第一篇：計算機控制技術復習總結

第一章

1、計算機控制系統的在線方式和離線方式？

答：在計算機控制系統中，生產過程和計算機直接連接，并受計算機控制的方式稱為在線方式；生產過程不和計算機相連，且不受計算機控制，而是靠人進行聯系并做相應操作的方式稱為離線方式。

2、實時的含義？（名詞解釋）

答：所謂實時，是指信號的輸入、計算和輸出都要在一定得時間范圍內完成。

3、計算機控制系統的組成？

答：由工業控制機和生產過程組成。

4、計算機控制系統的典型形式？

答： 操作指導控制系統、直接數字控制系統、監督控制系統、集散控制系統、現場總線

控制系統。

第二章

5、什么是接口？什么是過程通道？

答：接口是計算機與外部設備交換信息的橋梁；

過程通道是在計算機和生產過程之間設置的信息傳送和轉換的連接通道。

6、CPU與外設所交換的信息種類有哪些？

答：數據信息、控制信息、狀態信息。

7、CPU與外設之間的傳送方式有哪幾種？

答：程序查詢方式、中斷控制方式、直接存儲器存取方式。

8、l/O接口的編址方式及區別？

答：l/O映射方式，l/O地址和存儲器地址在空間上是獨立的，獨立編址；

存儲器映射方式，把l/O接口當做處理器一樣處理，統一編址。

9、數字量輸入接口與輸出接口的作用？

答：輸入接口起到緩沖輸入數據的作用；輸出接口起到鎖存輸出數據的作用。

10、A/D轉換的種類和每種的特點？

答：逐次逼近式，轉換時間短（幾微秒～幾百微秒），抗干擾能力差；

雙斜積分式，轉換時間長（幾毫秒～幾百毫秒），抗干擾能力強。

11、采樣保持器的作用？

答：A/D轉換過程中，保證模擬量不變化；A/D轉換結束后，保證輸入信號跟隨模擬量

變化。

12、模擬量輸出通道輸出方式及其特點？（未完待續）

答：電壓輸出，電流輸出，在過程控制中基本使用電流輸出，穩定性強。

13、計算機抗干擾系統的三要素？抗干擾措施？干擾的傳播途徑？干擾的作用方式及抑制方法？答：有干擾源、干擾對象、傳播途徑；

硬件措施、軟件措施、軟硬件結合措施；

電場耦合、磁場耦合、公共阻抗耦合；

串模干擾，對來自空間電磁耦合所產生的串模干擾可采用雙絞線作為信號線，也可

采用金屬屏蔽線或屏蔽雙絞線；

根據串模干擾的頻率與被測信號的頻率分布特性采用相應的濾波器；

當對稱性交變串模干擾電壓或尖峰形串模干擾成為主要干擾時選用雙積分式A/D轉

換器；

當被測信號與干擾信號的頻譜相互交錯時采用調制解調技術。

共模干擾，采用變壓器隔離；光電隔離；浮地屏蔽；采用儀表放大器提高共模抑制比。長線傳輸，終端匹配；始端匹配。

14、接地系統抗干擾技術接地的目的？都有哪些地？

答：安全接地、工作接地；

模擬地、數字地、安全地、系統地。

15、軟件抗干擾技術數字濾波技術的優缺點（與模擬濾波相比）？有哪些方法？各適合什么樣的干擾？

答：優點①用程序實現，不用增加硬件設備，可靠性高，穩定性好；

②可對頻率低的信號實現濾波；

③根據信號的不同，選擇不同的濾波方法和濾波參數，具有靈活性和和方便性。缺點①比硬件濾波速度要慢；

方法①算術平均值法，適用于周期性的干擾；

②加權平均值法，適用于純遲延較大的系統；

③中位值濾波法，適用于偶然的脈沖干擾；

④限幅濾波法，（未完）

⑤慣性濾波法，適用于高頻及低頻的干擾。

16、輸入數字信號與輸出數字信號的抗干擾措施？

答：輸入數字信號，多次重復采集，直到連續兩次或兩次以上得到相同的采樣值為止；輸出數字信號，重復輸出同一個數據。

第三章

17、什么叫系統誤差？誤差的特點？產生的原因？消除的方法？

答：⑴指相同條件下，經多次測量誤差的數值保持恒定或按其某種已知規律變化；⑵在一定的測量條件下，誤差的變化規律可以掌握，產生誤差也是知道的；

⑶在系統測量輸入通道中存在零點偏移和溫度漂移，產生放大電路的增益誤差及器

件參數的不穩定現象；

⑷①數字調零②自動校準。

第四章

18、位置式和增量式PID算法有什么優缺點？比例積分微分的作用？（未完）

