软件的作用。
软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。
整个计算机系统的动作,都是在软件的指挥下协调进行的,因此说软件是微机系统的中枢神经。
就功能来分,软件可分为系统软件、应用软件及数据库。
(1)系统软件:它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。
对用户来说,系统软件只是作为开发应用软件的工具,是不需要自己设计的。
系统软件包括:a.操作系统:即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等;b.诊断系统:指的是调节程序及故障诊断程序;c.开发系统:包括各种程序设计语言、语言处理程序(编译程序)、服务程序(装配程序和编辑程序)、模拟主系统(系统模拟、仿真、移植软件)、数据管理系统等;d.信息处理:指文字翻译、企业管理等。
(完整版)计算机控制名词解释和简答
(完整版)计算机控制名词解释和简答1、计算机控制系统包括:计算机硬件设备、控制软件和计算机通信网络2、模拟输入通道的一般组成:信号处理、多路转换器、放大器、采样-保持器和A/D转换器(1)信号处理:可以对小信号放大滤波衰减阻抗匹配电平变换非线性补偿电流/电压转换(2)多路转换开关:又称多路开关在分时检测时可以将各个输入信号依次的或随机地连接到公共放大器或A/D 转换器上是用来切换模拟电压信号的关键元件。
多路开关分为:机械触点式和电子式两种。
(3)可编程放大器:是一种通用性强的高级放大器,可以根据需要用程序来改变他的放大倍数,来提高多路数据采集的精度。
(4)采样-保持器:用来满足转换精度的条件下提高信号允许的工作频率的器件。
一般由模拟开关、储能元件和缓冲放大器组成。
需要考虑的因素:输入信号范围、输入信号变化率、多路转换器的切换速率、不超过误差范围为的采集时间。
(5)A/D转换器:把模拟量转换成数字量的器件,分为计数比较式、双斜率积分式和逐次逼近式三种。
3、A/D转换器的主要技术指标:(1)分辨率:指的是能对转换结果发生影响的最小输入量(2)精度:指的是转换后所得结果相对于世纪值得准确度(3)量程:所能转换的电压范围(4)转换时间:A/D转换器完成一次完整的转换过程所需要的时间(5)输出逻辑电平:多为与TTL电平配合,是否要用三态逻辑输出,是否要对数据进行锁存(6)工作温度范围:只有要在一定的温度范围才能保证额定精度指标(7)对基准电源的要求:基准电源将对整个系统的精度产生影响需要考虑是否要加精密参考电源4、D/A转换器的主要技术指标:(1)稳定时间:系指D/A转换器中代码有满度值的变化时,其输出达到稳定所需的时间(3)输出电平:不同型号输出电平差距较大(4)输入编码:二进制码、BCD码、数值码、必要时可在转换前用微处理器进行代码转换(5)调零和增益校准:一定要先调零然后在校准增益5、过程通道干扰的来源:1)信号线和控制线均可能是长导线2)电气设备产生的电场和电磁波辐射(1)常态干扰:是指叠加在被测信号上的干扰噪声(2)共态干扰:是指A/D转换器两个输入端上公有的干扰电压(3)常态干扰抑制的方法:1.常态干扰信号高(低)于被测频率时,采用输入低(高)通道,常态干扰频率落在被测信号两侧时用带通滤波器2. 当尖峰型干扰为主要干扰源时用双斜率积分式A/D转换器3、当常态干扰来自电磁感应时,应尽早进行前置放大或尽早完成A/D变换或采取隔离和屏蔽等措施4、利用逻辑器件的特性来抑制常态干扰5、从根本上消除常态干扰以及利用数字滤波技术(4)共模干扰的抑制1.利用双输入端的运算放大器作为前置放大器2、利用光电器或光电耦3、采用浮地输入双层屏蔽放大器4、用仪表放大器提高共模抑制比(5)其他抗干扰的方法:1、在电路板的电源线和地线要合理分布,布线尽可能短2、电源与地的引入端应该接一个无感电容3、如果有多块电路板应加稳压块4、防止驱动给电源和地线带来的影响5、三相隔离变压器的原边要三角形接副边要星形接法6、采用软件抗干扰技术6、位置式PID算法:控制算法中提供了执行机构的阀门开度的算法。
实验一 AD与DA转换
实验一A/D与D/A转换一、实验目的1.通过实验了解实验系统的结构与使用方法;2.通过实验了解模拟量通道中模数转换与数模转换的实现方法。
