第一篇：計算機控制技術(shù)

《計算機控制技術(shù)》課程綜述

09熱工一班姚躍輝200910610118

計算機控制是自動控制理論與計算機技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一門新興學(xué)科，計算機控制技術(shù)是隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的。自動控制技術(shù)在許多工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，但是由于生產(chǎn)工藝日益復(fù)雜，控制品質(zhì)的要求越來越高，簡單的控制理論有時無法解決復(fù)雜的控制問題。計算機的應(yīng)用促進了控制理論發(fā)展，先進的控制理論和計算機技術(shù)相結(jié)合推動計算機控制技術(shù)不斷前進。近年來，隨著計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測與傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、微電子技術(shù)、CRT顯示技術(shù)、現(xiàn)場總線智能儀表、軟件技術(shù)以及自控理論的高速發(fā)展，計算機控制的技術(shù)水平大大提高，計算機控制系統(tǒng)的應(yīng)用突飛猛進。利用計算機控制技術(shù)，人們可以對現(xiàn)場的各種設(shè)備進行遠程監(jiān)控，完成常規(guī)控制技術(shù)無法完成的任務(wù)，微型計算機控制已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、航空航天以及日常生活的各個領(lǐng)域。可以說，21世紀是計算機和控制技術(shù)獲得重大發(fā)展的時代，大到載人航天飛船的研制成功，小到日用的家用電器，甚至計算機控制的家庭主婦機器人，到處可見計算機控制系統(tǒng)的應(yīng)用。計算機控制技術(shù)的發(fā)展日新月異，作為現(xiàn)代從事工業(yè)控制和智能儀表研究、開發(fā)及使用的技術(shù)人員，必須不斷學(xué)習(xí)，加快知識更新的速度，才能適應(yīng)社會的需要，才能在工業(yè)控制領(lǐng)域里繼續(xù)邀游。計算機控制系統(tǒng)是應(yīng)用計算機參與控制并借助一些輔助部件與被控對象相聯(lián)系，以獲得一定控制目的而構(gòu)成的系統(tǒng)。這里的計算機通常指數(shù)字計算機，可以有各種規(guī)模，如從微型到大型的通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C。輔助部件主要指輸入輸出接口、檢測裝置和執(zhí)行裝置等。與被控對象的聯(lián)系和部件間的聯(lián)系，可以是有線方式，如通過電纜的模擬信號或數(shù)字信號進行聯(lián)系；也可以是無線方式，如用紅外線、微波、無線電波、光波等進行聯(lián)系。被控對象的范圍很廣，包括各行各業(yè)的生產(chǎn)過程、機械裝置、交通工具、機器人、實驗裝置、儀器儀表、家庭生活設(shè)施、家用電器和兒童玩具等。控制目的可以是使被控對象的狀態(tài)或運動過程達到某種要求，也可以是達到某種最優(yōu)化目標。

計算機控制系統(tǒng)就是利用計算機（通常稱為工業(yè)控制計算機）來實現(xiàn)工業(yè)過程自動控制的系統(tǒng)。在計算機控制系統(tǒng)中，由于工業(yè)控制機的輸入和輸出時數(shù)字信號，而現(xiàn)場采集到得信號或送到執(zhí)行機構(gòu)的信號大多是模擬信號，因此與常規(guī)的按偏差控制的閉環(huán)負反饋系統(tǒng)相比，計算機控制系統(tǒng)需要有莫屬轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器這兩個環(huán)節(jié)。

計算機把通過測量元件、變送單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換器送來的數(shù)字信號，直接反饋到輸入端與設(shè)定值進行比較，然后根據(jù)要求按偏差進行運算，所得到數(shù)字量輸出信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器送到執(zhí)行機構(gòu)，對被控對象進行控制，使被控變量穩(wěn)定在設(shè)

定值上。這種系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。

計算機控制系統(tǒng)由工業(yè)控制機和生產(chǎn)過程兩大部分組成。工業(yè)控制機硬件指計算機本身及外圍設(shè)備。硬件包括計算機、過程輸入輸出接口、人機接口、外部存儲器等。軟件系統(tǒng)是能完成各種功能計算機程序的總和，通常包括系統(tǒng)軟件跟應(yīng)用軟件。

（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

在這種應(yīng)用中，計算機只承擔(dān)數(shù)據(jù)的采集跟處理工作，而不直接參與控制。它對生產(chǎn)過程各種工藝變量進行巡回檢測、處理、記錄及變量的超限報警，同時對這些變量進行累計分析和實時分析，得出各種趨勢分析，為操作人員提供參考。

（2）直接數(shù)字控制系統(tǒng)

計算機根據(jù)控制規(guī)律進行運算，然后將結(jié)果經(jīng)過過程輸出通道，作用到被控對象，從而使被控變量符合要求的性能指標。與模擬系統(tǒng)不同之處在于，在模擬系統(tǒng)中，信號的傳送不需要數(shù)字化；而數(shù)字系統(tǒng)必須先進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出控制信號也必須進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后才能驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。因為計算機有較強的計算能力，所以控制算法的改變很方便。