答：位置式算法的當前一次輸出與過去狀態有關，計算時要對誤差累加，計算機運算工

作量大，而且輸出對應的是執行機構的實際位置，如果計算機出現故障會引起執行機構的位置大幅度變化；

增量式算法的控制器輸出對應執行機構位置的變化量，計算機發生故障時影響范圍

小，手動自動切換沖擊小，算式中不需要累加。

19、數字PID控制器積分項和微分項的改進有哪幾種方法？（要會做課后四題）

答：⑴①積分分離②抗積分飽和③梯形積分④消除積分不靈敏區。

⑵①不完全微分PID控制算法②微分先行PID控制算式。

20、最少拍控制器的局限性？

答：①最少拍控制器對典型輸入的適應性差；

②最少拍控制器的可實現性問題；

③最少拍控制器的穩定性問題。

21、最少拍有紋波控制器的缺點和產生紋波的原因？

答：缺點，只保證在最少的幾個采樣周期后，系統響應在采樣點時穩態誤差為零，不能

保證任意兩個采樣點之間的穩態誤差為零，系統輸出有紋波存在。

原因，控制器的輸出在若干拍后不為零或常值，而是振蕩收斂的。

22、設計最少拍無紋波控制器的必要條件？

答：①r（t）＝1t，t≥NT時，y（t）＝常值；

②r（t）＝ t，t≥NT時，y（t）′＝常值；

③r（t）＝?t平方，t≥NT時，y（t）′′＝常值。

Gc（S）中必須含有足夠的積分環節。

23、串級控制有什么優點？主副控制器如何選型？

答：優點①具有很強的抗干擾能力；

②克服對象純滯后的影響，改善系統的控制性能；

③副回路是隨動系統，把非線性對象包含在副回路中能適應操作條件和負荷的變化。選型，主控制器采用PID控制規律，副控制器采用PI控制規律。

24、前饋-反饋相結合有什么特點？

答：既能發揮前饋控制的抗擾動作用，又能保留反饋控制對偏差的控制作用。

第二篇：微型計算機控制技術復習總結

1.a/d轉換器工作原理：A/D轉換器是用來通過一定的電路將模擬量轉變為數字量。模擬量可以是電壓、電流等電信號，也可以是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等非電信號。但在A/D轉換前，輸入到A/D轉換器的輸入信號必須經各種傳感器把各種物理量轉換成電壓信號。A/D轉換后，輸出的數字信號可以有8位、10位、12位和16位等。

2.D/A轉換器工作原理D/A轉換器輸入的數字量是由二進制代碼按數位組合起來表示的，任何一個n位的二進制數，均可用表達式

DATA=D020+D121+ D222+…… +Dn-12n-1來表示。其中Di=0或1(i=0,1…n-1)；20，21，…2n-1分別為對應數位的權。

在D/A轉換中，要將數字量轉換成模擬量，必須先把每一位代碼按其“權”的大小轉換成相應的模擬量，然后將各分量相加，其總和就是與數字量相應的模擬量，這就是D/A轉換的基本原理。

3.光電隔離器工作原理作用;由GaAs紅外發光二極管和光敏三極管組成，當發光二極管有正向電流通過時，即產生紅外光，光敏三極管接受光照后導通。而當該電流撤去時，發光二極管熄滅，三級管隨即截止，利用這種特性即可達到開關控制的目的。由于該器件是通過電-氣-電的轉換來實現對輸出設備進行控制，它在過程通道中實現了輸入和輸出在電氣上的完全隔離，從而起到隔離作用。4雙向可控硅原理；1.可控硅是P1N1P2N2四層三端結構元件，共有三個PN結，分析原理時，可以把它看作由一個PNP管和一個NPN管所組成當陽極A加上正向電壓時，BG1和BG2管均處于放大狀態。此時，如果從控制極G輸入一個正向觸發信號，BG2便有基流ib2流過，經BG2放大，其集電極電流ic2=β2ib2。因為BG2的集電極直接與BG1的基極相連，所以ib1=ic2。此時，電流ic2再經BG1放大，于是BG1的集電極電流ic1=β1ib1=β1β2ib2。這個電流又流回到BG2的基極，表成正反饋，使ib2不斷增大，如此正向饋循環的結果，兩個管子的電流劇增，可控硅使飽和導通。

