简述数字控制器的离散化设计的步骤
计算机控制技术第7章 数字控制器的离散化设计方法
若 Z f (t) F(z)
则 lim f (t) lim(z 1)F(z)
t
z 1
表7-2 Z变换重要性质
名称
性
质
（7-16）
线性定理
Z[a1 f1(t) a2 f2(t)] a1F1(z) a2F2(z)
2
延迟定理
3
超前定理
4
复位移定理
5
复微分定理
6
初值定理
7
终值定理
在图7-1中 ， f(t)与g(t) 是两个不同的连续函数，但是由于f*(t) 和 g*(t)相等，所以F(z) 等于G(z) 。
f (t) g(t)
f (t)
g (t )
0
T
2T
3T
t
图7-1 采样值相同的两个不同的连续函数
4/57
第7章 数字控制器的离散化设计方法
例7-1 求单位阶跃函数1(t)的Z变换。
如图7-2（a）所示。
r(t)
c(t)
(s )
r(k)
c(k)
(s )
（a）
图7-2 连续系统和离散系统
（b）
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第7章 数字控制器的离散化设计方法
即 代入式(7-17)，即得
dc(t) c(k 1) c(k)
dt
T
T0 [c(k 1) c(k)] c(k) Kr(k)
T
或
c(k 1) (1 T )c(k) K T r(k)
C(z, m) E(z)D(z)G(z, m)
[R(z) C(z, m)]D(z)G(z, m)
所以
(z, m) D(z)G(z, m)
1 D(z)G(z, m)
计算机控制系统课后习题答案
1-1 什么是计算机控制系统？画出一个实际计算机控制系统原理结构图，并说明一个计算机控制系统由哪些部分组成及各部分的作用。
利用计算机参与控制的系统称为计算机控制系统。
1-2 简述计算机控制系统的控制过程。
实时数据采样实时计算控制量实时控制实时管理1-3 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，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：生产过程和计算机系统直接连接，并接受计算机直接控制的方式称为在线或联机方式。
(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的方式叫做“脱机”方式或“离线”方式。
1-4 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？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。
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。
(3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。
(4)生产过程装置a.测量变送单元：为了测量各种参数而采用的相应检测元件及变送器。
b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构。
1.5 计算机控制系统的软件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。
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。
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。
第五章数字控制器的离散化设计方法
第五章数字控制器的离散化设计⽅法第五章数字控制器的离散化设计⽅法数字控制器的连续化设计是按照连续控制系统的理论在S 域内设计模拟调节器，然后再⽤计算机进⾏数字模拟，通过软件编程实现的。
这种⽅法要求采样周期⾜够⼩才能得到满意的设计结果，因此只能实现⽐较简单的控制算法。
当控制回路⽐较多或者控制规律⽐较复杂时，系统的采样周期不可能太⼩，数字控制器的连续化设计⽅法往往得不到满意的控制效果。
这时要考虑信号采样的影响，从被控对象的实际特性出发，直接根据采样控制理论进⾏分析和综合，在Z 平⾯设计数字控制器，最后通过软件编程实现，这种⽅法称为数字控制器的离散化设计⽅法，也称为数字控制器的直接设计法。
数字控制器的离散化设计完全根据采样系统的特点进⾏分析和设计，不论采样周期的⼤⼩，这种⽅法都适合，因此它更具有⼀般的意义，⽽且它可以实现⽐较复杂的控制规律。
