計(jì)算機(jī)控制大題

1控制分類：恒值系統(tǒng)：他們的給定值都是恒定值。隨動(dòng)系統(tǒng)：給定值是實(shí)現(xiàn)位置的時(shí)間函數(shù)的系統(tǒng)。程序控制系統(tǒng)：控制指令已預(yù)先知道的系統(tǒng)。鎮(zhèn)定系統(tǒng)：根據(jù)偏差產(chǎn)生控制作用，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使被控量保持恒定。2控制構(gòu)成概念：將控制器由數(shù)字控制器來實(shí)現(xiàn)，就組成了一個(gè)典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。3控制過程：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)決策、實(shí)時(shí)控制、信息管理。4控制系統(tǒng)的組成：硬件、軟件、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。5控制系統(tǒng)的概念：計(jì)算機(jī)控制實(shí)質(zhì)上是自動(dòng)控制技術(shù)與微機(jī)技術(shù)的結(jié)合。性能指標(biāo)：實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律，提高控制質(zhì)量，增加產(chǎn)品數(shù)量；能游戲奧的客服隨機(jī)擾動(dòng)；控制規(guī)律靈活、多樣；控制與管理結(jié)合，自動(dòng)程度進(jìn)一步提高。6（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要任務(wù)和作用：把生產(chǎn)過程中反映生產(chǎn)狀態(tài)的各種參數(shù)送入計(jì)算機(jī)、處理。所得結(jié)果不僅作為操作指導(dǎo)信息輸出顯示，還可以進(jìn)行打印、儲(chǔ)存、傳送等操作。此外，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還可以根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷生產(chǎn)狀態(tài)是否正常，如果發(fā)現(xiàn)異常，還會(huì)自動(dòng)報(bào)警。（2）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成：用于系統(tǒng)控制的計(jì)算機(jī)、完成數(shù)據(jù)輸入輸出任務(wù)的過程通道，連接計(jì)算機(jī)與過程通道的接口電路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、打印、存儲(chǔ)等功能的輸出與報(bào)警裝置，用于系統(tǒng)控制欲數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用軟件7過程通道的作用與分類作用：進(jìn)行信息傳遞和轉(zhuǎn)換的連接通道。分為：模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、數(shù)字量輸入通道、數(shù)字量輸出通道8量化:就是用一組數(shù)碼來逼近離散模擬信號(hào)的幅值，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的。量化過程:將離散采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程稱為量化過程，其中進(jìn)行量化處理的裝置為模/數(shù)/(A/D)轉(zhuǎn)換器。,量化誤差的最大值為模擬信號(hào)fmax=10V,fmin=0V,取n=8，則q≈4mV,量化誤差最大值emax≈±2mv9采樣過程：將連續(xù)的模擬信號(hào)，通過采樣開關(guān)按一定時(shí)間間隔的閉合和斷開，將其抽樣成一連串離散脈沖信號(hào)的過程10孔徑時(shí)間：在模擬量輸入通道中，A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量總需要一定時(shí)間，完成一次A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)間稱為孔徑時(shí)間。11采樣保持：如果被采樣的模擬信號(hào)的變化率相對(duì)于A/D轉(zhuǎn)換器的速度來說比較高，為了保證轉(zhuǎn)換精度，就需要在A/D轉(zhuǎn)換前加上采樣保持電路，使得在A/D轉(zhuǎn)換期間保持輸入模擬信號(hào)不變。12采樣保持電路有兩個(gè)工作狀態(tài)：采樣狀態(tài)和保持狀態(tài)。13模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式：取決于輸出保持器的構(gòu)成方式。出書保持器一般有2種方案，一時(shí)數(shù)字保持方案，另一是模擬保持方案，這久決定了模擬量輸出通道的兩種基本結(jié)構(gòu)形式：1.多個(gè)通路設(shè)置獨(dú)立D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)形式，2.多個(gè)通路共享D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)形式。14數(shù)字量輸出通道的結(jié)構(gòu)：數(shù)字量輸出通道只要有輸出鎖存器、光電隔離器、輸出驅(qū)動(dòng)器、地址譯碼器等組成。15標(biāo)度變換：生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)都有不同的量綱和數(shù)值變化范圍，這些參數(shù)經(jīng)傳感器A/D轉(zhuǎn)換后得到一個(gè)數(shù)字量，該數(shù)字量?jī)H表示一個(gè)代表參數(shù)大小的數(shù)值，并不一定等于原來帶有量綱的參數(shù)值，故需將其轉(zhuǎn)換成帶有量綱的數(shù)值后才能進(jìn)行運(yùn)算、顯示或打印輸出。