二、实验设备1.THBCC-1型信号与系统•控制理论及计算机控制技术实验平台2.THBXD数据采集卡一块(含37芯通信线、16芯排线和USB电缆线各1根)3.PC机1台(含软件“THBCC-1”)三、实验内容1.输入一定值的电压,测取模数转换的特性,并分析之;2.在上位机输入一十进制代码,完成通道的数模转换实验。
四、实验步骤1. 启动实验台的“电源总开关”,打开±5、±15V电源。
将“阶跃信号发生器”单元输出端连接到“数据采集接口单元“的“AD1”通道,同时将采集接口单元的“DA1”输出端连接到接口单元的“AD2”输入端;2、将“阶跃信号发生器”的输入电压调节为1V;3. 启动计算机,在桌面双击图标“THBCC-1”软件,在打开的软件界面上点击“开始采集”按钮;4. 点击软件“系统”菜单下的“AD/DA实验”,在AD/DA实验界面上点击“开始”按钮,观测采集卡上AD转换器的转换结果,在输入电压为1V(可以使用面板上的直流数字电压表进行测量)时应为00001100011101(共14位,其中后几位将处于实时刷新状态)。
调节阶跃信号的大小,然后继续观察AD转换器的转换结果,并与理论值(详见本实验附录)进行比较;5. 根据DA转换器的转换规律(详见本实验附录),在DA部分的编辑框中输入一个十进制数据(如2457,其范围为0~4095),然后虚拟示波器上观测DA转换值的大小;6 实验结束后,关闭脚本编辑器窗口,退出实验软件。
五、实验数据或曲线1.A/D转换2.D/A转换这里以抛物线信号为例进行编程,其具体程序如下:dim tx,op,a ‘初始化函数sub Initialize(arg)‘初始化函数WriteData 0 ,1 ‘对采集卡的输出端口DA1进行初始化tx=0 ‘对变量初始化end subsub TakeOneStep (arg) ‘算法运行函数a=1op=0.5*a*tx*tx ‘0.1为时间步长tx=tx+0.1if op>3 then ‘波形限幅tx=0end ifWriteData op ,1 ‘数据从采集卡的DA1端口输出end subsub Finalize (arg)‘退出函数WriteData 0 ,1end sub通过改变变量tx、a的值可改变抛物线的上升斜率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
解码网络为DAC的主要部件,DAC中还具有数字量的数据缓 冲器、数据锁存器、电子模拟开关等,完成采样、保持、多路开 关的功能,有时有运放把模拟电流转换为相应的电压信号。
(三)典型D/A转换器——DAC0832简介 DAC0832为美国数据公司的8位D/A转换器。它内部具有两 级输入数据缓冲器和一个R-2R T形电阻网络。20引脚双列直插 式集成电路芯片。 引脚功能介绍: (1)CS、WR1、ILE 共同控制输入锁存器; (2)XFER、WR2 共同控制DAC寄存器,当DAC锁存器输 出数据入后面的DAC,同时启动一次D/A转换; (3)DI0~DI7 为0832的8位二进制输入端; (4)RFB 为DAC的输出增益调整电阻的外接端; (5)VCC、VREF、AGND、DGND (6)IOUT1+IOUT2=常数
典型A/D转换器芯片 转换器芯片ADC0809 简介 (三) 典型 转换器芯片
ADC0809的内部结构
ADC0809是逐次逼近式8 位ADC。 内部结构:有地址锁存译 码器;片内有8路模拟开 关,可同时对8路模拟量 分时转换;8位ADC;三 态输出缓冲器等。 共有28个引脚,各引脚功 能介绍 数据线 地址线 控制线 ADC0809引脚图
(四)单片机与0832的接口电路 单片机与0832的接口电路 0832 (1) 单缓冲器方式
DAC0832与单片机的单缓冲方式接口电路 与单片机的单缓冲方式接口电路
执行下面的几条指令就能完成一次D/A转换: MOV DPTR,#7FFFH ;指向DAC0832 MOV A,#DATA ;数字量装入A MOVX @DPTR,A ;完成一次D/A输入与转换 例:产生阶梯波的程序如下: START: MOV A, #00H ;初值 MOV DPTR, #7FFFH ; 0832 的地址送DPTR MOV R1, #0AH ; 台阶数为 10 LP: MOVX @DPTR, A ; 送数据至 0832 CALL DELAY ; 10 ms延时 ADD A, #10 ; 台阶增幅 DJNZ R1, LP ; 不到 10 台阶转移 SJMP START ; 产生下一个周期 DELAY为10 ms延时子程序