5.1 数字控制器的离散化设计步骤数字控制器的连续化设计是把计算机控制系统近似看作连续系统，所⽤的数学⼯具是微分⽅程和拉⽒变换；⽽离散化设计是把计算机控制系统近似看作离散系统，所⽤的数学⼯具是差分⽅程和Z 变换，完全采⽤离散控制系统理论进⾏分析，直接设计数字控制器。
计算机采样控制系统基本结构如图5.1所⽰。
图中G 0(s)是被控对象的传递函数，H(s)是零阶保持器的传递函数，G(z)是⼴义被控对象的脉冲传递函数，D(z)是数字控制器的脉冲传递函数， R(z)是系统的给定输⼊，C(z)是闭环系统的输出，φ(z)是闭环系统的脉冲传递函数。
零阶保持器的传递函数为：se s H Ts--=1)( （5-1）⼴义被控对象的脉冲传递函数为：[])()()(0s G s H Z z G = （5-2）由图可以求出开环系统的脉冲传递函数为：图5.1 计算机采样控制系统基本结构图)()()()()(z G z D z E z C z W == （5-3）闭环系统的脉冲传递函数为：()()()()()1()()C zD z G z z R z D z G z Φ==+ （5-4）误差的脉冲传递函数为：()1()()1()()e E z z R z D z G z Φ==+ （5-5）显然 )(1)(z z e Φ-=Φ（5-6）由式（5-4）可以求出数字控制器的脉冲传递函数为：)](1)[()()(z z G z z D Φ-Φ= （5-7）如果已知被控对象的传递函数G 0(s)，并且可以根据控制系统的性能指标确定闭环系统的脉冲传递函数φ(z)，由上式可以得到离散化⽅法设计数字控制器的步骤：（1）根据式（5-2）求出⼴义被控对象的脉冲传递函数G(z)。
第5章数字控制系统的连续——离散化设计
1 lim[s s0 s
10s 1 s1
]
lim[(z
z 1
1)
z
z
1
K
z
z 0.9048] z 0.3679
K z 6.6397
因此
D(z) 6.6397 z 0.9048 z 0.3679
（4）仿真检验
Gd (z)
(1
z 1 )Z[ 1 s
1 ] s(10s 1)
0.04837(z 0.9678) (z 1)(z 0.9048)
D(z) K z1 (z 1)z
(z e T )2
当R(s) 1 时，u(t) 0
u(t) lim sR(s)D(s)
t s0
s
t
当R(s) 1 时，u(t) 1
当R(z)
s
2
z
t
时 ，u(k) 0
u(k) lim(z 1)R(z)D(z)
k
z 1
z 1 k 当R(s) Tz 时 ，u(k) K z1T
(1 e T )2
(1 e T )2 (z 1)(z 1)
K z2 2T D(z) 2T
(z e T )2
(3)匹 配 到z ：D(z) K z1 (z 1)(z )
(z e T )2
要 求T 1s， 1时 ，D( j ) D(e jT ) j 0.50
(1 j)2
(t)
h(t) (t) *(t)
h*(t)
D(s)
D(z)
分析脉冲不变法特点：D(s) 与 D(z)之间的近似关系。
➢ 由设计准则知，二者的脉冲响应在采样点取相同值； ➢ D(s)与D(z)极点按Z变换定义z=esT一一对应 ； ➢ 若D(s)稳定，其极点位于S左半平面，则其D(z)必稳定，
5 数字控制器的离散化设计(新)
5.2.4 最少拍控制器的设计步骤
5.2.5 最少拍控制器的局限性
第三部分 控制器设计 第五章 数字控制器的离散化设计方法
5.2.1 误差传递函数e(z)与控制算法D(z)的关系
误差e(k)的传递函数e（z）的确定 :
E ( z ) R( z ) C ( z ) e ( z) 1 ( z ) R( z ) R( z )
5.2.1 误差传递函数e(z)与控制算法D(z)的关系
最后：
( z ) D( z ) e ( z )G ( z ) 1 e ( z) D( z ) e ( z )G ( z )
或：
第三部分 控制器设计 第五章 数字控制器的离散化设计方法
5.2.2 最少拍无差控制器的设计 这里的拍，指的是系统采样的节拍。 最少拍控制系统设计，也称为时间最佳 系统设计，是计算机控制系统设计最有效的方 法。所谓最少拍，是指在典型输入作用下，系 统在有限个采样周期(有限拍)内，就能达到稳 态。但只保证在采样点处无误差。系统的性能 指标是调整时间最短。
第三部分 控制器设计 第五章 数字控制器的离散化设计方法
5.2.1 误差传递函数e(z)与控制算法D(z)的关系
因：
D( z )G( z ) ( z ) 1 D( z )G ( z ) 1 e ( z ) 1 ( z ) 1 D( z )G( z )
第三部分 控制器设计 第五章 数字控制器的离散化设计方法
E(s)＝R(s)-B(s)
B(s)＝H(s)C(s)
