中南大學(xué)計(jì)算機(jī)控制考試重點(diǎn)

1、中南大學(xué)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)考試重點(diǎn)第一章 緒論1、 操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)工作原理：參數(shù)檢測(cè)(數(shù)據(jù)采集)；最優(yōu)設(shè)定計(jì)算；認(rèn)可與修正；輸出設(shè)定值，供操作人員參考；下一級(jí)調(diào)節(jié)器完成閉環(huán)控制。系統(tǒng)特點(diǎn)：開(kāi)環(huán)系統(tǒng)；參謀作用；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制靈活安全。 人工操作，速度受到限制，不能控制多個(gè)對(duì)象。2、 直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）系統(tǒng)特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)不僅能完全取代模擬調(diào)節(jié)器參加閉環(huán)控制過(guò)程，而且不需改變硬件，只通過(guò)改變程序就能有效地實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制規(guī)律，是計(jì)算機(jī)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的一種最典型的系統(tǒng)。3、 監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCC, Supervisory Computer Control）工作原理：計(jì)算機(jī)按照描述生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)

2、學(xué)模型或其它方法，計(jì)算出最佳給定值送給模擬調(diào)節(jié)器或者計(jì)算機(jī)按照描述生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型或其它方法，計(jì)算出最佳給定值送給模擬調(diào)節(jié)器或者DDC計(jì)算機(jī)。主要功能：參數(shù)采集；模型修改；設(shè)定計(jì)算；過(guò)程監(jiān)控；通信。系統(tǒng)特點(diǎn):閉環(huán)系統(tǒng)；不直接作用于生產(chǎn)過(guò)程；保持生產(chǎn)過(guò)程在最優(yōu)狀態(tài)下運(yùn)行；對(duì)軟件要求較高。4、 集（分）散控制系統(tǒng)（DCS, Distributed ControlSystem）工作原理:由若干臺(tái)微處理器或微機(jī)分別承擔(dān)部分任務(wù)，并通過(guò)高速數(shù)據(jù)通道把各個(gè)分散點(diǎn)的信息集中起來(lái)，進(jìn)行集中的監(jiān)視和操作，并實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制和優(yōu)化 。由若干臺(tái)微處理器或微機(jī)分別承擔(dān)部分任務(wù)，并通過(guò)高速數(shù)據(jù)通道把各個(gè)分散點(diǎn)的信息集中

3、起來(lái)，進(jìn)行集中的監(jiān)視和操作，并實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制和優(yōu)化 。系統(tǒng)特點(diǎn):采用4C技術(shù)（Computer, Control, Communication,CRT）；采用分散控制，集中操作，綜合管理和分而治之的設(shè)計(jì)原則；硬件積木化；軟件模塊化；控制系統(tǒng)組態(tài)；具有通信網(wǎng)絡(luò)；可靠性高。（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，冗余技術(shù)，自診斷功能，抗干擾措施，高性能元件）5、 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)Fieldbus Control System，簡(jiǎn)稱(chēng)FCS將現(xiàn)場(chǎng)儀表和控制室儀表連接起來(lái)的全數(shù)字化、雙向、多站的互聯(lián)通信網(wǎng)絡(luò)。是新一代分布式控制結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的出現(xiàn)對(duì)DCS作了很大的變革，主要表現(xiàn)在： 信號(hào)傳輸實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化，從最低層逐層向最

4、高層均采用通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)； 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用全分散化； 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有互操作性； 通信網(wǎng)絡(luò)為開(kāi)放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)； 技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了全開(kāi)放。能充分發(fā)揮上層系統(tǒng)調(diào)度、優(yōu)化、決策的功能，更容易構(gòu)成CIMS系統(tǒng)并更好的發(fā)揮作用6、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（ComputerIntegrated Manufacture System）通過(guò)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)通信和自動(dòng)化系統(tǒng)的環(huán)境支持，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造及信息管理三個(gè)功能集成在一起。解決總體目標(biāo)或總?cè)蝿?wù)的全局多目標(biāo)最優(yōu)，即企業(yè)綜合自動(dòng)化問(wèn)題。7、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）對(duì)于外部環(huán)境的低靈敏性，如環(huán)境溫度、濕度和元器件使用時(shí)間等。 （2）數(shù)字信號(hào)傳輸成本低，