16數(shù)字濾波：通過一定的計(jì)算程序減少干擾信號(hào)在有用信號(hào)中的比重17數(shù)字濾波方法：程序判斷濾波，中值濾波，算數(shù)平均值濾波，加權(quán)平均濾波，防脈沖干擾平均值濾波，一階滯后濾波18插補(bǔ)分類：直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)。19插補(bǔ)計(jì)算步驟：偏差判斷：即判別偏差是Fm>=偶還是Fm<0；坐標(biāo)進(jìn)給：根據(jù)加工點(diǎn)所在象限和啊符號(hào)決定沿哪一坐標(biāo)軸和哪一軸向進(jìn)給；偏差計(jì)算：計(jì)算加工點(diǎn)對(duì)給定的軌跡圖形的偏差，作為下一次偏差判別的依據(jù)；終點(diǎn)判斷：終計(jì)數(shù)器減1，判斷是否到達(dá)加工終點(diǎn)，若到達(dá)，停止運(yùn)算，否則回到第一步重復(fù)，直到到達(dá)。1控制器概念：按照預(yù)定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)和反向的主令裝置。數(shù)字控制器通常采用兩種2等效的設(shè)計(jì)方法：一種是把計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)過適當(dāng)?shù)淖儞Q，變成純粹的離散系統(tǒng)，再用Z變換等工具進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，這種方法稱為離散化設(shè)計(jì)方法，也叫直接設(shè)計(jì)方法；另一種方法是，在一定的條件下，將計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)近似地看成一個(gè)連續(xù)變化的模擬系統(tǒng)，用模擬系統(tǒng)的理論和方法進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，得到模擬控制器，然后再將模擬控制器進(jìn)行離散化，得到數(shù)字控制器。3控制器概念框圖ΦΦC(z)R(z)E(s)C(z)R(z)E(s)U(z)U(z)C(s)E(z)+——D(s)GC(s)E(z)+——D(s)GO(s)Gh(s)G(z)B(s)G(z)B(s)圖中：D(z)——數(shù)字控制器；Gh(s)——保持器；GO(s)——控制對(duì)象傳遞函數(shù)；Φ(z)——系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)；R(z)——輸入信號(hào)Z的變換；C(z)——輸出信號(hào)Z的變換；Φ(z)=D(z)·G(z)/1+D(z)·G(z)4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概念計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與反饋控制系統(tǒng)十分相似，只是將控制器由數(shù)字控制器來實(shí)現(xiàn)。就組成了一個(gè)典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。給定值計(jì)算機(jī)被控量給定值計(jì)算機(jī)被控量被控對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)字控制器數(shù)模轉(zhuǎn)換被控對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)字控制器數(shù)模轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換檢測(cè)裝置模數(shù)轉(zhuǎn)換檢測(cè)裝置在控制系統(tǒng)中引進(jìn)計(jì)算機(jī)，可以充分利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算，邏輯判斷和記憶功能。在這里給定量和反饋量都是二進(jìn)制數(shù)，為了信號(hào)的匹配，計(jì)算機(jī)的輸入/輸出兩側(cè)分別帶有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器：反饋量經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)接收了給定量和反饋量后，運(yùn)用計(jì)算機(jī)中微處理器的各種指令，就能對(duì)給偏差值進(jìn)行運(yùn)算，再經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，便完成了對(duì)被控制器的控制作用。5計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程可以歸納為以下四個(gè)方面:實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。對(duì)被控制量的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)，并且將采樣結(jié)果輸入到計(jì)算機(jī)。實(shí)時(shí)決策。對(duì)輸入的實(shí)時(shí)給定值與被控量的數(shù)值進(jìn)行處理后，按照預(yù)先規(guī)定的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，則成為實(shí)時(shí)決策。實(shí)時(shí)控制。根據(jù)實(shí)時(shí)決策結(jié)果，適時(shí)地對(duì)執(zhí)行裝置發(fā)出控制信號(hào)。信息管理。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制策略的發(fā)展，信息共享和管理也接介入到控制系統(tǒng)中。1差分變換方法：后向差分前向差分