消去中间变量E(s)、B(s)，得
G( s) C ( s) R( s ) 1 G( s) H ( s)
第三部分 控制器设计 第五章 数字控制器的离散化设计方法
4.2数字控制器的离散化设计技术精品PPT课件
(2)单位速度输入(q=2) 输入函数r(t)=t的z变换为
R(z)
Tz 1 (1 z 1)2
由最少拍控制器设计时选择的 Ф(z)=1-(1-z-1)q=1-(1-z-1)2=2z-1-z-2
可以得到
E(z)
R(z)e (z)
R( z )1
(z)
Tz 1 (1 z 1)2
(1
2z 1
z2 )
Tz 1
R(z)
T 2z 1 (1 z 1 ) 2(1 z 1 )3
Y
(z)
R( z )( z )
T
2 z 1(1 z 1 ) 2(1 z 1 )3
(2z 1
z 2
)
T 2 z 2 3.5T 2 z 3 7T 2 z 4 11.5T 2 z 5
画出三种输入下的输出图形，与输入进行比较
2 1.5
则所设计的闭环脉冲传递函数Ф(z)中必须含有纯滞后，且 滞后时间至少要等于被控对象的滞后时间。否则系统的响应超 前于被控对象的输入。
(3)最少拍控制的稳定性问题
只有当G(z)是稳定的(即在z平面单位圆上和圆外没有极点)， 且不含有纯滞后环节时，式Ф(z)=1-(1-z-1)q才成立。 如果G(z)不满足稳定条件，则需对设计原则作相应的限制。
进一步求得
Y (z)
R(z)(z)
1 1 z 1
z 1
z 1
z 2
z 3
以上两式说明，只需一拍(一个采样周期)输出就能跟踪输入，
误差为零，过渡过程结束。
Z变换定义： 序列的Z变换定义如下：
X (z) Z[x(n)] x(n)zn n
所以在给定的收敛域内，把X(z)展为幂级数，其
系*数实就际是上序，列x将(nx)(。n)展为z-1的幂级数。
简述数字控制器的离散化设计的步骤
简述数字控制器的离散化设计的步骤数字控制器（Digital Controller）是一种用数字信号来控制机械或电气系统的设备。
数字控制器的核心是控制算法，因此离散化设计是数字控制器设计的重要环节之一。
本文将介绍数字控制器的离散化设计步骤。
一、系统建模系统建模是数字控制器设计的第一步。
系统建模的目的是将被控制系统的动态行为以数学模型的形式描述出来。
常用的系统建模方法有传递函数法、状态空间法等。
二、控制算法设计控制算法设计是数字控制器的核心环节。
控制算法的目的是将系统的控制目标转化为数字控制器可执行的指令。
常用的控制算法有比例控制、积分控制、微分控制、PID控制等。
三、采样周期选择采样周期是数字控制器离散化设计中的重要参数。
采样周期的选择应根据被控制系统的动态特性、控制算法的要求以及数字控制器的性能指标等因素进行综合考虑。
一般来说，采样周期越小，数字控制器的响应速度越快，但是也会增加系统的计算负担。
四、离散化方法选择离散化方法是将连续时间系统转化为离散时间系统的过程。
常用的离散化方法有零阶保持法、一阶保持法、Tustin变换法等。
离散化方法的选择应根据被控制系统的动态特性、控制算法的要求以及数字控制器的性能指标等因素进行综合考虑。
五、数字控制器实现数字控制器实现是数字控制器离散化设计的最后一步。
数字控制器的实现可以采用FPGA、DSP、单片机等硬件平台，也可以采用C、C++等编程语言进行软件实现。
数字控制器实现的目的是将离散化后的控制算法实现为数字控制器可执行的指令。
数字控制器的离散化设计包括系统建模、控制算法设计、采样周期选择、离散化方法选择和数字控制器实现等步骤。
离散化设计的目的是将连续时间系统转化为数字控制器可执行的指令，从而实现对被控制系统的精确控制。
数字控制器的离散化设计技术
（2)根据Z变换的终值定理，求系统的稳态误差，并使其 为零（无静差，即准确性约束条件)。
则有：
要使e(∞ )=0，则必须：
这里F(z)是关于 Z 1的待定系数多项式。为了使Ф(z)能够实
现， F(z)中的首项应取为1（为什么？），即
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（3)根据最少拍控制，确定最少拍控制的闭环脉冲传递函数φ (z) （快速性约束条件）
补2：时间最优系统－最少拍系统
设采样系统的特征方程为：
anZ n an 1Z n1 ... a1Z a0 0
当所有的极点均在原点时，则要求an-1=…=a1=a0=0
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特征方程变为： anZ n 0
假如系统的脉冲传递函数如下式：
(Z )
bnZ n anZ n
... ...