由于BG1和BG2所構成的正反饋作用，所以一旦可控硅導通后，即使控制極G的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導通狀態，由于觸發信號只起觸發作用，沒有關斷功能，所以這種可控硅是不可關斷的。

5，鎖存器的功能；鎖存器(Latch)是一種對脈沖電平敏感的存儲單元電路，它們可以在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態。鎖存，就是把信號暫存以維持某種電平狀態。鎖存器的最主要作用是緩存，其次完成高速的控制其與慢速的外設的不同步問題，再其次是解決驅動的問題，最后是解決一個 I/O 口既能輸出也能輸入的問題。

6，多路開關和反多路開關燈的作用及特點；多路開關（把多個模擬量參數分時的接通，常用于多路參數共用于一臺A/D轉換器的系統，即完成多到一的轉換）反多路開關（把經計算機處理，且由D/A轉換器轉換成的模擬信號按照一定的順序輸出到不同的控制回路中，即完成一到多的轉換）特點答：半導體多路開關的特點是：

（1采用標準的雙列直插式結構，尺寸小，便于安排 2 直接與TTL（或CMOS）電平相兼容3 內部帶有通道選擇譯碼器，使用方便4 可采用正或負雙極性輸入5 轉換速度快6 壽命長，無機械磨損7 接通電阻低一般小于100Ω，有的可達幾歐姆8 斷開電阻高，通常達到109Ω以上 7，多位LED顯示器顯示方法有哪兩種？兩種顯示都需要解決的問題是什麼？ 怎樣解決？

答：一種是動態顯示【微型計算機定時對顯示器件進行掃描】，另一種是靜態顯示【微型計算機一次輸出顯示模型后，保持該顯示結果】。兩種顯示方式都需要解決的問題是將待顯示的字符變成LED顯示碼，即譯碼。可以用硬件譯碼器實現，也可以用軟件程序完成。

8，LCD顯示屏驅動方式：直接驅動和多極驅動

9，共陰共陽LED數碼管：共陰數碼DIN段碼SEGA-SEGG位選碼DIG7-DIG0；段選碼到8155A口，位選碼到8155B口。

10，電機的轉速控制：直流電機調速原理，通過改變電機電樞電壓接通時間與通電周期的比值來控制電機速度。

11步進電機的運轉控制：步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。當步進驅動器接收

到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉

是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機的轉子上沒有繞組，而是由40個矩形小齒均勻分布在圓周上，相鄰之間的夾角為9°，當某組繞

組通電時，對應的磁極就會產生磁場，并與轉子形成磁路，若此時定子的小齒與轉子的小齒沒有對

齊，則在磁場的作用下，轉子轉動一定的角度，使轉子齒和定子齒對齊，由此可見，錯齒是促進步

進電機旋轉的根本原因。.12.步進電機定位精度控制：控制步進電機步數。步進電機變速控制：改變控制方法，均勻改變脈

沖時間間隔，采用定時器

13.DDC和SCC系統工作原理如何？它們之間有何區別和聯系？直接數字控制系統(DDC系統)：系統

就是通過檢測元件對一個或多個被控參數進行巡回檢測，經輸入通道送給微機，微機將檢測結果與

設定值進行比較，再進行控制運算，然后通過輸出通道控制執行機構，使系統的被控參數達到預定的要求。DDC系統是閉環系統，是微機在工業生產過程中最普遍的一種應用形式。計算機監督控制

