中南大学计算机控制考试重点

中南大学计算机控制技术考试重点

第一章绪论

1、操作指导控制系统

工作原理：参数检测(数据采集)；最优设定计算；认可与修正；输出设定值，供操作人员参考；下一级调节器完成闭环控制。

系统特点：开环系统；参谋作用；结构简单，控制灵活安全。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（DDC）

系统特点：计算机不仅能完全取代模拟调节器参加闭环控制过程，而且不需改变硬件，只通过改变程序就能有效地实现较复杂的控制规律，是计算机用于工业生产过程控制的一种最典型的系统。

3、监督控制系统（SCC, Supervisory Computer Control）

工作原理：计算机按照描述生产过程的数学模型或其它方法，计算出最佳给定值送给模拟调节器或者计算机按照描述生产过程的数学模型或其它方法，计算出最佳给定值送给模拟调节器或者DDC计算机。

主要功能：参数采集；模型修改；设定计算；过程监控；通信。

系统特点:闭环系统；不直接作用于生产过程；保持生产过程在最优状态下运行；对软件要求较高。

4、集（分）散控制系统（DCS, Distributed ControlSystem）

工作原理:由若干台微处理器或微机分别承担部分任务，并通过高速数据通道把各个分散点的信息集中起来，进行集中的监视和操作，并实现复杂的控制和优化。由若干台微处理器或微机分别承担部分任务，并通过高速数据通道把各个分散点的信息集中起来，进行集中的监视和操作，并实现复杂的控制和优化。

系统特点:采用4C技术（Computer, Control, Communication,CRT）；采用分散控制，集中操作，综合管理和分而治之的设计原则；硬件积木化；软件模块化；控制系统组态；具有通信网络；可靠性高。（系统结构，冗余技术，自诊断功能，抗干扰措施，高性能元件）

5、现场总线控制系统Fieldbus Control System，简称FCS

将现场仪表和控制室仪表连接起来的全数字化、双向、多站的互联通信网络。是新一代分布式控制结构。

现场总线控制系统的出现对DCS作了很大的变革，主要表现在：

⑴信号传输实现了全数字化，从最低层逐层向最高层均采用通信网络互联；

⑵系统结构采用全分散化；

⑶现场设备具有互操作性；

⑷通信网络为开放式互联网络；

⑸技术和标准实现了全开放。

能充分发挥上层系统调度、优化、决策的功能，更容易构成CIMS系统并更好的发挥作用6、计算机集成制造系统CIMS（ComputerIntegrated Manufacture System）

通过分布式数据库、网络通信和自动化系统的环境支持，将产品设计、产品制造及信息管理三个功能集成在一起。解决总体目标或总任务的全局多目标最优，即企业综合自动化问题。

7、计算机控制系统的优缺点

优点：（1）对于外部环境的低灵敏性，如环境温度、湿度和元器件使用时间等。

（2）数字信号传输成本低，抗干扰能力强。

（3）没有参数漂移现象。

（4）可靠性高。

（5）能够以较低的成本完成非常复杂的工作。

（6）通过软件很容易改动系统，具有很高的适应性。

（7）能够实现多个系统的协调控制，如机器人多关节控制等。

（8）能够实现复杂的控制，如前馈控制、自适应控制、智能控制等。

缺点：（1）由于数字计算的有限精度引入了误差（或噪声）。

（2）由于计算机控制的离散时间特性，其控制变化陡峭。

（3）高性能控制算法的工程实现较复杂。

（4）对于系统的运行速度有较大的限制，即计算机控制系统的频带比实现同样功能的模拟控制系统要窄。

第二章输入输出接口与过程通道

1、开关量（数字量）的种类：

（1）电平式为高电平或低电平；

（2）触点式为触点闭合或触点断开。

2、输出驱动电路

功能：输出锁存器输出的信号的电压等级、输出功率无法满足执行机构的要求，应进行隔离处理、电平转换和功率放大。

根据被控对象控制信号的作用要求，将开关量输出信号转变为以下形式：

TTL电平逻辑信号、电子无触点开关输出和继电器输出等。

3、过零检测电路（零交叉电路）：可使交流电压变化到零状态附近时让电路接通，从而减少干扰。电路接通以后，由触发电路给出晶闸管器件的触发信号。

4、传感器：非电量转换为电信号的器件，称为“传感器”。（mV，μA，V，R，C）

常用传感器如：光敏传感器、温度传感器、压敏传感器、超声传感器、流量传感器、压力传感器、转速传感器、位置传感器、电压）

5、传感器（Transducer）：非电量→电压、电流

变送器（Transformer）：转换成标准的电信号

I/V变换：电流（0-20mA）→电压（0-5V）

多路转换器（Multiplexer）：多选一

采样保持器（Sample Holder，S/H）：保证变换时信号恒定不变

A/D变换器（A/D Converter）：模拟量转换为数字量

6、多路转换器

1）功能：将各个输入信号依次地或随机地连接到公用放大器或A/D转换器上。

2）要求：开路电阻无穷大、导通电阻无穷小、切换速度快、噪音小、寿命长、工作可靠。3）基本形式：(1)机械触点式(2)电子无触点式

7、A/D转换器是将模拟电压或电流转换成数字量的器件或装置。

转换方式包括：

并行比较式：转换速度快，但精度低。

双积分式：转换时间长（几十毫秒~几百毫秒），精度高，抗干扰能力强

逐次逼近式：转换时间短（几微秒~几百微秒），可很好地兼顾速度和精度，抗干扰能力差，在16位以下的A/D转换器中广泛应用。常用的逐次逼近式A/D转换器有8位分辨率的ADC0809，12位分辨率的AD574等。

8、D/A转换器是将数字量转换成模拟量的元件或装置，是模拟量输出通道的重要组成部分。