(四)ADC0809与8031 的接口电路 与 1、延时方式 ADC 08 09 延 时 方 式 硬 件 接 口
下面的程序是采用延时方法, 分别对 8 路模拟信号轮流采 样一次, 并依次把结果转存到数据存储区(首地址为”data”) 的采样转换程序。 MOV R1, #data ; 置数据区首址
(二)D/A转换原理 D/A转换器种类繁多,但其转换的基本原理是相同的,应 用电阻解码网络进行,对二进制数的按权转换和叠加求和得到 与数字信号成正比的电流量。 以下以R-2R T形电阻网络为例说明。
Rf R R R 2R
…
2R 2R 2R 2R 2R
- Vo
+
VR d0 d1 d2 d n-1
T型网 络D/A 转换 器
本章主要内容: 1、多路开关与采样-保持器 2、D/A转换器及其接口技术 3、A/D转换器及其接口技术
典型微机控制系统的组成
一、多路开关与采样-保持器
(一)多路开关 1、多路开关的功能、特点 微机运行速度很快,相对而言,一般模拟量为缓变信号。 可用一台微机对多路或多种参数进行采集和控制,一台微机供 十几甚至几十个回路使用。而一台微机系统在某一时刻只能接 通处理一个通道的信号,多参数需被分时进行采样和控制,必 须使用多路开关(或反多路开关)进行切换。 多路开关把多个模拟量参数分时地接通。 输入通道时,多路参数共用一个A/D转换器,完成多到一的 转换。称多路开关。 输出通道时,由D/A转换成的模拟信号按一定顺序输出到多 个控制回路,实现一到多的转换。称反多路开关,或多路分配 器。
这类芯片种类很多,有8路、16路等,有单向、双向之分。 半导体多路开关,其导通、关断转换速度快;无机械磨损, 寿命长;内部带有通道选择译码器,使用方便。 多路开关广泛应用于计算机控制和数据采集系统中。 2、多路开关CD4051的简介 以单端8通道多路开关CD4051为例说明以下多路开关芯片。 三个通道选择输入端C、B、A;一个禁止输入端INH, INH=“0”(即Vss)时,被选中通道接通,允许模拟量输入。 参见CD4051的原理电路图。 实际应用中,被测参数太多时,使用一个多路开关不能满 足通道数的要求,可把多路开关进行扩展。例如两个8通道多 路开关构成16通道的多路开关。
计算机控制技术
——郭世伟 ——郭世伟
Байду номын сангаас
第四章 模拟量输入/输出 模拟量输入/ 通道接口技术
引言:在工业生产过程中,存在大量连续变化的物理量, 称之为模拟量。模拟量反映系统的工作状态,或作为执行机 构的控制量。 而计算机能处理的数据只能为数字量。 见下图典型微机控制系统的组成 (模拟量、开关量、数字量的区别比较) A/D转换器为模拟量输入通道的核心部件 D/A转换器为模拟量输出通道的核心部件 同时还涉及多路或多种参数的采集和控制问题。
(二)采样-保持器 输入通道中,A/D转换时要求保持待转换值不变,转换结束 时又能跟踪输入信号的变化。输出通道中,为使得到一个相对 平滑的模拟输出量,也要求保持一个恒定值。 能完成上述功能的器件为采样-保持器(简写为S/H)。 S/H的主要用途。 S/H的两种工作状态为:一种为采样方式,一种为保持方式。
2. 查询方式 ADC 08 09 查 询 方 式 硬 件 接 口
P2.7 P1.7
这里将ADC0809 作为一个外部扩展的并行I/O口, 直接由 8031的P2.7和WR脉冲进行启动。模拟量输入通道选择端ADD A、ADD B、ADD C分别与8031的P0.0、 P0.1、P0.2 直接相连, 如端口0地址为7FF8H。CLK由8031的ALE提供。用查询方式 依次读取0——7通道的转换结果的数字量,分别存储入DATA地 址开始的片内RAM中。 能完成以上功能的程序段如下:
V01 V02