Z平面
eT
eT
σ
1
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假如采样系统在S平面的极点均在等σ线左边，称系统的稳 定度为σ。显然， σ值越大，极点左离S平面虚轴越远，稳 定度越高，这时Z平面上极点离原点越近。
若极点左离S平面虚轴无穷远，则Z=0，在Z平面上的 极点均集中在原点处，就称系统具有无穷大稳定度。
显然，若采用系统脉冲传递函数的极点全部在Z平面 的原点，即Z特征方程的根全部为零，则系统具有无穷大 稳定度。
an
an
an
an
它具有有限个脉冲，即在单位脉冲的作用下，它的瞬 态过程在有限时间nT结束。这里n为脉冲传递函数的极点 数；若无零极点对消，它就是系统的阶数。
当控制对象一定，采样频率一定，这种系统就具有最 短的瞬变过程，故又称为时间最优或最少拍系统。
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最少拍控制：就是要求闭环系统对于某种特定的输入 在最少个采样周期内达到无静差的稳态（在采样时刻）。 且闭环脉冲传递函数具有以下形式：
数字控制系统的离散化方法
数字控制系统的离散化方法介绍本文将讨论数字控制系统的离散化方法。
数字控制系统是一种使用数字信号来控制机械设备的系统，离散化方法是将连续信号转化为离散信号的过程。
连续信号与离散信号在数字控制系统中，连续信号是指在时间和幅度上都是连续变化的信号。
而离散信号则是在时间和幅度上是间断的，仅在某些特定时间点有取值。
离散化方法将连续信号转化为离散信号，以便在数字控制系统中进行处理和控制。
离散化方法采样采样是离散化方法的第一步。
在采样过程中，连续信号按照一定的时间间隔进行取样，得到一系列离散的值。
通常，采样频率越高，离散信号的表示越精确，但同时也增加了系统处理的复杂性。
量化量化是离散化方法的第二步。
在量化过程中，采样所得到的离散值被映射到一定的离散值集合中。
这个离散值集合通常由有限数量的离散级别组成，每个级别代表了一定的数值范围。
量化的目的是减少离散信号的表示空间，以及减少系统处理的计算量。
编码编码是离散化方法的最后一步。
在编码过程中，通过对离散值进行编码，将其转化为适合数字控制系统处理的二进制信号。
常见的编码方法包括二进制码、格雷码等。
编码的目的是方便数字控制系统对离散信号进行处理、传输和存储。
结论离散化方法是数字控制系统中将连续信号转化为离散信号的重要过程。
它包括采样、量化和编码三个步骤。
通过离散化，可以使得数字控制系统更好地处理和控制机械设备，提高系统的性能和可靠性。
以上是数字控制系统的离散化方法的简要介绍和说明。
*注意：本文只是对离散化方法进行了简要介绍，并未涉及具体实施细节和技巧。
具体实施时，应按照相关规范和要求进行。
简述数字控制器的离散化设计的步骤
简述数字控制器的离散化设计的步骤
数字控制器是一种常用于控制机械和电子设备的计算机系统。
在数字控制器的离散化设计中，需要按照以下步骤进行：
1. 系统建模：首先需要对控制系统进行建模，确定其输入输出关系，选择适当的控制算法和控制器结构。
2. 离散化处理：通过对连续时间控制器进行离散化处理，将其转化
为离散时间控制器，以便于数字控制器进行实现。
3. 数字控制器设计：根据控制系统的需求和离散化处理后的控制器
模型，设计数字控制器的硬件平台和软件算法，并进行实现。
4. 系统测试与优化：对设计好的数字控制器进行系统测试，并进行
优化调整，以确保其满足控制系统的性能指标和稳定性要求。
需要注意的是，数字控制器的离散化设计是一项复杂的任务，需要深入理解控制系统的工作原理和数学模型，熟练掌握离散化技术和数字控制器的设计方法，以及具备良好的工程实践经验。
同时，还需要关注数字控制器的实时性和可靠性，以确保其在工业应用中的稳定运行。
第6章数字控制系统的离散化设计——Z域法
H e (z) 1 H (z)
闭环特性
可求得K H 3，b1 1，b2 1 / 3 H (z) z 1 (3 3z 1 z 2） D(z) (3 3z 1 z 2 )(1 0.368z 1 )