微型計算機控制技術(shù)是一門跨學(xué)科以及應(yīng)用性、技術(shù)性、綜合性都很強的專業(yè)技術(shù)課程，要求具備較強的自動控制理論、微型計算機原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)知識。通過學(xué)習(xí)，要求掌握計算機控制系統(tǒng)的控制原理和分析設(shè)計方法，具備基本的設(shè)計技能，能夠設(shè)計出簡單的計算機控制系統(tǒng)。學(xué)習(xí)該課程對我們工科專業(yè)的學(xué)生是十分重要而有用的。

09熱工(1)班姚躍輝

第二篇：計算機控制技術(shù)

一、填空題

1、所謂自動控制，就是在沒有人直接參與的情況下，通過控制器使生產(chǎn)過程自動地按照預(yù)定的規(guī)律運行。

2、計算機控制系統(tǒng)的工作原理的三個步驟：實時數(shù)據(jù)采集、實時控制決策、實時控制輸出

3、實時性：是指工業(yè)控制計算機系統(tǒng)應(yīng)該具有的能夠在限定時間內(nèi)對外來事件作出反應(yīng)的特性。

4、計算機控制系統(tǒng)有哪幾種典型類型：OIS、DDC、SCC、DCS、FCS、PLC5、工業(yè)計算機有哪些特點：可靠性高、實時性好、環(huán)境適應(yīng)性強、模塊化設(shè)計，完善的O/I通道、系統(tǒng)擴充性好、系統(tǒng)開放性好、控制軟件包功能強。

二、作圖題

1、作出計算機控制系統(tǒng)的組成框圖

2、作出計算機制導(dǎo)控制系統(tǒng)（OIS）的系統(tǒng)框圖

三、問答題

1、計算機總線大致可分為幾類？其內(nèi)部總線又可分為幾類？

2、簡述smith預(yù)估控制的基本思想。

3、常見的工業(yè)控制計算機總線體系結(jié)構(gòu)有哪幾種？

4、什么是數(shù)字濾波？常用的數(shù)字濾波有哪些方法？

5、工業(yè)控制計算機系統(tǒng)的干擾來源有哪幾類？各類干擾又有哪些具體形式？

6、現(xiàn)場總線的定義是什么？

四、論述題

1、論述DCS、FCS各自的含義是什么？

五、計算題

關(guān)于PID控制，要求：

1、寫出模擬PID控制器的控制規(guī)律及其傳遞函數(shù)。

2、推導(dǎo)出位置式數(shù)字PID的控制算式。

3、推導(dǎo)出增量式數(shù)字PID的控制算式。

關(guān)于模糊控制

六、設(shè)計題

現(xiàn)要求用80C51單片機處理A、B、C三個輸入信號，其中A為0-20V的交流信號，B為0-10mA的直流電流信號，C為0/24V的直流電壓開關(guān)信號，要求得到A、B信號的幅值及C信號的狀態(tài)。其中ADC采用ASC0809。請補充必要的電子元器件，并將元器件正確連接（可用網(wǎng)絡(luò)符號）。

提示：交流信號？整流，開關(guān)

第三篇：計算機控制技術(shù)學(xué)習(xí)體會

計算機控制技術(shù)學(xué)習(xí)體會

時間過得真快，不知不覺間，又有一門課程結(jié)課了。而通過本課程，我也學(xué)到了不少東西，同時也培養(yǎng)成了記筆記的好習(xí)慣。

一、主要內(nèi)容

課上老師主要講了數(shù)據(jù)通信技術(shù)、輸入輸出通道、控制算法的計算機實現(xiàn)、計算機監(jiān)控系統(tǒng)常用軟件以及畢業(yè)設(shè)計等內(nèi)容。課程注重理論聯(lián)系實際，從實際應(yīng)用出發(fā)，為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計和將來的工作奠定基礎(chǔ)。

其中，在數(shù)據(jù)通信技術(shù)方面，老師首先講了數(shù)據(jù)通信中一些名詞的基本概念，便于在后續(xù)學(xué)習(xí)過程中對一些名詞的出現(xiàn)有一定的了解。然后講了傳輸代碼，就是將待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進制代碼。這在我們以前的數(shù)字電子技術(shù)的學(xué)習(xí)過程中有所涉及，所以聽起來很容易明白。還有像同軸電纜和雙絞線這樣的傳輸介質(zhì)和對串行通信技術(shù)的更深一步的講解。最后講了無線通信技術(shù)（如ZigBee技術(shù)和GPRS技術(shù)等）和工業(yè)以太網(wǎng)。

在輸入輸出通道方面，先講了接口部件數(shù)據(jù)緩沖、信號轉(zhuǎn)換、驅(qū)動功能、中斷管理等功能，接著是過程通道和I/O接口，還簡要介紹了多路模擬開關(guān)和采樣以保持。然后是A/D與D/A轉(zhuǎn)換器，這是老師重點介紹的內(nèi)容，因為A/D與D/A轉(zhuǎn)換器是以后設(shè)計時的核心部分。這部分內(nèi)容包括了A/D轉(zhuǎn)換原理、各個管腳的作用、它的連接以及對它的編程。課后老師還讓我們在網(wǎng)上查詢一個A/D轉(zhuǎn)換器以及它的詳細數(shù)據(jù)，我查的是AD7887。通過查詢，使我對各種轉(zhuǎn)換器的認識與了解更進一步。還有對數(shù)字和模擬輸入與輸出通道的介紹，這在我們的數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)中都有詳細的介紹和計算。