5、抗干擾能力強(qiáng)。 （3）沒(méi)有參數(shù)漂移現(xiàn)象。 （4）可靠性高。 （5）能夠以較低的成本完成非常復(fù)雜的工作。 （6）通過(guò)軟件很容易改動(dòng)系統(tǒng)，具有很高的適應(yīng)性。（7）能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，如機(jī)器人多關(guān)節(jié)控制等。（8）能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制，如前饋控制、自適應(yīng)控制、智能控制等。缺點(diǎn)：（1）由于數(shù)字計(jì)算的有限精度引入了誤差（或噪聲）。 （2）由于計(jì)算機(jī)控制的離散時(shí)間特性，其控制變化陡峭。 （3）高性能控制算法的工程實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜。 （4）對(duì)于系統(tǒng)的運(yùn)行速度有較大的限制，即計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的頻帶比實(shí)現(xiàn)同樣功能的模擬控制系統(tǒng)要窄。第2章 輸入輸出接口與過(guò)程通道1、開(kāi)關(guān)量（數(shù)字量）的種類(lèi)：（1）電平式為高電平或低電

6、平；（2）觸點(diǎn)式為觸點(diǎn)閉合或觸點(diǎn)斷開(kāi)。2、輸出驅(qū)動(dòng)電路功能：輸出鎖存器輸出的信號(hào)的電壓等級(jí)、輸出功率無(wú)法滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)的要求，應(yīng)進(jìn)行隔離處理、電平轉(zhuǎn)換和功率放大。 根據(jù)被控對(duì)象控制信號(hào)的作用要求，將開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵滦问剑篢TL電平邏輯信號(hào)、電子無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)輸出和繼電器輸出等。3、 過(guò)零檢測(cè)電路（零交叉電路）：可使交流電壓變化到零狀態(tài)附近時(shí)讓電路接通，從而減少干擾。電路接通以后，由觸發(fā)電路給出晶閘管器件的觸發(fā)信號(hào)。4、傳感器：非電量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件，稱(chēng)為“傳感器”。（mV，A，V，R，C）常用傳感器如：光敏傳感器 、溫度傳感器 、壓敏傳感器 、超聲傳感器 、流量傳感器 、壓力傳感器 、轉(zhuǎn)速

7、傳感器 、位置傳感器 、電壓）5、傳感器（Transducer）：非電量電壓、電流變送器（Transformer）：轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)I/V變換 ：電流（0-20mA）電壓（0-5V）多路轉(zhuǎn)換器（Multiplexer）：多選一采樣保持器（Sample Holder，S/H）：保證變換時(shí)信號(hào)恒定不變A/D變換器（A/D Converter）：模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量6、多路轉(zhuǎn)換器1）功能：將各個(gè)輸入信號(hào)依次地或隨機(jī)地連接到公用放大器或A/D轉(zhuǎn)換器上。2）要求：開(kāi)路電阻無(wú)窮大、導(dǎo)通電阻無(wú)窮小、切換速度快、噪音小、壽命長(zhǎng)、工作可靠。3）基本形式：(1)機(jī)械觸點(diǎn)式 (2)電子無(wú)觸點(diǎn)式7、A/D轉(zhuǎn)換器是將模

8、擬電壓或電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件或裝置。轉(zhuǎn)換方式包括：并行比較式：轉(zhuǎn)換速度快，但精度低。雙積分式：轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)（幾十毫秒幾百毫秒），精度高，抗干擾能力強(qiáng)逐次逼近式：轉(zhuǎn)換時(shí)間短（幾微秒幾百微秒），可很好地兼顧速度和精度，抗干擾能力差，在16位以下的A/D轉(zhuǎn)換器中廣泛應(yīng)用。常用的逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器有8位分辨率的ADC0809，12位分辨率的AD574等。8、 D/A轉(zhuǎn)換器是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的元件或裝置，是模擬量輸出通道的重要組成部分。D/A轉(zhuǎn)換器根據(jù)輸出模擬量的形式分為電壓型和電流型兩種。對(duì)后者，可以外接運(yùn)算放大器將輸出電流轉(zhuǎn)換成電壓，并提高帶負(fù)載能力。 常用的D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率有8位、10