3.68(1 z 1 )2 (1 0.718z 1 )
Gd (z)He (z) 3.68(1 0.718z 1 )
系统检验：E ( z )
H e (z)R(z)
(1
z 1 )
1
1 z 1
1
即此系统对单位阶跃输入在一拍之后，误差为0。
（2）速度输入R(z) Tz ，T 1s (1 z 1 )2
H (z) K H z 1 (1 bz 1） 与Gd (z)分 子 分 母 同 阶 ， 与H e (z)的z 1幂 次 相 同
D(z)
H(z)
1 He(z) H(z) ；
Gd (z)[1 H (z)] Gd (z)He (z) Gd (z)He (z)
4) 系 统 检 验 ， 若 没 有 达 到要 求 ， 需 进 行 再 设 计 。
— 设 计D(z)的 目 的 ， 是 改 造Gd (z)的 特 性 ， 使 系 统 达 到 控 制 指 标H (z)。
有 限 拍 设 计 准 则 ： 要 求E(z)在D(z)控 制 下 在 有 限 拍 k N之 后 ，e(k) 0， 即E(z)只 有 有 限 项 。
阶 跃1(t ) 典型输入信号为： 1
1 z 1
速 度t
T z 1 (1 z 1 )2
加速度1 t 2 2
T 2 z （1 1 z 1） 2(1 z 1 )3
采样周期T 在设计中仍是要认真考虑的一个因素。
2. 对H(z)、He(z)的约束
06第六章 计算机控制系统的离散化设计
• H(z)的零点表达式中，包含G(z)在z平面单位圆外或单位圆上
的所有零点。
系统的准确性定对H(z)的要求：
p He ( z) ( z 1) p F ( z) (1 z 1）F ( z 1 )
pm
系统的快速性对闭环系统的要求
p He ( z) ( z 1) p F ( z) (1 z 1）F ( z 1 ) p尽可能小
如果m>n，则 e(k n m) ek n m 为未来时刻的状态，则就要求D(z) 具有超前性质，这是不可能的。
t=kT
(k-1)T kT (k+1)T
结论：
U ( z ) b0 z ( nm) b1 z ( nm1) bm1 z ( n1) bm z n D( z) E( z) 1 a1 z 1 an1 z ( n1) an z n
即若对象G(z)的分母比分子高d阶，则闭环传递函数H(z) 也必须至少有分母比分子高d阶。 或：若对象G(z)有d拍延时，则H(z)也必须至少有d拍延 时。
2）由系统的稳定性确定H(z)
系统稳定性的条件：特征方程的根应在单位圆内。
B( z ) G( z) A( z )
D( z )
设
解析设计法步骤：
根据控制系统的性能指标要求及其他约束条件，确定
出所需要的闭环脉冲传递函数H(z)。 根据式
1 H ( z) H ( z) D( z ) ,确定计算机 G( z ) 1 H ( z ) G( z ) H e ( z )
控制器的脉冲传递函数D(z) 。 根据D(z)编制控制算法程序。
F (z)
1 1 是 z 的有限多项式，不含有 (1 z ) 因子，
计算机数字控制器的离散化设计方法
目录
• 引言 • 离散化设计的基本概念 • 离散化设计的实现 • 离散化设计的应用 • 离散化设计的优势与挑战
01
引言
背景介绍
计算机数字控制器是工业自动化系统中 的重要组成部分，用于控制各种物理量 ，如温度、压力、流量和位置等。
离散化设计是实现计算机数字控制器的一种 重要方法，它能够将连续的控制问题离散化 ，从而简化设计过程并提高控制精度。
连续设计
在连续设计中，控制算法是在连续时间域中设计的，通常使用微分方程或传递 函数表示。这种设计方法通常需要使用模拟计算机或模拟器进行仿真和实现。
离散化设计
离散化设计是将连续时间系统转换为离散时间系统，以便在数字计算机上实现。 离散化设计使用差分方程或离散时间系统的状态方程表示系统。这种设计方法 通常使用数字计算机进行实现和仿真。
未来研究可以进一步探讨离散化设计与连续时间系 统之间的关系，以更好地理解离散化设计的原理和 应用。