系統(SCC系統)：SCC系統比DDC系統更接近生產變化的實際情況，因為在DDC系統中計算機只是

代替模擬調節器進行控制，系統不能運行在最佳狀態，而SCC系統不僅可以進行給定值控制，并且

還可以進行順序控制、最優控制以及自適應控制等。SCC是操作指導控制系統和DDC系統的綜合與

發展

13.ADC0809轉換原理：含8位AD轉換器、8路多路開關以及與微型計算機兼容的控制邏輯的CMOS

組件，AD轉換器內部有一個高阻抗斬波穩定比較器，一個帶模擬開關樹組的256電阻分壓器，以

及一個逐次逼近型寄存器，8路的模擬開關的通斷由地址鎖存器和譯碼器控制，可以在8個通道中

任意訪問一個單邊的模擬信號。EOC：轉換結束信號，當AD轉換結束后，發出一個正脈沖，表示

AD轉換完畢，此信號可用作AD轉換是否結束的檢測信號，或向CPU申請中斷的信號。

14.PID控制：根據偏差的比例(P)、積分(I)、微分(D)進行控制，是控制系統中應用最為廣泛的一

種控制規律。

比例控制的作用：能迅速反應誤差,從而減小誤差,但比例控制不能消除穩態誤差,Kp的加大，會引

起系統的不穩定。

積分控制的作用：只要系統存在誤差，積分控制作用就不斷的積累，輸出控制量以消除誤差，只要

有足夠的時間，積分控制將能完全消除誤差，積分作用太強會使系統超調加大，甚至使系統出現振

蕩。

微分控制的作用：可以艱險超調量，克服振蕩，使系統的穩定性提高，同時加快系統的動態響應速

度，減小調整時間，改善系統的動態性能。

15．常用的數字濾波器有哪幾種，各自的優缺點

程序判斷濾波 ：detE確定不太靈活，因為不能根據現場的情況不斷更換新值，不能反映采樣點數

大于3的各采樣值受干擾的情況

中值濾波 ：對于克服偶然因素引起的波動干擾，或者采樣器本身的不穩定所引起的脈動干擾較為

有效 只適用于物理變化相對較緩慢的工作場合算數平均值濾波 ：對電壓、流量等周期脈動的參數采樣值進行平滑加工，所測數據相對穩定。不

適宜用于克服隨機（脈沖性）干擾

加權平均值濾波：可以根據需要突出信號的某一部分，抑制信號的另以部分。

滑動平均值濾波：對周期性干擾有良好的抑制作用平滑度高靈敏度低，對偶然出現的脈沖性干擾抑

制作用差，很難消除由于脈沖干擾引起的采樣值的誤差，因此不適用于脈沖干擾比較嚴重的場合低通濾波：可以消除高頻干擾對測量精度的影響

復合數字濾波：可用于既有脈動干擾又有脈沖干擾的環境

16.量程自動轉換： 為了放大不同的信號，減少硬件設備，已經研制出可編程增益放大器，簡稱

PGA,它是一種通用性很強的放大器其放大倍數可以根據需要用程序進行控制，采用這種放大器，可通過程序調節放大倍數，使A/D轉換器滿量程信號達到均一化，因而大大提高測量精度

可編程自動放大器有兩種：組合型PGA 集成PGA

17．.DAC0832的結構組成及每部分功能：具有兩級輸入數據緩沖器和一個R-2R T型電阻網絡。

在使用時可以通過對控制管腳的不同設置而決定是采用雙緩沖、單緩沖、直通。D7-D0：數據輸

入線，TLL電平，D7最高位。ILE：數據鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效。CS：片選

信號輸入線，低電平有效。WR1：為輸入寄存器的寫選通信號。當WR1為低電平時，將輸入

數據傳送到輸入鎖存器；當WR1為高電平時，輸入鎖存器中的數據被鎖存；只有當ILE為高

電平時且CS和WR1同時為低電平時，方能將鎖存器中的數據進行更新。XFER：數據傳送控

制信號輸入線，低電平有效；該信號和WR2信號聯合使用構成第二級輸入鎖存控制。WR2：

為DAC寄存器寫選通輸入線，低電平有效。該信號與XFER信號配合，可使鎖存器中的數據

傳送到DAC寄存器中進行轉換。Iout1:DAC電流輸出1。當輸入全為1時Iout1最大，輸入

全為0時，為最小值。Iout2:DAC 電流輸出2。其值與Iout1之和為一常數，采用單極性輸

入時，Iout2常常接地。Rfb:反饋信號輸入線,為外部運算放大器提供一個反饋電壓。VCC:電

源輸入線(+5v~+15v)。VREF:參考電壓輸入線(-10v~+10v)，要求外接一精密電板。AGND:

模擬地,摸擬信號和基準電源的參考地；DGND:數字地,兩種地線在基準電源處共地比較好，一般情況下，這兩種地最后終有一點連在一起，以提高抗干擾的能力。

18.按鍵處理方式：按鍵的確認：通過檢測電平狀態（高或低），便可確認按鍵是否已被按下。

重鍵和連擊的處理：通常是單鍵按下有效，多鍵同時按下無效的原則（若系統設有復合鍵，應該另當別論），為排除重建的影響，編制程序時，可以將鍵的釋放作為按鍵的結束，等鍵

釋放點評后再轉去執行相應的功能程序，以防止一次擊鍵多次執行的錯誤發生。按鍵防抖動

技術：為了使CPU對一次按鍵動作只確認一次，必須排除抖動的影響（硬件防抖技術：濾波

防抖電路、雙穩態防抖電路；軟件防抖動）

19.數字濾波幾種方法的特點及區別：1程序判斷濾波（根據生產經驗，確定出相鄰兩次采樣

信號之間可能出現的最大偏差△Y，若超過此偏差值，則表明該輸入信號是干擾信號，應該

去掉，若小于此偏差值，則可將該信號作為本次采樣值，分為限幅濾波和限速濾波）、2算

術平均值濾波（把一個采樣周期內的N次采樣值相加，然后再把所得的和除以采樣次數N，得到該周期的采樣值，為了提高計數精度，采用3字點浮點運算）、3加權平均值濾波（將

各采樣值取不同的比例，然后再相加，一般采樣次數越靠后，取得比例越大，這樣可以增加

新的采樣值在平均值中所占的比例，可以根據需要突出信號的某一部分來抑制信號的另一部

分）、4滑動平均值濾波（即先在RAM中建立一個數據緩沖區，依順序存放N個采樣數據，每采進一個新數據，就將最早采集的那個數據丟掉，而后求包括新數據在內的N個數據的算

術平均值或加權平均值，這樣，每進行一次采樣，就可計算出一個新的平均值，從而加快了

數據處理的速度）、5RC低通數字濾波（仿照模擬系統RC低通濾波器的方法，用數字形式

實現低通濾波）、6復合數字濾波（為提高濾波效果，把兩種或兩種以上有不同功能的數字

濾波器組合起來。算術和加權只能對周期性的脈沖采樣值進行平滑加工，對于隨機的脈沖干

擾，無法消除，復合數字把采樣值先按從大到小的順序排列起來，然后將最大值和最小值去

掉，再把余下的部分求和并取平均值）。

第三篇：計算機控制技術總結

計算機控制技術總結

5.17去了東區做完了兩個實驗，計算機控制技術這門課算是落下了帷幕。這門課雖然結束了，但這門課里面所講述的內容，對我們以后的工作將是意義深遠。上學期我們學習了自動控制技術，但是這門課更多的是包含了自動控制技術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、計算機應用技術，這是一門以計算機為控制核心的學科。如今計算機控制系統已成為當今自動控制的主流系統，已逐步取代傳統的模擬檢測、調節、顯示、記錄、控制等儀器設備和很大部分人工操作管理，并且可以采用較復雜的計算機方法和處理方法，是受控對象的動態過程按規定方式和技術要求運行，完成各種過程控制、操作管理等任務。

這本書我們一共學習了7章，下面我將一章一章的進行總結。

第一章 緒論

（1）計算機控制系統就是有各種各樣的計算機參與控制的一類控制系統

（2）計算機控制系統組成：由計算機、外部設備、操作臺、輸入通道、輸出通道、檢測裝置、執行機構、被控對象以及相應的軟件

（3）計算機控制系統分類：計算機操作指導控制系統、直接數字控制系統、監督計算機控制系統、計算積分及控制系統、離散控制系統

（4）計算機控制系統信號的采樣與恢復

（5）計算機控制系統發展趨勢

第二章 Z變換及Z傳遞函數

（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、留數計算法

（7）廣義Z變換：超前情況、滯后情況

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

第三章 計算機控制系統的分析

（1）離散系統穩定的充分必要條件是：閉環Z傳遞函數的全部極點應位于Z平面的單位圓內。

（2）Routh穩定性準則在離散系統的應用（P41）

z?或 z?（3）被控變量進入新穩態值附近±5%或±3%的范圍內就可以表明過渡過程已經結束

第四章 計算機控制系統的離散化設計

（1）最少拍系統設計的基本原則:1對于特定的參考輸入信號，到達穩態后，系統

在采樣時刻精確實現對輸入的跟蹤。2系統以最快速度達到穩態。3D(z)應是物理可實現的。4閉環系統應是穩定的。

(2)三個假設條件: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的整數倍。

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

第五章 計算機控制系統的模擬化設計

(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，頻率預畸雙線性變換法，零、極點匹配法

（2）數字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PID算法，抗積分飽和PID算法

（4）參數調定：試湊法

第八章 復雜控制規律系統設計

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

(2)純滯后補償控制的數字控制算法步驟: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的典型應用: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）串級控制系統控制原理: 單回路負反饋控制。