9、位、12位等，其結(jié)構(gòu)大同小異，通常都帶兩級(jí)緩沖寄存器。9、 干擾：就是有用信號(hào)以外的噪聲或造成計(jì)算機(jī)設(shè)備不能正常工作的破壞因素?？垢蓴_的重要性：系統(tǒng)的可靠性，是系統(tǒng)的生命線，決定了系統(tǒng)是否能長(zhǎng)期運(yùn)行，會(huì)不會(huì)被淘汰。系統(tǒng)的可靠性，主要取決于硬件的可靠性，特別是外圍通道的可靠性。系統(tǒng)的抗干擾能力，是提高系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。因此，必須采取有效的抗干擾措施，才能保證系統(tǒng)可靠工作。噪聲干擾存在的三要素：干擾源；干擾的傳輸通道； 接收設(shè)備 (需保護(hù)免受干擾的設(shè)備) 。抑制干擾的方法：包括硬件和軟件。本節(jié)主要說(shuō)明硬件抗干擾技術(shù)。（1） 屏蔽（2）接地（3）濾波 (4）隔離（5）消除噪聲源10、 設(shè)置地線的目的

10、：1） 為了保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，防止地環(huán)路引起的干擾，常稱(chēng)為工作接地；2） 為了避免操作人員因設(shè)備的絕緣損壞或下降遭受觸電危險(xiǎn)和保證設(shè)備的安全，這稱(chēng)為保 護(hù)接地。11、設(shè)計(jì)接地的一般原則1）分離原則：各種地線分別設(shè)置，且各自形成回路。一般采用分別回流法單點(diǎn)接地?；亓骶€采用匯流條而不采用一般導(dǎo)線(減少自感，減少干擾的竄入途徑)；數(shù)字地匯流條與模擬地匯流條隔開(kāi)；機(jī)殼地與信號(hào)地隔開(kāi)。2） 單點(diǎn)接地原則：低頻電路（f<1MHZ）應(yīng)單點(diǎn)接地。避免形成地環(huán)路，避免地環(huán)路產(chǎn)生的電流引入到信號(hào)回路中引起干擾。而布線及元件間的電感影響不大。3） 就近接地原則：以最短路徑接地。高頻電路（f>1

11、0MHZ）應(yīng)多點(diǎn)接地。因?yàn)楦哳l時(shí)，地線上的電感增加了地線阻抗，且各地線間產(chǎn)生電感耦合；在1至10MHZ間若用單點(diǎn)接地時(shí)，地線長(zhǎng)度不得超過(guò)波長(zhǎng)的間若用單點(diǎn)接地時(shí)，地線長(zhǎng)度不得超過(guò)波長(zhǎng)的1/20，否則應(yīng)多點(diǎn)接地。4） 合理確定地線形狀：包括寬窄、精細(xì)及分布方式等。第3章 數(shù)字控制技術(shù)1、步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)： 快速起動(dòng)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)，有較寬的調(diào)速范圍； 定位精度高。 在負(fù)載能力范圍內(nèi)，其轉(zhuǎn)速不受電源電壓波動(dòng)或負(fù)載環(huán)境條件的影 響，僅與脈沖頻率成正比。2、 相數(shù)(定子繞組的組數(shù))：三、四、五、六、八相。 起動(dòng)頻率：即電動(dòng)機(jī)不丟步地起動(dòng)的最高頻率，它反映了帶有步進(jìn)電機(jī)的系統(tǒng)的工作速度及可靠性。起動(dòng)頻率的值是和