在控制算法的計算機實現(xiàn)方面，首先將模擬原件和數(shù)字元件做了對比介紹，分別解釋了模擬元件的優(yōu)缺點和數(shù)字元件的優(yōu)缺點，以及由模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的方法。接著是數(shù)字濾波方法：

1、算術(shù)平均值濾波

2、程序判斷濾波

3、中值濾波。非線性補償：

1、公式計算法

2、查表法

3、線性插值法。最后是控制系統(tǒng)的直接數(shù)字化設(shè)計法方面。其中講了它的基本思想和優(yōu)點，以及設(shè)計法的具體步驟和要求。

計算機監(jiān)控系統(tǒng)常用軟件技術(shù)方面，具體內(nèi)容可分為辦公類（WPS、office等）、學(xué)習(xí)類（CAD等）、游戲類（CS等）、應(yīng)用軟件、網(wǎng)絡(luò)（IE、QQ、MSN等）。還有操作系統(tǒng)的發(fā)展史和編程語言，以及動態(tài)連技與嵌入技術(shù)、動態(tài)鏈接庫、動態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)。

最后老師根據(jù)歷屆畢業(yè)生的結(jié)業(yè)設(shè)計實例給我們講了微機控制系統(tǒng)設(shè)計步驟和在做畢業(yè)設(shè)計時需要注意的一些細節(jié)，讓我們學(xué)到了很多。

二、學(xué)到的方法

通過本門課程的學(xué)習(xí)，我首先學(xué)會了一種記筆記的方法。這是一種很有效的筆記方法，看上去一目了然，在復(fù)習(xí)的時候也很容易記憶。雖然我沒有記筆記的習(xí)慣，也沒能將這種方法在別的方面應(yīng)用，但在以后記筆記的時候首先想到的一定是這種方法。

除此之外，我還學(xué)會了如何查詢集成電路芯片以及它各管腳的功能。在本門課程講到A/D與D/A轉(zhuǎn)換器時，老師讓我們自己查一個A/D轉(zhuǎn)換器。通過查詢，我對A/D7887有了一個詳細的了解。在一次模擬電子技術(shù)實驗時，電路中出現(xiàn)了一個我們以前沒學(xué)過的集成電路芯片，讓我們自己安裝，由于上課聽的不怎么認真，對這個實驗不怎么了解，一時間不知該怎么辦。過了一會，突然想起了在計算機控制技術(shù)課程中老師讓我們查的A/D轉(zhuǎn)換器，想著應(yīng)該和這個差不多，于是先找著集成芯片上的缺口，將芯片安裝在了電路實驗板上，然后上網(wǎng)查了它的各管腳的用途以及整個芯片的功能，最后結(jié)合電路圖成功將實驗圓滿完成。還有在本課程中所學(xué)的模數(shù)轉(zhuǎn)換的取樣方法在模擬電子技術(shù)中同樣也講到了。由此可見，計算機控制技術(shù)不僅僅是對計算機的簡單介紹，它其中的一些知識和應(yīng)用方法對 別的課程也有所幫助，所以要細心品味書中的內(nèi)容，對所學(xué)能容有一定的認識，在日后學(xué)習(xí)工作生活中注意和本課程的聯(lián)系。尤其是在畢業(yè)設(shè)計時，本課程所學(xué)習(xí)的一些方法和理論一定能夠用得上。

三、不明白的會否查參考文獻

參考文獻是優(yōu)秀科技論文中必不考少的部分，參考著會對參考內(nèi)容有更獨到的理解，以加深自己對所學(xué)內(nèi)容的印象。而在論文中，它的正確合理引用不僅可以反映論文研究工作的基礎(chǔ)、創(chuàng)新性和學(xué)術(shù)水平，而且也表明作者的學(xué)術(shù)風(fēng)格和學(xué)術(shù)水平。

本書（計算機控制技術(shù) 重慶大學(xué)出版社 何小陽主編）247頁所列出的參考文獻即本書在編寫過程中所查閱的著作和報刊雜志。我們查閱才考文獻，是為了加深對本課程內(nèi)容的理解。在本課程學(xué)習(xí)過程中，我曾對數(shù)字濾波方法比較感興趣，但又不是太明白，于是我在網(wǎng)上用我們學(xué)校的圖書館中的中國知網(wǎng)查了一下，有很多這方面的文獻，我點擊了“淺談微機控制中的數(shù)字濾波方法（張輝 丹東師專學(xué)報 2000-12-25 期刊）”。在這里邊，他對數(shù)字濾波作了更為詳細的介紹。

其中，在數(shù)字濾波方面:

算數(shù)平均值法對信號的平滑程度完全取決于N。當(dāng)N較大時,平滑度高,但靈敏度低;當(dāng)N較小時,平滑度低,但靈敏度高。

在中值濾波方面：

設(shè)表首地址為DATA的N個數(shù),先由小到大排列,再取中間1/3個數(shù)進行求平均運算,結(jié)果存放于SAMP單元。程序流程圖如上。

四、以后面對問題如何解決

在工作中，每個人都會遇到很多問題，面對問題，我們應(yīng)該如何解決、如何處理，如何把問題化小，最終把問題消除，這些都是值得探討的。

有時問題與困難并非導(dǎo)致生活艱難的根本原因，而決定因素往往是你面對問題的心態(tài)，看待困難的角度不同造成了困難過后的結(jié)果不同，多數(shù)人苦惱的原因大多是因為他們面對問題時的負面、消極的情緒，而非困難本身。

通過課程學(xué)習(xí)，讓我明白了面對問題要冷靜思考解決的辦法。首先要仔細檢查問題產(chǎn)生的原因，最后再通過一切可能的辦法將問題解決。

計算機控制技術(shù)結(jié)課作業(yè)

姓

名：張建國

學(xué)

院：機械學(xué)院

班

級：測控11-1

學(xué)

號：201110107021 主講教師：徐剛

第四篇：計算機控制技術(shù)總結(jié)

第一章

1、計算機控制系統(tǒng)的工作原理

?實時決策控制：對采集到的被控量進行分析處理，并按已定的控制規(guī)律，決定控制行為。

?實時控制輸出： 根據(jù)控制決策，適時地對控制機構(gòu)發(fā)出控制信號，完成控制任務(wù)。

2、計算機控制系統(tǒng)的組成答：計算機控制系統(tǒng)由計算機（工業(yè)控制機）和生產(chǎn)過程兩部分組成。

工業(yè)控制機是指按生產(chǎn)過程控制的特點和要求而設(shè)計的計算機，它包括硬件和軟件兩部分。生產(chǎn)過程包括被控對象和測量變送、執(zhí)行機構(gòu)、電氣開關(guān)等裝置。

3、計算機控制系統(tǒng)的典型型式

答：操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)，直接數(shù)字控制系統(tǒng)，監(jiān)督控制系統(tǒng)，集散控制系統(tǒng)，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，綜合自動化系統(tǒng)。

第二章

什么是總線

所謂總線，就是計算機各個模塊之間互聯(lián)和傳送信息的一組信號線。總線可以分為內(nèi)部總線和外部總線，而內(nèi)部總線又可分為片級總線和系統(tǒng)總線。

模擬量輸入通道：是把從系統(tǒng)中檢測到的模擬信號，變成二進制數(shù)字信號，經(jīng)接口送往計算機。

模擬量輸入通道的組成一般由I/V變換、多路轉(zhuǎn)換器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器、接口及控制邏輯等組成。

信號調(diào)理：為了將外部開關(guān)量信號輸入到計算機,必須將現(xiàn)場輸入的狀態(tài)信號經(jīng)轉(zhuǎn)換、保護、濾波、隔離等措施轉(zhuǎn)換成計算機所能接受的邏輯信號，這個過程叫信號調(diào)理。

采樣過程：按一定的時間間隔T，把時間上連續(xù)和幅值上也連續(xù)的模擬量信號、轉(zhuǎn)變成在時刻0、T、1 T、2 T、…K T的一連串脈沖輸出信號的過程成為采樣過程。

量化：采用一組數(shù)碼（如二進制碼）來逼近離散模擬信 號的幅值，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。量化過程：將采樣信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程稱為量化過程。

3.采樣保持器

（1）孔徑時間和孔徑誤差的消除

? 孔徑時間：A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量所需的時間，稱為孔徑時間。

?孔徑誤差：對于隨時間變化的模擬信號來說，孔徑時間決定了每一個采樣時刻的最大轉(zhuǎn)換誤差。對于一定的轉(zhuǎn)換時間，誤差的百分數(shù)和信號頻率成正比。

?孔徑誤差的消除： 采用帶有采樣保持器，限制信號的頻率范圍。

模擬量輸出通道任務(wù)是把計算機輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬電壓或電流信號，以便驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)，達到控制的目的。

模擬量輸出通道一般由接口電路、D/A轉(zhuǎn)換器、V/I變換等組成模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式

1.一個通路設(shè)置一個數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的形式（數(shù)字保持方案）

優(yōu)點：轉(zhuǎn)換速度快、工作可靠。

缺點：使用較多的D/A轉(zhuǎn)換器。

2.多個通路共用一個數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的形式（模擬保持方案）

優(yōu)點：節(jié)省數(shù)/模轉(zhuǎn)換器

缺點：分時工作，適用于通路數(shù)量多且速度要求不高的場合；

要用多路開關(guān)，且要求輸出采樣保持的保持時間與采樣時間之比較大； 可靠性差。

2.6 硬件抗干擾技術(shù)

3種過程通道抗干擾技術(shù)主機抗干擾技術(shù)系統(tǒng)供電與接地技術(shù)