发展自适应离散化设计方 法
针对不同的应用需求和系统特性，未来研究 可以发展自适应的离散化设计方法，以实现 更好的系统性能。
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离散化设计的方法和步骤
采样
采样是将连续时间信号转换为离散时间信号的过程。采样 率决定了离散化系统的精度和性能。
量化
量化是将连续变量转换为离散变量的过程。量化误差是由 于将连续信号转换为离散信号而引入的误差。
差分方程建模
差分方程是描述离散时间系统的数学模型。通过建立差分 方程，可以描述离散时间系统的动态行为。
离散化设计在机器人控制中还可以实现快速响应和精确控 制，从而提高机器人的运动性能和作业效率。
在航空航天控制中的应用
微型计算机控制专业技术课程答案
微型计算机控制专业技术课程答案《微型计算机控制技术》复习题纲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。
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?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。
4.1 数字控制器的连续化设计步骤。
（P103）4.2 PID控制器的三个参数对系统性能的影响。
4.3 数字控制器的离散化设计步骤是什么?4.4 最少拍⽆纹波控制器的设计。
4.5 模糊推理的计算。
6.1 测量数据预处理技术包括哪些？(185~190)7.1 什么是现场总线?有哪⼏种典型的现场总线?7.2 分布式控制系统的设计原则是什么？DCS系统分为哪⼏层？各层实现哪些功能？⽅程段11 部分1第⼀章（绪论）作业1.1 什么是计算机控制系统？它由哪⼏部分组成？答：计算机控制系统就是利⽤计算机来实现⽣产过程控制的系统。
2012计算机控制技术复习题解析
计算机控制技术复习题、填空题1、通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为 ______ 。
2、弱电控制与强电控制之间常用的隔离方式有变压器隔离、继电器隔离和_等。
3、常用的传输介质有双绞线、同轴电缆、 ________ o4、在计算机控制系统中，被测信号有和两种输入方5、信号接地方式应采用方式，而不米用方式。
6、主要的电源干扰包括、、和7、数字程序控制方式有、、。
8、插补计算过程由、、、四个步骤组成9、将D(S)离散化为D(Z)常用方法有__________ 、__________ 、__________ o10、三相步进机的转子为60个齿，定子为3对磁极，工作在三相六拍方式时，则步距角是 ________ 和齿距角是__________ o11、三相步进电机通常有_______ 、 _________ 和_________ 工作方式12、PID控制中对积分项可采取 ______ 、________ 、__________ 和 ________ 四种改进措施。
13、对微分项进行改进主要有_______________ 和____________________ 两种方法。
14、按简易工程法整定PID参数的方法有 ________ 、_______ 和___________ o15、最少拍控制算法有___________ 、____________ 和____________ 三种典型输入信号。
二、选择题1、已知偏差e (k),积分分离阈值B，以下正确的是( )A. 当e(k) > B时，采用PI控制B. 当e(k) > B时，采用PD控制C.当e(k)之时，采用PD控制D.当e(k)叼时，采用PI控制2、设加工第一象限直线OA起点为0( 0,0 )，终点为A (6,3 )，进行插补计算所需的坐标进给的总步数My为( )A.7B.8C.9D.103、已知离散系统脉冲传递函数为：G( Z) = (Z+0.5) /(Z-0.5+j0.5F2, 可知该系统是( )。
计算机控制技术期末复习试题附答案.