12、一定的負(fù)載條件相對(duì)應(yīng)的，空載條件下稱(chēng)為空載起動(dòng)頻率；額定負(fù)載時(shí)，稱(chēng)為額定起動(dòng)頻率。負(fù)載越小，電機(jī)的起動(dòng)頻率越高。 最高運(yùn)行頻率：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)正常運(yùn)行時(shí)所能接受的最高控制脈沖頻率稱(chēng)為最高運(yùn)行頻率，通常遠(yuǎn)大于起動(dòng)頻率。3、步進(jìn)電機(jī)控制改變輸出脈沖數(shù)，控制步進(jìn)電機(jī)的走步數(shù)，即控制位移量； 改變各相繞組的通電順序，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)； 改變輸出脈沖的頻率，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速4、脈沖序列的生成：用軟件實(shí)現(xiàn)脈沖波的方法是： 先輸出一高電平，然后利用軟件延時(shí)一段時(shí)間，再輸出低電平，并延時(shí)。 延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由步進(jìn)電機(jī)的工作頻率決定。步進(jìn)電機(jī)方向控制：如果按上述三種通電方式和通電順序進(jìn)行通電，則步

13、進(jìn)電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)。反之，如果按上述相反的方向進(jìn)行通電，則步進(jìn)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。所謂步進(jìn)電機(jī)方向控制，實(shí)際上就是按上述某一控制方式（根據(jù)需要進(jìn)行選定）所規(guī)定的順序送脈沖序列（輸出字），即可達(dá)到控制步進(jìn)電機(jī)方向的目的。 第4章 常規(guī)極復(fù)雜控制技術(shù)1、PID控制器的數(shù)字化屬于模擬化設(shè)計(jì)方法，是由連續(xù)系統(tǒng)PID控制發(fā)展起來(lái)的。具有原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，魯棒性（Robustness）好和適用面廣等優(yōu)點(diǎn)。 PID算法是指對(duì)偏差值進(jìn)行比例、積分和微分處理。2、 增量式PID：是對(duì)位置式PID取增量，這時(shí)數(shù)字控制器輸出的是相鄰兩次采樣時(shí)刻所計(jì)算的位置值之差。優(yōu)點(diǎn)：(1) 計(jì)算機(jī)只輸出增量，誤動(dòng)作時(shí)影響小，必要時(shí)可增設(shè)

14、邏輯保護(hù); (2) 手動(dòng)/自動(dòng)切換時(shí)沖擊小; (3) 算式不需要累加，只需記錄四個(gè)歷史數(shù)據(jù)，即e(k-2),e(k-1),e(k)和u(k-1)，占用內(nèi)存少，計(jì)算方便； 避免了計(jì)算誤差和計(jì)算精度造成的累加誤差的影響；在實(shí)際系統(tǒng)中，如執(zhí)行機(jī)構(gòu)為步進(jìn)電機(jī)，則可以自動(dòng)完成數(shù)字PID的增量式的計(jì)算功能。3、1）PID常用口訣: 參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查，先是比例后積分，最后再把微分加，曲線振蕩很頻繁，比例度盤(pán)要放大，曲線漂浮繞大灣，比例度盤(pán)往小扳，曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降，曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)，積分時(shí)間再加長(zhǎng)，曲線振蕩頻率快，先把微分降下來(lái)，動(dòng)差大來(lái)波動(dòng)慢，微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)，理想曲線兩個(gè)

15、波，前高后低4比1， 2）一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低  3）PID控制器參數(shù)的工程整定,各種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中P.I.D參數(shù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)以下可參照： 溫度T: P=20-60%,T=180-600s,D=3-180s 壓力P: P=30-70%,T=24-180s,  液位L: P=20-80%,T=60-300s,  流量L: P=40-100%,T=6-60s。4、有紋波：對(duì)任意兩次采樣時(shí)刻之間的輸出不提任何要求（設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)結(jié)果均較簡(jiǎn)單），只能保證系統(tǒng)輸出在采樣點(diǎn)上誤差為0而采樣點(diǎn)之間不能保證誤差為零。 無(wú)紋波：在采樣點(diǎn)上及