干擾既可能來源于外部，也有可能來自內(nèi)部。外部干擾由外界環(huán)境因素決定；內(nèi)部干擾是由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、制造工藝等決定。

過程通道抗干擾技術(shù)

1.串模干擾及其抑制方法

（1）串模干擾

定義： 有用信號以外的噪聲或造成計算機設(shè)備不能正常工作的破壞因素。

（2）串模干擾的抑制方法 答：?實時數(shù)據(jù)采集：對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進行檢測和輸入。

–如果串模干擾的頻率與被測信號頻率不同時，可以采用濾波器來抑制干擾；

–當(dāng)尖峰型串模干擾為主要干擾源時，用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器可以削弱串模干擾影響；

–對于串模干擾主要來自電磁感應(yīng)時，信號應(yīng)僅可能早地前置放大，提高信噪比；

–利用邏輯器件的特性來抑制串模干擾；

–采用良好的屏蔽，以減少電磁干擾。

2.共模干擾及其抑制方法

（1）共模干擾

定義：所謂共模干擾是指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器兩個輸入端上公有的干擾電壓。

（2）共模干擾的抑制方法

變壓器隔離、光電隔離、浮地屏蔽、采用儀表放大器提高共模抑制比。

數(shù)字PID控制器的改進

積分項的改進

（1）積分分離（2）抗積分飽和（3）梯形積分（4）消除積分不靈敏區(qū)

?微分項的改進

（1）不完全微分PID控制

改進原因：在PID控制中，對具有高頻擾動的生產(chǎn)過程，微分作用響應(yīng)過于靈敏，容易引起控制過程振蕩，降低調(diào)節(jié)品質(zhì)。

改進方法：串聯(lián)一階慣性環(huán)節(jié)，組成不完全微分PID控制器。

兩種PID控制的階躍響應(yīng)：

（2）微分先行PID控制算式

改進原因：為避免給定值的升降給系統(tǒng)帶來沖擊，如超調(diào)過大，調(diào)節(jié)閥動作劇烈。

改進方法：只對被控量y(t)微分，不對偏差e(t)微分。

?帶死區(qū)的PID控制算法

作用：避免控制動作過于頻繁，消除頻繁動作所引起的振蕩。

施密斯預(yù)估控制的思想

施密斯預(yù)估控制原理是：與D(s)并接一補償環(huán)節(jié)，用來補償被控制對象中的純滯后部分。這個補償環(huán)節(jié)為預(yù)估器，其傳遞函數(shù)為Gp(s)(1--e-ts),t為純滯后時間。由施密斯預(yù)估器和控制器D（s）組成的補償回路稱為純滯后補償器，其傳遞函數(shù)為D’(s),經(jīng)補償后，消除了純滯后部分對控制系統(tǒng)的影響，且不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

所謂振鈴現(xiàn)象，是指數(shù)字控制器的輸出以二分之一采樣頻率大幅度衰減的振蕩。

振鈴現(xiàn)象的消除 第一種方法是先找出D（z）中引起振鈴現(xiàn)象的因子（z=-1附近的極點），然后令其中的z=1,根據(jù)終值定理，這樣處理不影響輸出量的穩(wěn)定值。

第二種方法是從保證閉環(huán)系統(tǒng)的特性出發(fā)，選擇合適的采樣周期T及系統(tǒng)閉環(huán)時間常數(shù)Tt，使得數(shù)字控制器的輸出避免產(chǎn)生強烈的振鈴現(xiàn)象。

軟件抗干擾技術(shù)

經(jīng)常采用的軟件抗干擾技術(shù)技術(shù)是數(shù)字濾波技術(shù)、開關(guān)量的軟件抗干擾技術(shù)、指令冗余技術(shù)、軟件陷阱等。先進控制技術(shù)：模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、專家控制技術(shù)和預(yù)測控制技術(shù)。

模糊控制系統(tǒng)通常由模糊控制器、輸入輸出接口、執(zhí)行機構(gòu)、測量裝置和被控對象等5個部分組成。

6.6.1數(shù)字濾波技術(shù)

數(shù)字濾波是通過一定得的計算或判斷程序，減少干擾在有用信號中比重。

與模擬濾波器相比，數(shù)字濾波器的優(yōu)點：

程序?qū)崿F(xiàn)，不需硬件，可靠性高，穩(wěn)定性好。

可以對很低頻率進行濾波，克服模擬濾波器的缺點，根據(jù)信號不同，采用不同的濾波方法，靈活、方便、功能強。

1平均值濾波：適用于周期性干擾

2中位濾波：使用偶然的脈沖干擾

3限幅濾波：使用偶然的脈沖干擾

4慣性濾波：適用于高頻干擾

6.6.2開關(guān)量的軟件抗干擾技術(shù)