2．PID控制分類：比例、積分和微分控制，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，參數(shù)易于調(diào)整，是控制系統(tǒng)中經(jīng)常采用的控制算法。3．PID算法：數(shù)字PID位置式控制算法，數(shù)字PID增量式控制算法。由于其實(shí)際控制效果不明顯，4．改進(jìn)算法：抑制積分飽和的PID算法，不完全微分的PID算法，微分先行算法，帶死區(qū)的PID控制，時(shí)間最優(yōu)PID控制。5．PID參數(shù)算法：用擴(kuò)充臨街比例度法選擇PID參數(shù)、用擴(kuò)充響應(yīng)曲線法選擇PID參數(shù)、PID歸一參數(shù)整定法、湊試法確定PID參數(shù)。6.Z變換定義：

Z變換是拉式變換的一種變形，是由采樣函數(shù)的拉式變換演變而來的。

7.Z變換的計(jì)算方法：1,e(t)被理想采樣器采樣，給出離散采樣函數(shù)2，求

的拉式變換，給出3，在E*（S）中用z替換，給出由此得到無窮級(jí)數(shù)，再由無窮級(jí)數(shù)求出等價(jià)的封閉式函數(shù)。8．Z變換的方法：級(jí)數(shù)求和法、部分分式法、留數(shù)法。

9．反變換基本方法：長(zhǎng)除法、部分分式展開法，留數(shù)計(jì)算法。10．脈沖傳遞函數(shù)：開環(huán)系統(tǒng)的Z傳遞函數(shù)、串聯(lián)環(huán)節(jié)的Z傳遞函數(shù)、并聯(lián)環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)、閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)。

11．最少拍有波紋控制器設(shè)計(jì)：也稱為時(shí)間最佳系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)最有效的方法。所謂最少拍，是指在典型輸入作用下，系統(tǒng)在有限個(gè)采樣周期內(nèi)，就能達(dá)到穩(wěn)態(tài)。

12．最少拍系統(tǒng)設(shè)計(jì)的（1）可實(shí)現(xiàn)性：是指將來時(shí)刻的誤差值，它是還未得到的值，不能用來計(jì)算現(xiàn)在時(shí)刻的控制量。（2）穩(wěn)定性：在最少拍系統(tǒng)中，不但要保證輸出量在采樣點(diǎn)上的穩(wěn)定，而且要保證控制量收斂，方能使閉環(huán)系統(tǒng)在物理上真正穩(wěn)定。4-3一個(gè)8位的A/D轉(zhuǎn)換器，孔徑時(shí)間為，如果要求轉(zhuǎn)換誤差在A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度（）以內(nèi)，允許轉(zhuǎn)換的正弦信號(hào)的最大頻率是多少？，，4-4用ADC0809測(cè)量某罐溫度，其溫度波動(dòng)范圍為30~50℃，線性溫度變送器輸出0~15V電壓，試求測(cè)量該溫度的分辨率和精度。絕對(duì)精度：，4-9某熱處理爐溫度變化范圍為0~1350℃，經(jīng)溫度變送器變化為1~5V電壓送至輸入范圍為0~5V的ADC0809。當(dāng)時(shí)刻，ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)果為6AH，問此時(shí)的爐溫為