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/CIPS

⏹DDC、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、IEEE488

⏹ISA/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 … ×32

⏹RS-232性能特点

⏹距离、速率、电气特性、抗扰能力

⏹全双工

⏹L<15m

⏹RS-422性能特点

⏹距离、速率、电气特性、节点数、抗扰能力

⏹全双工

⏹L<1200m

⏹RS-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