1.開關(guān)量信號輸入抗干擾措施

干擾特點：多呈毛刺狀，作用時間短。

解決方法：兩次采樣、多次采樣，完全一致方為有效。

2.開關(guān)量信號輸出抗干擾措施

慣性大的輸出設(shè)備（如各類電磁執(zhí)行機構(gòu)），對毛刺干擾有一定的耐受能力。

慣性小的設(shè)備（如通訊口），耐受能力小，需要輸出抗干擾。

解決方案：重復(fù)輸出統(tǒng)一數(shù)據(jù)，重復(fù)中期盡可能短，外設(shè)階受到干擾信號，還來不及做出反應(yīng)，一個正確的輸出信息又來到了。

6.6.3 指令冗余技術(shù)

解決方案：在關(guān)鍵地方插入單字節(jié)指令（NOP)，這就是指令冗余。

6.6.4 軟件陷阱技術(shù)

什么是軟件陷阱：就是一條引導(dǎo)指令，強行將捕獲的程序引向一個指定的地址，在那里有一段專門對程序出錯進行處理的程序。

軟件陷阱的實現(xiàn)：無條件轉(zhuǎn)移指令

軟件陷阱的位置（1）未使用的中間向量區(qū)（2）未使用的大片ROM區(qū)3）表格（4）程序區(qū)

網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

星形、環(huán)形、總線型、樹形。

1.網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

（1）星形結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：中心結(jié)點是主結(jié)點，它接受各分散結(jié)點的信息再轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)結(jié)點，具有中繼交換和數(shù)據(jù)處理功能。

特點：：①網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，便于控制和管理，建網(wǎng)容易；

②網(wǎng)絡(luò)延遲時間短，傳輸錯誤率較低；

③網(wǎng)絡(luò)可靠性較低，一旦中央結(jié)點出現(xiàn)故障將導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓；

④網(wǎng)絡(luò)資源大部分在外圍點上，相互結(jié)點必須經(jīng)過中央結(jié)點才能轉(zhuǎn)發(fā)信息；

⑤通訊電路都是專用線路，利用率不高，故網(wǎng)絡(luò)成本較高。

（2）環(huán)形結(jié)構(gòu)：：結(jié)構(gòu)：各結(jié)點通過環(huán)接口連于一條首尾相連的閉合環(huán)形通信線路中，環(huán)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)按事先規(guī)定好的方向從一個結(jié)點單向傳送到另一結(jié)點。

特點：①信息流在網(wǎng)絡(luò)中是沿固定的方向流動，故兩個結(jié)點之間僅有唯一的通路，簡化了路徑選擇控制； ②環(huán)路中每個結(jié)點的收發(fā)信息均由環(huán)接口控制，因此控制軟件較簡單；

③環(huán)路中，當(dāng)某結(jié)點故障時，可采用旁路環(huán)的方法，提高了可靠性；

④環(huán)結(jié)構(gòu)其結(jié)點數(shù)的增加將影響信息的傳輸效率，故擴展受到一定的限制。

（3）總線形：；結(jié)構(gòu)：個結(jié)點經(jīng)其接口，通過一條或幾條通訊線路與公共總線連接。其任何結(jié)點的信息都可以沿著總線傳輸，并且能被任一結(jié)點接收。由于信息傳輸方向是從發(fā)送結(jié)點向兩端擴散，因此又稱為廣播式網(wǎng)絡(luò)。特點：①結(jié)構(gòu)簡單靈活，擴展方便；

②可靠性高，網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度快；

③共享資源能力強，便于廣播式工作；

④設(shè)備少，價格低，安裝和使用方便；

⑤由于所有結(jié)點共用一條總線，因此總線上傳送的信息容易發(fā)生沖突和碰撞，故不易用在實時性要求高的場合。

（4）樹形：：結(jié)構(gòu)：分層結(jié)構(gòu)，適用于分級管理和控制系統(tǒng)。

特點：①通訊線路總長度較短，連網(wǎng)成本低，易于擴展，但結(jié)構(gòu)較星形復(fù)雜；

②網(wǎng)絡(luò)中除葉結(jié)點外，任一結(jié)點或連線的故障均影響其所在支路網(wǎng)絡(luò)的正常工作。

介質(zhì)訪問控制技術(shù)

什么介質(zhì)訪問控制?

各結(jié)點通過公共通道傳輸信息，因此存在如何合理分配信道的問題，訪問控制方式的功能是合理解決信道的分配。

（1）沖突檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）——適用于總線形

工作原理

當(dāng)某一結(jié)點要發(fā)送信息時，首先要偵聽網(wǎng)絡(luò)中有無其它結(jié)點正在發(fā)送信息，若沒有則立即發(fā)送；否則，等待一段時間，直至信道空閑，開始發(fā)送。

確定等待時間的方法

①當(dāng)某結(jié)點檢測到信道被占用后，繼續(xù)檢測，發(fā)現(xiàn)空閑，立即發(fā)送；

②當(dāng)某點檢測到信道被占用后就延遲一個隨機時間，然后再檢測。重復(fù)這一過程，直到信道空閑，開始發(fā)送。

（2）令牌環(huán)——適用于環(huán)網(wǎng)