第一章 计算机控制系统概述1、计算机控制系统的概念是什么？计算机控制系统是以计算机技术、控制理论及自动化技术相结合并应用于工业生产过程的结果，是以自动控制理论为基础，以计算机为手段的控制系统。
2、计算机系统由哪些部分组成？并画出方框图。
计算机控制系统由计算机、外部设备、操作台、输入通道、输出通道、检测装置、执行机构、被控对象以及相应的软件组成。
3、计算机控制系统的主要性能指标有哪些？稳定性/动态指标/稳态指标/能控性与能观性4、计算机控制系统的主要特点有哪些？各项 连续控制系统 计算机控制系统信号形式 都是模拟信号 模拟信号、数字信号皆有控制规律实现 由模拟电路实现 由计算机通过程序实现控制形式 整个过程始终连续控制 整个过程始终离散控制控制器作用 一个控制器控制一个回路 一个控制器分时控制多个回路功能强度 简单控制 具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能 自动化程度 自动化程度低 便于实现控制与管理的一体化5、计算机控制系统是怎样分类的？按功能和控制规律可分为几类？一、按控制系统的功能及结构特点分类①操作指导控制系统②直接数字控制系统DDC③监督控制系统 SCC④计算机分级控制⑤集散控制系统 DCS⑥现场总线控制系统FCS外部设备操作台 输入通道 检测装置输出通道 执行机构 计 算 机 被 控 对 象二、按控制规律分类①程序和顺序控制② PID 控制③最少拍控制④复杂规律的控制⑤智能控制第二章 离散控制系统及Z 变换分析法1、计算机控制系统的信号形式有哪些？连续模拟信号:时间与幅值上均连续，如 r(t)、y(t)、u(t)离散模拟信号:时间是离散的，幅值上连续，如y*(t)、u*(t)离散数字信号:时间离散的，幅值为数字量，如y(kT)、u(kT)2、香农(Shannon)采样定理是如何描述的？一个连续时间信号f(t)，设其频带宽度是有限的，其最高频率为ωmax(或fmax)，如果在等间隔点上对该信号f(t)进行连续采样，为了使采样后的离散信号f *(t)能包含原信号f(t)的全部信息量。
计算机控制简答题与答案
一、选择题(10×2’)二、简答题(5×7‘)1、什么是软件陷阱？通常安排在什么地方？如何实现？软件陷阱就是在非程序区设立拦截措施，使程序进入陷阱的技术。
即通过一条引导程序，强行将跑飞的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。
软件陷阱安排在以下四种地方：未使用的中断向量区，未使用的大片ROM区，程序中的数据表哥去已经程序中一些指令串中间的断裂点处。
2、FCS相对DCS而言有什么优点？什么是现场总线，目前有哪五种比较典型的现场总线技术？FCS顺应了自动控制系统的发展潮流，代表潮流与发展方向。
FCS更只用于较快的数据传输速率，以及更灵活的处理数据手段。
安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式，串行，多点通信的数据总线叫做现场总线。
目前应用比较多的有FF,LonWorks,Profibus,WorldFIP以及CAN等。
3、简述扩充响应曲线法整定PID参数的步骤。
1．数字控制器不介入控制系统，让系统处于手动操作状态，将被调量调节到给定值附近，并使之稳定下来。
然后突然改变给定量，给对象一个输入信号。
2. 用记录仪表记录被调量在阶跃输入下的整个变化过程曲线。
3. 在曲线最大斜率处作切线，求得滞后时间τ，被控对象时间常数Tτ以及它们的比值Tτ/τ4、A/D,D/A转换器在计算机控制系统中有什么作用？A/D转换是为了将现场检测的连续信号量化处理变换成数字信号，以便计算机进行处理；D/A转换是将计算机输出的离散的数字量变化成连续信号，使之能够控制被控对象。
5、数字控制器的连续化设计步骤是什么？答：设计假想的控制器ds；选择采样周期T;将DS离散化为DZ;设计有计算机实现的控制算法；校验6、简述数据通信线路的三种工作制式。