16、采樣點(diǎn)之間均能保證誤差為0。這是以犧牲快速性為代價(jià)的，它的調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)于“有紋波”系統(tǒng)（一般至少長(zhǎng)一拍）。5、最少拍系統(tǒng)性能要求：穩(wěn)定性； 準(zhǔn)確性：對(duì)典型輸入無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。僅在采樣點(diǎn)上無(wú)穩(wěn)態(tài)差為有紋波；在采樣點(diǎn)之間也無(wú)穩(wěn)態(tài)差為無(wú)紋波； 快速性：過(guò)渡過(guò)程盡快結(jié)束，即調(diào)節(jié)時(shí)間為有限步； 數(shù)字控制器的物理可實(shí)現(xiàn)性。優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程可解析地進(jìn)行。為“最低標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)”局限性：(1)對(duì)輸入形式的適應(yīng)性差（指定輸入），針對(duì)某種典型輸入設(shè)計(jì)的最少拍系統(tǒng)對(duì)其它類(lèi)型輸入不一定是最少拍，甚至?xí)泻艽蟮某{(diào)和靜差。 (2)、最少拍控制器的可實(shí)現(xiàn)性要求 最少拍系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可實(shí)現(xiàn)性是指：控制器當(dāng)前的輸出信號(hào)

17、只能與當(dāng)前時(shí)刻的輸入信號(hào)、以前的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)有關(guān)，而與將來(lái)的輸入信號(hào)無(wú)關(guān)，即要求數(shù)字控制器的z傳遞函數(shù)D(z)，不能有z的正冪項(xiàng)zi(即不能含有超前環(huán)節(jié))。 （3）最少拍控制器的穩(wěn)定性要求：當(dāng)G(z)有單位圓外或圓上的零點(diǎn)時(shí)，在(z)表達(dá)式中應(yīng)把這些零點(diǎn)作為(z)的零點(diǎn)而保留。 當(dāng)G(z)有單位圓外或圓上的極點(diǎn)時(shí)，在e(z)表達(dá)式中應(yīng)把這些極點(diǎn)作為e(z)的零點(diǎn)而保留6、最少拍有紋波控制器設(shè)計(jì)步驟如下： (1)根據(jù)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型求出廣義對(duì)象的脈沖傳遞函數(shù) G(z)。 (2)根據(jù)輸入信號(hào)R(z)及對(duì)象G(z)，由最少拍特性、穩(wěn)定性和可實(shí)現(xiàn)性條件，確定(z) 、e(z) 。 (3)將G(

18、z)、(z)、e(z)代入下式 進(jìn)行Z域運(yùn)算，即可求出數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D(z)。 (4)根據(jù)結(jié)果，分析控制器效果，求出控制序列（還可畫(huà)出系統(tǒng)的響應(yīng)曲線、誤差曲線等）。7、無(wú)紋波設(shè)計(jì)：是指在典型輸入信號(hào)的作用下，經(jīng)過(guò)有限拍后，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，并且在采樣點(diǎn)上和采樣點(diǎn)之間均沒(méi)有紋波，輸出誤差為零。設(shè)計(jì)最少拍無(wú)紋波控制器的必要條件：（1)對(duì)階躍輸入，當(dāng)tNT時(shí)，有y(t)=常數(shù)； (2)對(duì)速度輸入，當(dāng)tNT時(shí)，有 =常數(shù)； (3)對(duì)加速度輸入，當(dāng)tNT時(shí)，有 =常數(shù)。結(jié)論：被控對(duì)象必須具有足夠的積分環(huán)節(jié)是實(shí)現(xiàn)無(wú)紋波控制的必要條件最少拍無(wú)紋波系統(tǒng)確定(z）的約束條件 最少拍無(wú)紋波設(shè)計(jì)，要求(z)

19、包含G(z)的全部零點(diǎn)。 相對(duì)最少拍有紋波系統(tǒng)設(shè)計(jì)，無(wú)紋波系統(tǒng)的調(diào)整時(shí)間要增加若干拍，增加的拍數(shù)等于G(z)在單位圓內(nèi)的零點(diǎn)數(shù)；8、 純滯后對(duì)系統(tǒng)的影響：將使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，尤其當(dāng)t比較大時(shí)，系統(tǒng)趨于不穩(wěn)定，因此，常規(guī)的調(diào)節(jié)規(guī)律D(s)很難使具有純滯后的系統(tǒng)獲得滿意的控制性能。 當(dāng)時(shí)，采用常規(guī)的PID控制難以得到好的控制效果，對(duì)此類(lèi)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為得到較好的控制性能，可適當(dāng)增加調(diào)節(jié)時(shí)間。9、 串級(jí)：在DDC系統(tǒng)中，有多個(gè)調(diào)節(jié)器（控制器）串接，前一級(jí)的控制輸出就是后一級(jí)的輸入設(shè)定值，即。這種DDC系統(tǒng)稱(chēng)為“串級(jí)”控制系統(tǒng)。 為什么采用“串級(jí)”控制 (1) 實(shí)際控制的需要：有的系統(tǒng)同時(shí)有幾個(gè)因