令牌的定義

是控制標志，網(wǎng)中只設(shè)一張令牌，并依次沿各結(jié)點傳送。

（3）令牌總線——適用于總線形式

原理：把總線形傳輸介質(zhì)的各個結(jié)點形成一個邏輯環(huán)，即人為地給各個規(guī)定一個順序。控制方式類似于令牌環(huán)。.差錯控制技術(shù)

改善信道的點性能，使誤碼率降低

（1）奇偶校驗

（2）循環(huán)冗余校驗——CRC校驗

（3）糾錯方式3種：重發(fā)糾錯，自動糾錯，混合糾錯

分布式控制系統(tǒng)

答：分布式控制系統(tǒng)就是指綜合了計算機技術(shù)、控制技術(shù)、CRT顯示技術(shù)、通信技術(shù)，集中了連續(xù)控制、批量控制、邏輯順序控制、數(shù)據(jù)采集等功能，為用戶實現(xiàn)過程控制自動化與信息管理想結(jié)合的管控一體化的綜合集成系統(tǒng)。什么叫現(xiàn)場總線

現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場總線是用于過程自動化和制造自動化最底層的現(xiàn)場儀表或現(xiàn)場設(shè)備互連的通信網(wǎng)絡(luò)。

現(xiàn)場總線的體系結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)以下6個方面：

（1）現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)（2）現(xiàn)場設(shè)備互連（3）互操作性（4）分散功能塊（50通信線供電

（6）開放式互連網(wǎng)絡(luò)

OPC OPC是用于過程控制的對象鏈接嵌入技術(shù)，OPC采用客戶/服務(wù)層結(jié)構(gòu)想下層提供接口，時信息進入OPC服務(wù)器，向上層提供接口，實現(xiàn)向上互聯(lián)。

系統(tǒng)集成：

按系統(tǒng)整體性原理，將原來沒有聯(lián)系或聯(lián)系不緊密的元素組成為具有一定功能的，滿足目標、相互聯(lián)系、彼此協(xié)調(diào)工作的新系統(tǒng)的過程、技術(shù)與科學(xué)而引出的系統(tǒng)集成工程。

第五篇：計算機控制技術(shù)總結(jié)

計算機控制技術(shù)總結(jié)

5.17去了東區(qū)做完了兩個實驗，計算機控制技術(shù)這門課算是落下了帷幕。這門課雖然結(jié)束了，但這門課里面所講述的內(nèi)容，對我們以后的工作將是意義深遠。上學(xué)期我們學(xué)習(xí)了自動控制技術(shù)，但是這門課更多的是包含了自動控制技術(shù)里的理論知識和一些定理的推算證明，此外也涉及到了電子技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)，這是一門以計算機為控制核心的學(xué)科。如今計算機控制系統(tǒng)已成為當(dāng)今自動控制的主流系統(tǒng)，已逐步取代傳統(tǒng)的模擬檢測、調(diào)節(jié)、顯示、記錄、控制等儀器設(shè)備和很大部分人工操作管理，并且可以采用較復(fù)雜的計算機方法和處理方法，是受控對象的動態(tài)過程按規(guī)定方式和技術(shù)要求運行，完成各種過程控制、操作管理等任務(wù)。

這本書我們一共學(xué)習(xí)了7章，下面我將一章一章的進行總結(jié)。

第一章 緒論

（1）計算機控制系統(tǒng)就是有各種各樣的計算機參與控制的一類控制系統(tǒng)

（2）計算機控制系統(tǒng)組成：由計算機、外部設(shè)備、操作臺、輸入通道、輸出通道、檢測裝置、執(zhí)行機構(gòu)、被控對象以及相應(yīng)的軟件

（3）計算機控制系統(tǒng)分類：計算機操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)、計算積分及控制系統(tǒng)、離散控制系統(tǒng)

（4）計算機控制系統(tǒng)信號的采樣與恢復(fù)

（5）計算機控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢

第二章 Z變換及Z傳遞函數(shù)

（1）Z變換的定義

?時域（2）

f*(t)??f(kT)?(t?kT)k?0

F*?s???f?kT?e?skT

k?0?

s 域

?

Z[f(t)]?Z[f*(t)]?F(z)??f(kT)z?kZ域

k?0

（3）求Z變換方法：級數(shù)求和法、部分分式法

（4）常用信號Z的變換（P19-20），常用Z變化表（P27）

（5）z 變換的基本定理：線性定理、滯后定理、超前定理、終值定理、卷積和定理、求和定理、初值定理、位移定理、微分定理

（6）求Z反變換：長除法、部分分式法、留數(shù)計算法

（7）廣義Z變換：超前情況、滯后情況

（8）Z傳遞函數(shù)的求法：用拉氏反變換求脈沖過渡函數(shù)，將g(t)按采樣周期T離散化，得g(kT)，應(yīng)用定義求出Z傳遞函數(shù)

第三章 計算機控制系統(tǒng)的分析

（1）離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：閉環(huán)Z傳遞函數(shù)的全部極點應(yīng)位于Z平面的單位圓內(nèi)。

