计算机控制与网络技术-复习资料

1简述几种典型计算机控制系统的原理与特点 (3)

1.1数据采集系统（DAS） (3)

1.2直接数字控制系统（DDC） (3)

1.3监督控制系统（SCC） (3)

1.4集散控制系统（DCS） (3)

1.5现场总线控制系统（FCS） (4)

1.6工业过程计算机集成制造系统（CIMS） (4)

1.7网络控制系统 (4)

2总线的概念及分类 (4)

3串行通信基础 (4)

4被控对象传函描述： (4)

4.1放大环节 (4)

4.2惯性环节 (4)

4.3积分环节 (5)

4.4纯滞后环节 (5)

4.5脉冲传递函数 (5)

5PID控制 (5)

5.1数字PID算法 (6)

5.2积分分离PID控制算法 (6)

5.3PID参数对控制性能的影响 (6)

5.4采样周期T的选取 (7)

6串级控制 (7)

7前馈-反馈控制 (8)

8数字控制器直接设计方法 (9)

8.1基本概念 (9)

8.2最少拍无差系统 (9)

8.3最少拍无纹波系统 (11)

9史密斯预估控制 (12)

10模糊控制 (12)

11现场总线的定义及特点 (12)

11.1现场总线的定义 (12)

11.2现场总线的技术特点 (12)

11.3现场总线的优点 (12)

11.4现场总线网络实现 (12)

11.5ISO OSI7层协议 (13)

12计算机控制系统设计方法 (13)

12.1测控任务确定 (13)

12.2选择系统的主机机型 (13)

12.3确定控制算法 (13)

12.4系统总体方案设计 (13)

12.5硬件设计 (14)

12.6软件设计 (14)

12.7选择工业自动化仪表 (14)

12.8系统调试 (14)

13离散系统状态空间描述的基本特征 (14)

13.1离散系统状态空间描述 (14)

13.2能达性能控性条件 (15)

1简述几种典型计算机控制系统的原理与特点

1.1数据采集系统（DAS）

数据采集系统是计算机应用于生产过程控制最早的一种类型，把需要采集的过程参数经过采样、A/D转换为数字信号送入计算机。计算机对这些输入量进行计算处理，并按需要进行显示和打印输出。

数据采集系统主要是对大量的过程参数进行巡回检测、数据记录、数据计算、数据统计和处理、参数的越限报警及对大量数据进行积累和实时分析。

这种应用方式，计算机不直接参与过程控制，对生产过程不直接产生影响。

1.2直接数字控制系统（DDC）

直接数字控制系统是计算机在工业中应用最普遍的一种方式。它是用一台计算机对多个被控参数进行巡回检测，检测结果与给定值进行比较，并按预定的数学模型进行运算，其输出直接控制被控对象，使被控参数未定在给定值。

1.3监督控制系统（SCC）

计算机按照描述生产过程的数学模型计算出最佳给定值送给模拟调节器或DDC计算机，模拟调节器或DDC计算机控制生产过程，从而使生产过程始终处于最优工况。SCC系统较DDC系统更接近生产变化的实际情况，他不仅可以进行给定值控制，而且还可以进行顺序控制、自适应控制及最优控制等。

监督控制系统系统有两种不同的结构形式：一种是SCC+模拟调节器控制系统，另一种是SCC+DDC控制系统。

1.4集散控制系统（DCS）

集散控制系统，又称分布式控制系统。它以微处理器为核心，实现地理上和功能上的控制，同时通过高速数据通道把各个分散点的信息集中起来，进行集中地监视和操作，并实现复杂的控制和优化。DCS的设计原则是：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。结构上，由以微处理器为核心的基本数字控制器、高速数据通道、CRT操作站和监督计算机组成。

集散控制系统具有以下特点：

①控制分散，信息集中；

②系统模块化；

③数据通信能力较强；

④友好而丰富的人及接口；

⑤可靠性高。

1.5现场总线控制系统（FCS ）

1.6工业过程计算机集成制造系统（CIMS ）

1.7网络控制系统

2总线的概念及分类

就其功能来说，总线是计算机各模块间进行信息传输的通道。它包括通道控制、仲裁方法和传输方式等内容。

在计算机控制系统中，一般将总线分为内部总线（又称系统总线）和外部总线两部分。3串行通信基础

在串行通信中，参与通信的两台或多台设备通常共享一条物理通路。发送者一次逐位发送一串数据信号，按一定的约定规则为接收者所接收。由于串行端口通常只是规定了物理层的接口规范，所以为确保每次传送的数据报文能准确到达目的地，使每一个接收者能够接收到所有发向它的数据，必须在通信连接上采取相应的措施。

①串行异步通信数据格式

②连接握手

③确认

④差错校验

4被控对象传函描述：

4.1放大环节

()G s K

=4.2惯性环节

12()(1)(1)(1)n K G s T s T s T s =

+++L ，1,2,n =L

4.3积分环节

()n i K G s T s =

，1,2,n =L 4.4纯滞后环节

()s

G s e τ−=4.5脉冲传递函数零阶保持器：1()Ts

h e G s s

−−=被控对象传递函数为：()

o G s 有零阶保持器的脉冲传递函数为：()1()[()()][]o h o G s z G z Z G s G s Z z s

−==5PID 控制

比例调节：()p p u K e t =；比例调节作用大小，除了与偏差()e t 有关外，主要取决于比例系数p K 。p K 越大，调节作用越强，动态特性越好；反之，p K 越小，调节作用越弱。但是对于大多数惯性环节，p K 太大，会引起自激震荡。比例调节的缺点是存在静差，是有差调节。积分调节：()p

i i K u e t dt T =∫；PI 调节既克服了单纯比例调节有静差存在的缺点，又避免了

积分调节相应慢的缺点，即静态和动态特性均得到了改善；式中i T 越大，积分速度越慢，积分左右越弱；反之，i T 越小，积分速度越快，积分作用越强。微分调节：()d i p de t u T K dt

=；微分调节的特点是，输出只能反应偏差输入变化的速度，而对于一个固定不变的偏差，不会起作用，因此微分作用不能消除静差，而只能在偏差刚刚出现时，差生一个很大的调节作用。