20、素影響被控量，若僅對(duì)其中一個(gè)因素進(jìn)行控制，系統(tǒng)無(wú)法滿足性能要求。需要通過(guò)控制多個(gè)因素來(lái)調(diào)節(jié)被控量。因而會(huì)增加相應(yīng)的內(nèi)控回路。(2)采用串級(jí)控制的優(yōu)點(diǎn)： 1、等效副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)小于原時(shí)間常數(shù)，因此串級(jí)系統(tǒng)的響應(yīng)速度快； 2、等效副對(duì)象的放大系數(shù)小于原放大系數(shù)，因此允許主回路放大系數(shù)適當(dāng)增大，提高了系統(tǒng)的靜態(tài)精度及抗干擾能力； 3、副回路有較強(qiáng)的抑制擾動(dòng)的能力； 4、系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷變化的適應(yīng)能力更強(qiáng)。串級(jí)副回路抑制擾動(dòng)的能力比單回路控制高出十?dāng)?shù)倍至上百倍10、串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則(1)將系統(tǒng)中主要的擾動(dòng)包含在副回路中，可在擾動(dòng)影響主回路被控參數(shù)之前，使擾動(dòng)的影響大大削弱。(2)當(dāng)主回路的積分控制造

21、成的相角滯后對(duì)系統(tǒng)的影響較大時(shí)，應(yīng)該盡量將積分環(huán)節(jié)包含于副回路中，有利于改善系統(tǒng)的品質(zhì)。(3)必須有一個(gè)可以測(cè)量的中間變量作為副回路被控參數(shù)，或選擇可以通過(guò)觀測(cè)分析由下游狀態(tài)推斷上游狀態(tài)的中間變量。(4)主、副回路的采樣周期不同時(shí)，應(yīng)該T13T2，即二者之間相差三倍以上。11、副回路微分先行的目的 P139防止主調(diào)節(jié)器輸出（即副調(diào)節(jié)器的給定輸入）變化過(guò)大而引起副回路不穩(wěn)定；克服副對(duì)象慣性較大而引起調(diào)節(jié)品質(zhì)的惡化，加快響應(yīng)速度，改善控制質(zhì)量。12、前饋與反饋的比較(1) 控制方式反饋：按偏差計(jì)算控制量，進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制；前饋：按擾動(dòng)計(jì)算補(bǔ)償量，進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制。(2) 控制效果反饋：按輸出偏差進(jìn)行閉

22、環(huán)調(diào)節(jié)，對(duì)各種擾動(dòng)均有抑制作用，控制作用落后于擾動(dòng)的作用；前饋：按指定擾動(dòng)進(jìn)行開(kāi)環(huán)校正，只對(duì)指定擾動(dòng)有抑制作用，對(duì)其它未被引入前饋控制器的擾動(dòng)量無(wú)任何補(bǔ)償作用。 (3) 優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)反饋為主：抑制各種擾動(dòng)。前饋為輔：完全補(bǔ)償指定擾動(dòng)。 (4) 前饋控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：是一個(gè)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)；應(yīng)用前提是擾動(dòng)可測(cè)；只能針對(duì)某一特定的干擾實(shí)施控制；較少單獨(dú)使用，一般結(jié)合反饋控制，構(gòu)成前饋-反饋（Feedforward-Feedback)控制。13、耦合影響：兩個(gè)控制回路之間的耦合，會(huì)造成兩個(gè)回路很久不能平衡，影響系統(tǒng)穩(wěn)定工作。解決措施：“解耦”，化為兩個(gè)相互獨(dú)立的等效回路，消除回路間的相互影響。 多變量系統(tǒng)解耦