（2）Routh穩(wěn)定性準則在離散系統(tǒng)的應(yīng)用（P41）

z?或 z?（3）被控變量進入新穩(wěn)態(tài)值附近±5%或±3%的范圍內(nèi)就可以表明過渡過程已經(jīng)結(jié)束

第四章 計算機控制系統(tǒng)的離散化設(shè)計

（1）最少拍系統(tǒng)設(shè)計的基本原則:1對于特定的參考輸入信號，到達穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)

在采樣時刻精確實現(xiàn)對輸入的跟蹤。2系統(tǒng)以最快速度達到穩(wěn)態(tài)。3D(z)應(yīng)是物理可實現(xiàn)的。4閉環(huán)系統(tǒng)應(yīng)是穩(wěn)定的。

(2)三個假設(shè)條件:1G(z)在單位圓上和圓外無極點，（1，j0）點除外；2 G(z)在單位圓上和圓外無零點；3 G0(s)中不含純滯后，q是T的整數(shù)倍。

(3)避免發(fā)生D(z)與G(z)的不穩(wěn)定零極點對消，應(yīng)滿足如下穩(wěn)定性條件: 1．We(z)的零點應(yīng)包含G(z)中全部不穩(wěn)定的極點。2．G(z)在單位圓上或圓的零點應(yīng)全部包含在希望閉環(huán)Z傳遞函數(shù)W(z)的零點中。3．如果G(z)中含有純滯后的環(huán)節(jié)即z-N（N為整數(shù)），則G(z)分子中的z-1因子應(yīng)全部包含在W(z)分子中，這會使系統(tǒng)過渡過程時間延長。

第五章 計算機控制系統(tǒng)的模擬化設(shè)計

(1)模擬控制器的離散化方法：沖擊不變法，加零階保持器的Z變換法，差分變化法，雙線性變換法，頻率預(yù)畸雙線性變換法，零、極點匹配法

（2）數(shù)字PID控制算法：位置式、增量式

（3）算法改進：積分分離PID算法，不完全微分PID算法，微分先行PID算法，帶死區(qū)PID算法，抗積分飽和PID算法

（4）參數(shù)調(diào)定：試湊法

第八章 復(fù)雜控制規(guī)律系統(tǒng)設(shè)計

（1）Smith預(yù)估控制的基本原理：引入預(yù)估補償器，使得補償 以后的閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程中不包含純滯后特性。

(2)純滯后補償控制的數(shù)字控制算法步驟:① 計算反饋回路的偏差② 計算純滯后補償器的輸出③計算偏差④計算控制器的輸出

（3）純滯后補償控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用:減溫器溫度純滯后補償控制,精餾塔的溫度純滯后補償控制

（4）串級控制系統(tǒng)控制原理: 單回路負反饋控制。

（5）串級控制系統(tǒng)的設(shè)計原則:系統(tǒng)中的主要擾動應(yīng)該包含在副控回路之中, 副控回路中應(yīng)該盡量包含積分環(huán)節(jié)

（6）串級控制系統(tǒng)基本概念:主調(diào)節(jié)回路用于保證控制精度，系統(tǒng)中起“細調(diào) ”作用，主調(diào)節(jié)器一般采用 PID 控制器。副調(diào)節(jié)回路用于克服主要干擾，系統(tǒng)中起“粗調(diào) ”作用，副調(diào)節(jié)器一般采用 P或PI 控制器。

第十二章 計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

(1)計算機控制系統(tǒng)設(shè)計原則:1．系統(tǒng)應(yīng)具有優(yōu)良的操作性能2．通用性好、便于擴充3．可靠性高4．實時性好5．設(shè)計周期要短，價格要便宜

(2)計算機控制系統(tǒng)設(shè)計步驟:

1．研究被控對象、確定控制任務(wù)

2．確定系統(tǒng)整體方案

3．建立數(shù)學(xué)模型，確定控制算法

4．硬件的設(shè)計

5．軟件的設(shè)計

6．系統(tǒng)仿真與調(diào)試

7．現(xiàn)場安裝調(diào)試

(3)干擾的抑制方法:1接地方式2．屏蔽技術(shù)3．隔離技術(shù)4．串模干擾的抑制5．共模干擾的抑制6．電源噪聲的抑制7．提高軟件可靠性

由于上課時間有限，自己學(xué)習(xí)能力還有待于加強，關(guān)于這門課以后還需要我們多花點時間去多翻翻書。以后如有機會到計算機類軟硬件公司、電子設(shè)備公司、各類企事業(yè)單位等從事有關(guān)控制系統(tǒng)的硬件開發(fā)、技術(shù)支持等工作，都會用到這門課。盡管這是一門考查課，但我們不能放松。否則一旦踏上工作崗位會有“書到用時方很少” 的悔感，那是我們就后悔也莫及了，所以一定要在畢業(yè)之前掌握好各門專業(yè)課。最后真心要感謝葉樹霞老師，不僅是教了我們這門課，更多的是一種敬佩。我們上課的時候，由于一部分無心學(xué)習(xí)的同學(xué)，教室里吵雜。但是老師總是會把該講的都講到，不會因為某些同學(xué)不想學(xué)就不教，教學(xué)嚴謹，認真負責(zé)。