（5）串級控制系統的設計原則:系統中的主要擾動應該包含在副控回路之中, 副控回路中應該盡量包含積分環節

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

第十二章 計算機控制系統設計與實現

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

(2)計算機控制系統設計步驟:

1．研究被控對象、確定控制任務

2．確定系統整體方案

3．建立數學模型，確定控制算法

4．硬件的設計

5．軟件的設計

6．系統仿真與調試

7．現場安裝調試

(3)干擾的抑制方法:1接地方式2．屏蔽技術3．隔離技術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，自己學習能力還有待于加強，關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、電子設備公司、各類企事業單位等從事有關控制系統的硬件開發、技術支持等工作，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，所以一定要在畢業之前掌握好各門專業課。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，由于一部分無心學習的同學，教室里吵雜。但是老師總是會把該講的都講到，不會因為某些同學不想學就不教，教學嚴謹，認真負責。

第四篇：計算機控制技術總結

第一章

1、計算機控制系統的工作原理

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

?實時控制輸出： 根據控制決策，適時地對控制機構發出控制信號，完成控制任務。

2、計算機控制系統的組成答：計算機控制系統由計算機（工業控制機）和生產過程兩部分組成。

工業控制機是指按生產過程控制的特點和要求而設計的計算機，它包括硬件和軟件兩部分。生產過程包括被控對象和測量變送、執行機構、電氣開關等裝置。

3、計算機控制系統的典型型式

答：操作指導控制系統，直接數字控制系統，監督控制系統，集散控制系統，現場總線控制系統，綜合自動化系統。

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和傳送信息的一組信號線。總線可以分為內部總線和外部總線，而內部總線又可分為片級總線和系統總線。

模擬量輸入通道：是把從系統中檢測到的模擬信號，變成二進制數字信號，經接口送往計算機。

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

信號調理：為了將外部開關量信號輸入到計算機,必須將現場輸入的狀態信號經轉換、保護、濾波、隔離等措施轉換成計算機所能接受的邏輯信號，這個過程叫信號調理。

采樣過程：按一定的時間間隔T，把時間上連續和幅值上也連續的模擬量信號、轉變成在時刻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：采用一組數碼（如二進制碼）來逼近離散模擬信 號的幅值，將其轉化為數字信號。量化過程：將采樣信號轉換為數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轉換器將模擬信號轉換成數字量所需的時間，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換誤差。對于一定的轉換時間，誤差的百分數和信號頻率成正比。

?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是把計算機輸出的數字量轉換成模擬電壓或電流信號，以便驅動相應的執行機構，達到控制的目的。

模擬量輸出通道一般由接口電路、D/A轉換器、V/I變換等組成模擬量輸出通道的結構形式

1.一個通路設置一個數/模轉換器的形式（數字保持方案）

優點：轉換速度快、工作可靠。

缺點：使用較多的D/A轉換器。

2.多個通路共用一個數/模轉換器的形式（模擬保持方案）

優點：節省數/模轉換器

缺點：分時工作，適用于通路數量多且速度要求不高的場合；

要用多路開關，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

3種過程通道抗干擾技術主機抗干擾技術系統供電與接地技術

干擾既可能來源于外部，也有可能來自內部。外部干擾由外界環境因素決定；內部干擾是由系統結構、制造工藝等決定。

過程通道抗干擾技術

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：?實時數據采集：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；

–當尖峰型串模干擾為主要干擾源時，用雙積分式A/D轉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時，信號應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/數轉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

?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過程，微分作用響應過于靈敏，容易引起控制過程振蕩，降低調節品質。