0832有三种工作方式: (1)直通方式 此时CS、WR1 、WR2 、XFER全接地,为低电平,而 ILE为高电平。输入锁存器和DAC寄存器均为直通状态,只要 有8位数据输入到DI0~DI7,就能直接进行D/A转换。 (2) 单缓冲方式 此时使两个寄存器中的一个处于直通状态,另一个为受控 锁存状态。一般让DAC寄存器处于直通状态,而输入锁存器为 受控锁存状态。此时可让二级寄存器的控制信号并接,数据只 要一写入DAC寄存器,就能进行D/A转换。该方式用得最多。 (3)双缓冲方式 此时单片机要对两个寄存器进行两步操作:先把数据写入 输入寄存器,再将输入寄存器中的数据写入DAC寄存器并启动 转换。该方式使数据接收和转换异步进行,提高了转换效率, 并且实现了多输出通道的D/A转换,可同时对多回路中的多个 0832分时输入数据,同时转换成同步模拟信号。
DI 0 DI 7
八位 输入 锁存 器
ILE1
八位 DAC 寄存 器
ILE2
八位 D/A 转换 器
VREF IOUT2 IOUT1
ILE
Rfb AGND
CS WR 1 WR 2 XFER
DAC0832的引 脚排列
DAC0832内部结构框图
0832为电流型的DAC,要求输出量为模拟电压时,需外 接I/V转换电路。下图为两级运放组成的模拟电压输出电路。 V01和V02端分别输出单、双极性的模拟电压。若参考电压为 +5V,则V01范围为0~5V,V02为-5V~+5V。
双积分式A/D转换原理图 转换原理图 双积分式 双积分法的特点时:精度高,抗干扰能力强, 双积分法的特点时:精度高,抗干扰能力强,转换速度较慢 。 该类芯片如: 等应用较广。 该类芯片如:MC14433等应用较广。 等应用较广
(二)A/D转换器的主要技术指标: (1)分辨率 常用数字量的位数来表示 分辨率是A/D转换器对输入量变化敏感程度的描述, 与 输入数字量的位数有关。如果数字量的位数为n, 则A/D转换 器的分辨率为 2-n。 量化误差不可避免存在。 (2)转换精度 (3)转换速度 完成一次A/D转换所需时间 (4)量程 输入电压有单极性和双极性,0~5V,0~10V, ±2.5V,±5V,±10V等。 (5)温度系数
阶梯波形图
(2) 双缓冲器方式 )
多路DAC0832同步转换的接口电路 同步转换的接口电路 多路
实现两输出通道的D/A转换,对两个0832分时输入数据, 同时转换成同步模拟信号。程序如下: MOV DPTR,#0DFFFH ;指向0832(1) MOV A,# data1 MOVX @DPTR,A ;data1送0832(1)锁存器 MOV DPTR,#0BFFFH ;指向0832(2) MOV A,#data2 MOVX @DPTR,A ;data2送0832(2)锁存器 MOV DPTR,#7FFFH ;指向0832(1)和0832(2) 的数据传送端 MOVX @DPTR,A ;data1和data2同时送D/A转换 器进行转换
最常见的S/H芯片有:美国AD公司的AD582、AD585等。
二、模拟量输出通道的接口技术 模拟量输出通道主要完成数字量到模拟量的转换(D/A转 换), 模拟量输出通道以D/A转换器为核心器件。 (一)D/A转换器的主要技术指标: (1)分辨率 常用数字量的位数来表示 分辨率是D/A转换器对输入量变化敏感程度的描述, 与输入数 字量的位数有关。如果数字量的位数为n, 则D/A转换器的分辨率 为 2-n。 (2)转换精度 (3)转换速度 通常以建立时间来表明转换速度。建立时间是 描述D/A转换速度的一个参数, 具体是指从输入数字量变化到输出 达到终值误差±1/2LSB(最低有效位)时所需的时间。 (4)输出电平 电平范围有0~5V,0~10V,±2.5V,±5V, ±10V等。有单极性输出和双极性输出。 (5)温度系数
从结构上看,这种A/D转换器以D/A转换为基础,加上比较 器、N位逐次逼近寄存器、置数控制逻辑电路以及时钟等组成。 其转换原理描述说明 经过N次比较N位寄存器的状态就是转换后的数字量数据, 可经输出缓冲器读出。 逐次逼近式A/D转换器构成简单,转换速度和精度较高, 应 用最广。常用的这种芯片有:ADC0808/0809 型 8 位MOS型 A/D转换器等。 2、双积分式A/D转换的原理 双积分式A/D转换器的原理图如下图所示。 从结构上看,双积分式A/D转换器由电子开关、积分器、比 较器、计数器、逻辑控制门等部件组成。双积分式A/D转换基于 间接测量原理,把被测电压值VX转换成为与之成正比的时间常 数,由测时间常数得到未知电压值。 工作原理的描述:一次A/D转换需要两次积分,首先对未知 电压正向定时积分,再对基准电压反向定值积分,积分输出过 零时即停止,由定时器计数反向积分时间T1,与VX成正比。