23、的條件為：(s)為對(duì)角線矩陣。 P147 （解耦的條件可轉(zhuǎn)化為： GK(s)為對(duì)角線矩陣。）轉(zhuǎn)化的目的：實(shí)現(xiàn)方便，便于解耦補(bǔ)償。解耦的根據(jù)：在D(s)和G(s)之間，引入解耦補(bǔ)償裝置F(s)，使得GKF(s)為對(duì)角陣，從而使(s)為對(duì)角陣，滿足系統(tǒng)解耦的條件。第5章 現(xiàn)代控制技術(shù)第6章 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)1、 數(shù)據(jù)處理：1）對(duì)傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、I/V轉(zhuǎn)換等處理，通常稱(chēng)為信號(hào)調(diào)理；2）對(duì)采集到計(jì)算機(jī)中的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)行一些處理，如進(jìn)行系統(tǒng)誤差校正、數(shù)字濾波，邏輯判斷、標(biāo)度變換等處理，通常稱(chēng)之為一次處理；3）對(duì)經(jīng)過(guò)前兩步得到的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，尋找規(guī)律，判斷事物性質(zhì)，生成所需要的

24、控制信號(hào)，此稱(chēng)為二次處理。 信號(hào)調(diào)理都是由硬件完成，而一次和二次處理一般由軟件實(shí)現(xiàn)。注意：通常所說(shuō)的數(shù)據(jù)處理多指上述的一次處理。一次處理的主要任務(wù)是提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性，并使數(shù)據(jù)格式化、標(biāo)準(zhǔn)化，以便運(yùn)算、顯示、打印或記錄。2、人工自動(dòng)校準(zhǔn)原理與全自動(dòng)校準(zhǔn)的不同：基準(zhǔn)信號(hào)來(lái)源不同，不是自動(dòng)定時(shí)校準(zhǔn)，在需要時(shí)由人工接入標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)量。零信號(hào)的補(bǔ)償由數(shù)字調(diào)零完成。人工切換人工自動(dòng)校準(zhǔn)電路圖3、 傳感器具有非線性轉(zhuǎn)換特性，所測(cè)量的模擬信號(hào)與被測(cè)量的參數(shù)不是線性關(guān)系，但為了便于顯示和數(shù)據(jù)處理，希望計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)據(jù)與被測(cè)物理量之間的數(shù)值是線性的，因此需進(jìn)行線性化處理及非線性補(bǔ)償，將非線性關(guān)系轉(zhuǎn)化成線

25、性關(guān)系。常用的方法：1）查表法：較精確的非線性處理方法；2）用數(shù)學(xué)表達(dá)式換算：測(cè)量數(shù)據(jù)與轉(zhuǎn)換的電信號(hào)之間有明確的數(shù)學(xué)表達(dá)式3）折線近似及線性插值：將曲線分成若干段，然后進(jìn)行分段線性化，用多段折線代替曲線。 4、在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，經(jīng)傳感器和A/D變換后得到的一系列數(shù)字量并不等于原來(lái)帶有量綱的參數(shù)值，僅對(duì)應(yīng)于參數(shù)值的大小，故必須把它們轉(zhuǎn)化為帶有量綱的數(shù)值才能運(yùn)算、顯示和打印輸出，這稱(chēng)為標(biāo)度變換標(biāo)度變換方法：1）線性變換公式（參數(shù)值與A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果之間呈線性關(guān)系）2）公式轉(zhuǎn)換法（傳感器測(cè)出的數(shù)據(jù)與實(shí)際的參數(shù)不是線性關(guān)系，它們有著由傳感器和測(cè)量方法決定的函數(shù)關(guān)系，且這些函數(shù)關(guān)系可用解析式表示）3）多項(xiàng)式插值法，也可以采用線性插值法或查表進(jìn)行變換。4、常用的數(shù)字濾波方法有哪些？分別能濾除什么類(lèi)型的干擾信號(hào)？若某計(jì)算機(jī)測(cè)量系統(tǒng)工作性能有時(shí)不太穩(wěn)定，且被測(cè)信號(hào)受現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾影響，應(yīng)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)作怎樣處理才能保證檢測(cè)數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確？答：常用的數(shù)字濾波方法有算術(shù)平均值法、中值濾波法、限幅濾波法和慣性濾波法等。算術(shù)平均值法能濾除周期性干擾信號(hào)；中值濾波法和限幅濾波法能濾除偶然性脈沖