改進方法：串聯一階慣性環節，組成不完全微分PID控制器。

兩種PID控制的階躍響應：

（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帶來沖擊，如超調過大，調節閥動作劇烈。

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。

施密斯預估控制的思想

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

所謂振鈴現象，是指數字控制器的輸出以二分之一采樣頻率大幅度衰減的振蕩。

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

第二種方法是從保證閉環系統的特性出發，選擇合適的采樣周期T及系統閉環時間常數Tt，使得數字控制器的輸出避免產生強烈的振鈴現象。

軟件抗干擾技術

經常采用的軟件抗干擾技術技術是數字濾波技術、開關量的軟件抗干擾技術、指令冗余技術、軟件陷阱等。先進控制技術：模糊控制技術、神經網絡控制技術、專家控制技術和預測控制技術。

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

6.6.1數字濾波技術

數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，數字濾波器的優點：

程序實現，不需硬件，可靠性高，穩定性好。

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開關量的軟件抗干擾技術

1.開關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.開關量信號輸出抗干擾措施

慣性大的輸出設備（如各類電磁執行機構），對毛刺干擾有一定的耐受能力。

慣性小的設備（如通訊口），耐受能力小，需要輸出抗干擾。

解決方案：重復輸出統一數據，重復中期盡可能短，外設階受到干擾信號，還來不及做出反應，一個正確的輸出信息又來到了。

6.6.3 指令冗余技術

解決方案：在關鍵地方插入單字節指令（NOP)，這就是指令冗余。

6.6.4 軟件陷阱技術

什么是軟件陷阱：就是一條引導指令，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：無條件轉移指令

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

網絡拓撲結構

星形、環形、總線型、樹形。

1.網絡拓撲結構

（1）星形結構：結構：中心結點是主結點，它接受各分散結點的信息再轉發給相應結點，具有中繼交換和數據處理功能。

特點：：①網絡結構簡單，便于控制和管理，建網容易；

②網絡延遲時間短，傳輸錯誤率較低；

③網絡可靠性較低，一旦中央結點出現故障將導致全網癱瘓；

④網絡資源大部分在外圍點上，相互結點必須經過中央結點才能轉發信息；

⑤通訊電路都是專用線路，利用率不高，故網絡成本較高。

（2）環形結構：：結構：各結點通過環接口連于一條首尾相連的閉合環形通信線路中，環網中，數據按事先規定好的方向從一個結點單向傳送到另一結點。

特點：①信息流在網絡中是沿固定的方向流動，故兩個結點之間僅有唯一的通路，簡化了路徑選擇控制； ②環路中每個結點的收發信息均由環接口控制，因此控制軟件較簡單；

③環路中，當某結點故障時，可采用旁路環的方法，提高了可靠性；

④環結構其結點數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：；結構：個結點經其接口，通過一條或幾條通訊線路與公共總線連接。其任何結點的信息都可以沿著總線傳輸，并且能被任一結點接收。由于信息傳輸方向是從發送結點向兩端擴散，因此又稱為廣播式網絡。特點：①結構簡單靈活，擴展方便；

②可靠性高，網絡響應速度快；

③共享資源能力強，便于廣播式工作；

④設備少，價格低，安裝和使用方便；

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

（4）樹形：：結構：分層結構，適用于分級管理和控制系統。

特點：①通訊線路總長度較短，連網成本低，易于擴展，但結構較星形復雜；

②網絡中除葉結點外，任一結點或連線的故障均影響其所在支路網絡的正常工作。

介質訪問控制技術

什么介質訪問控制?

各結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

當某一結點要發送信息時，首先要偵聽網絡中有無其它結點正在發送信息，若沒有則立即發送；否則，等待一段時間，直至信道空閑，開始發送。

確定等待時間的方法

①當某結點檢測到信道被占用后，繼續檢測，發現空閑，立即發送；

②當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。重復這一過程，直到信道空閑，開始發送。

（2）令牌環——適用于環網

令牌的定義

是控制標志，網中只設一張令牌，并依次沿各結點傳送。

（3）令牌總線——適用于總線形式

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

改善信道的點性能，使誤碼率降低

（1）奇偶校驗

（2）循環冗余校驗——CRC校驗

（3）糾錯方式3種：重發糾錯，自動糾錯，混合糾錯

分布式控制系統

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

現場總線是連接智能現場設備和自動化系統的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。現場總線是用于過程自動化和制造自動化最底層的現場儀表或現場設備互連的通信網絡。