单工通信：所传送的信息始终朝着一个方向；半双工通信：信息流可以在两个方向上传输，但同一时刻仅仅限于某一方向上的传输；双工通信：通信系统中的设备可以同时接受和发送数据。
计算机控制技术期末复习试题附答案
第一章计算机控制系统概述1、计算机控制系统的概念是什么计算机控制系统是以计算机技术、控制理论及自动化技术相结合并应用于工业生产过程的结果，是以自动控制理论为基础，以计算机为手段的控制系统。
2、计算机系统由哪些部分组成并画出方框图。
计算机控制系统由计算机、外部设备、操作台、输入通道、输出通道、检测装置、执行机构、被控对象以及相应的软件组成。
3、计算机控制系统的主要性能指标有哪些稳定性/动态指标/稳态指标/能控性与能观性4、计算机控制系统的主要特点有哪些各项连续控制系统计算机控制系统信号形式都是模拟信号模拟信号、数字信号皆有控制规律实现由模拟电路实现由计算机通过程序实现控制形式整个过程始终连续控制整个过程始终离散控制控制器作用一个控制器控制一个回路一个控制器分时控制多个回路功能强度简单控制具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能自动化程度自动化程度低便于实现控制与管理的一体化5、计算机控制系统是怎样分类的按功能和控制规律可分为几类一、按控制系统的功能及结构特点分类①操作指导控制系统②直接数字控制系统DDC③监督控制系统SCC④计算机分级控制⑤集散控制系统DCS⑥现场总线控制系统FCS二、按控制规律分类 ①程序和顺序控制 ② PID 控制 ③最少拍控制 ④复杂规律的控制 ⑤智能控制第二章 离散控制系统及Z 变换分析法1、计算机控制系统的信号形式有哪些连续模拟信号:时间与幅值上均连续，如 r(t)、y(t)、u(t) 离散模拟信号:时间是离散的，幅值上连续，如y*(t)、u*(t) 离散数字信号:时间离散的，幅值为数字量，如y(kT)、u(kT)2、香农(Shannon)采样定理是如何描述的一个连续时间信号f(t)，设其频带宽度是有限的，其最高频率为ωmax(或fmax)，如果在等间隔点上对该信号f(t)进行连续采样，为了使采样后的离散信号f *(t)能包含原信号f(t)的全部信息量。
则采样角频率只有满足下面的关系： ωs ≥2ωmax采样后的离散信号f *(t)才能够无失真地复现f(t)。
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简述数字控制器的离散化设计的步骤
数字控制器是现代制造业中广泛使用的控制装置，它可以通过数字信号来控制机器和设备的运动，从而实现高效、精确的加工过程。
离散化设计是数字控制器开发过程中非常重要的一步，下面我们来简述数字控制器的离散化设计的步骤。
1. 确定控制对象及其数学模型
首先需要确定所要控制的对象，如数控机床等，然后建立其数学模型。
数学模型可以是连续时间模型或离散时间模型，根据控制对象和控制要求的不同选择不同的数学模型。
2. 确定采样周期
采样周期是指控制系统对被控对象进行采样的时间间隔，采样周期的选择既要满足系统的动态响应要求，也要考虑到硬件实现的可行性。
3. 离散化控制系统
根据数学模型和采样周期，将控制系统进行离散化。
离散化可以采用欧拉离散化、莱普拉斯变换等方法，将连续时间模型转换为离散时间模型。
4. 设计控制算法
在离散化的控制系统中，需要设计相应的控制算法。
控制算法可以是PID控制、模型预测控制、自适应控制等。
5. 程序实现和仿真
根据设计的控制算法，编写程序并进行仿真验证，检验控制系统的性能是否符合要求，可以对算法进行优化。
6. 实验验证
在实际控制系统中，进行实验验证，不断进行优化和调整，使控制系统达到最佳性能。
以上就是数字控制器离散化设计的步骤，通过严密的设计和实验验证，可以实现数字控制器的高效、精确控制，提高制造业的生产效率和产品质量。