現場總線的體系結構主要表現以下6個方面：

（1）現場通信網絡（2）現場設備互連（3）互操作性（4）分散功能塊（50通信線供電

（6）開放式互連網絡

OPC OPC是用于過程控制的對象鏈接嵌入技術，OPC采用客戶/服務層結構想下層提供接口，時信息進入OPC服務器，向上層提供接口，實現向上互聯。

系統集成：

按系統整體性原理，將原來沒有聯系或聯系不緊密的元素組成為具有一定功能的，滿足目標、相互聯系、彼此協調工作的新系統的過程、技術與科學而引出的系統集成工程。

第五篇：計算機控制技術

《計算機控制技術》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相結合而產生的一門新興學科，計算機控制技術是隨著計算機技術的發展而發展起來的。自動控制技術在許多工業領域獲得了廣泛的應用，但是由于生產工藝日益復雜，控制品質的要求越來越高，簡單的控制理論有時無法解決復雜的控制問題。計算機的應用促進了控制理論發展，先進的控制理論和計算機技術相結合推動計算機控制技術不斷前進。近年來，隨著計算機技術、自動控制技術、檢測與傳感器技術、網絡與通信技術、微電子技術、CRT顯示技術、現場總線智能儀表、軟件技術以及自控理論的高速發展，計算機控制的技術水平大大提高，計算機控制系統的應用突飛猛進。利用計算機控制技術，人們可以對現場的各種設備進行遠程監控，完成常規控制技術無法完成的任務，微型計算機控制已經被廣泛地應用于軍事、農業、工業、航空航天以及日常生活的各個領域。可以說，21世紀是計算機和控制技術獲得重大發展的時代，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的應用。計算機控制技術的發展日新月異，作為現代從事工業控制和智能儀表研究、開發及使用的技術人員，必須不斷學習，加快知識更新的速度，才能適應社會的需要，才能在工業控制領域里繼續邀游。計算機控制系統是應用計算機參與控制并借助一些輔助部件與被控對象相聯系，以獲得一定控制目的而構成的系統。這里的計算機通常指數字計算機，可以有各種規模，如從微型到大型的通用或專用計算機。輔助部件主要指輸入輸出接口、檢測裝置和執行裝置等。與被控對象的聯系和部件間的聯系，可以是有線方式，如通過電纜的模擬信號或數字信號進行聯系；也可以是無線方式，如用紅外線、微波、無線電波、光波等進行聯系。被控對象的范圍很廣，包括各行各業的生產過程、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或運動過程達到某種要求，也可以是達到某種最優化目標。

計算機控制系統就是利用計算機（通常稱為工業控制計算機）來實現工業過程自動控制的系統。在計算機控制系統中，由于工業控制機的輸入和輸出時數字信號，而現場采集到得信號或送到執行機構的信號大多是模擬信號，因此與常規的按偏差控制的閉環負反饋系統相比，計算機控制系統需要有莫屬轉換器和數模轉換器這兩個環節。

計算機把通過測量元件、變送單元和模數轉換器送來的數字信號，直接反饋到輸入端與設定值進行比較，然后根據要求按偏差進行運算，所得到數字量輸出信號經過數模轉換器送到執行機構，對被控對象進行控制，使被控變量穩定在設

定值上。這種系統稱為閉環控制系統。

計算機控制系統由工業控制機和生產過程兩大部分組成。工業控制機硬件指計算機本身及外圍設備。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。軟件系統是能完成各種功能計算機程序的總和，通常包括系統軟件跟應用軟件。

（1）數據采集系統

在這種應用中，計算機只承擔數據的采集跟處理工作，而不直接參與控制。它對生產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）直接數字控制系統

計算機根據控制規律進行運算，然后將結果經過過程輸出通道，作用到被控對象，從而使被控變量符合要求的性能指標。與模擬系統不同之處在于，在模擬系統中，信號的傳送不需要數字化；而數字系統必須先進行模數轉換，輸出控制信號也必須進行數模轉換，然后才能驅動執行機構。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是一門跨學科以及應用性、技術性、綜合性都很強的專業技術課程，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、數字電子技術等專業基礎知識。通過學習，要求掌握計算機控制系統的控制原理和分析設計方法，具備基本的設計技能，能夠設計出簡單的計算機控制系統。學習該課程對我們工科專業的學生是十分重要而有用的。

09熱工(1)班姚躍輝