計算機控制系統(tǒng)總結(jié)

計算機控制系統(tǒng)考點知識總結(jié)一、概論1計算機控制系統(tǒng)的分類？按功能分類：1數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；2直接數(shù)字控制DDC；3監(jiān)督控制SCC；4分級控制；5集散控制；6計算機控制網(wǎng)絡(luò)；按照控制規(guī)律分類：1程序和順序控制；2比例積分微分控制PID；3有限拍控制；4復(fù)雜規(guī)律的控制；5智能控制按控制方式分類：開環(huán)控制和閉環(huán)控制2計算機控制系統(tǒng)的基本組成部分是什么？畫出框圖1控制對象；2執(zhí)行器；3測量環(huán)節(jié)；4數(shù)字調(diào)節(jié)器及輸入、輸出通道。輸入通道：多路開關(guān)、采樣保持器、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器。輸出通道：數(shù)-模轉(zhuǎn)換器、保持器3什么叫采樣定理，其物理意義是什么？采樣定理：給出了從采樣的離散信號恢復(fù)到原來連續(xù)信號所必需的最低頻率。其物理意義是：采樣角頻率①二2兀/T大于2wmax，則采樣的離散信號y*(t)能夠不失真地恢復(fù)原來的連續(xù)信號y(t)，其中①響是連續(xù)信號y(t)的頻譜特性中的最高角頻率。 m"離散信號y*(t)可表示為Y*(①)-t腎Y*[j(①+仙，)】K=-3當(dāng)也大于等于2①max，相鄰頻譜就不會重疊，此時將離散信號y*(t)加到理想特性的低通濾波器上，在濾波器的輸出端得到的頻譜將準確地等于連續(xù)信號y(t)的頻譜|YS)|的1/T倍，經(jīng)過放大器放大T倍，便可從y*(t)不失真地恢復(fù)原來的連續(xù)信號。當(dāng)也小于2①max，相鄰頻譜出現(xiàn)重疊，k=0處的離散頻譜和連續(xù)頻譜之間產(chǎn)生了畸變，離散信號將不能恢復(fù)到原來的連續(xù)信號4零階保持器的特點？1低通特性，其輸出隨信號頻率的提高，幅值迅速衰減，但不是理想的低通濾波器。2.相角滯后特性，信號經(jīng)過零階保持器會產(chǎn)生相角滯后，使得控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)特性變壞。5控制系統(tǒng)的性能由哪些來表征，器評價指標是什么？穩(wěn)定性、能控性、能觀測性、穩(wěn)態(tài)特性、動態(tài)特性來表征。穩(wěn)定裕量、穩(wěn)態(tài)指標、動態(tài)指標和綜合指標。

6如何表征控制對象的特性？控制對象可以分為哪幾類，實際對象特性是怎樣的？控制對象用傳遞函數(shù)來表征?？刂茖ο蠓譃椋簡屋斎?單輸出對象、多輸入-單輸出對象、多輸入-多輸出對象。實際對象特性分解為控制通道和擾動通道。7對象的控制通道和擾動通道含義是什么？對象的特性分為控制通道和擾動通道，擾動通道的動態(tài)特性可以用放大系數(shù)Kn、慣性時間常數(shù)Tn和純滯后時間tn來表示，控制通道動態(tài)特性可以用放大系數(shù)K、慣性時間常數(shù)Tm、積分時間常數(shù)Ti和純滯后時間t來描述。8執(zhí)行器分為哪些類，電動執(zhí)行器的輸入信號范圍是多大？執(zhí)行器分為電動執(zhí)行器、氣動執(zhí)行器和液動執(zhí)行器。電動執(zhí)行器的輸入信號范圍是：連續(xù)信號為0-10mA或4-20mA9傳感器分為哪些類？溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、液面?zhèn)鞲衅?、力傳感?0簡述數(shù)字調(diào)節(jié)器及輸入輸出通道的結(jié)構(gòu)和信息傳遞過程，并畫出示意圖？數(shù)字調(diào)節(jié)器以數(shù)字計算機為核心，控制規(guī)律由編制的計算機程序?qū)崿F(xiàn)。輸入通道包括多路開關(guān)、模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、采樣保持器，輸出通道包括模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、保持器。傳遞過程：連續(xù)信號由多路開關(guān)采樣保持器將模擬信號轉(zhuǎn)為離散信號，離散信號由模-數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，數(shù)字信號由數(shù)字調(diào)節(jié)器進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的數(shù)字信號由數(shù)-模轉(zhuǎn)換器變?yōu)殡x散模擬信號，離散模擬信號由保持其轉(zhuǎn)換為模擬信號。11多路巡回檢測時，采樣時間、采用周期和通道數(shù)的關(guān)系時什么T>Nts12量化單位、量化誤差的含義時什么。他們與轉(zhuǎn)換信號、轉(zhuǎn)換器位數(shù)的關(guān)系？轉(zhuǎn)換器末位代表的數(shù)值稱為量化單位q，由量化引起的誤差稱為量化誤差，有8-q/2。四者關(guān)系如q- m皿2〃-113對于控制用計算機有哪方面的要求？1可靠性高；2環(huán)境適應(yīng)性強；3實時性強；4有比較完善的過程通道設(shè)備；5控制用計算機對字長、速度、和內(nèi)存容量的要求；6有比較完善的額軟件系統(tǒng)。14論述保持器的作用，m階保持器的含義？保持器時把離散的模擬信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，用來實現(xiàn)米樣點之間的插值。

外推公式u(kT+At)一a+aAt......aAt，該式稱為m階外推公式，代表的時m階保持器0 1 m15論述零階保持器和一階保持器的特點，比較兩者優(yōu)缺點？零階保持器具有低通特性，其輸出隨信號頻率的提高，幅值迅速衰減，但不是理想的低通濾波器。相角滯后特性，信號經(jīng)過零階保持器會產(chǎn)生相角滯后，使得控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)特性變壞。一階保持器較能復(fù)現(xiàn)原來的信號，幅頻特性較高，高頻信號能通過，從而造成紋波。一階保持器的相角滯后較零階保持器大，因而對控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)特性更為不利。16計算機控制系統(tǒng)有哪些主要的性能指標，如何衡量？動態(tài)指標：超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間、峰值時間、衰減比、振蕩次數(shù)穩(wěn)定指標：穩(wěn)態(tài)誤差綜合指標：1積分型指標；2末值型指標；3復(fù)合型指標17如何衡量系統(tǒng)的穩(wěn)定性？米用穩(wěn)定裕量來衡量，穩(wěn)定裕量包括相角裕量和幅值裕量。18如何衡量系統(tǒng)的穩(wěn)定性？米用穩(wěn)態(tài)誤差來衡量，穩(wěn)態(tài)誤差是表示輸出量y(t)的穩(wěn)定值y與要求值y的差值，e=y-y g 0 ss 0s 19控制對象對控制性能有何影響？P32計算機控制系統(tǒng)的研究課題有哪些P32頁計算機控制系統(tǒng)發(fā)展方向P33頁為什么計算機控制系統(tǒng)會有良好的發(fā)展前景P35頁第二章線性離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述1簡述線性離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述？線性離散系統(tǒng)的輸入何輸出之間用線性常系數(shù)差分方程描述，y(kT)+ay(kT-T)+ay(kT-2T)+ay(kT-3T)+....ay(kT-(n-1)T)+ay(kT-nT)一br(kT)+br(kT—T) +br(kT—mT)0 1 m2簡述差分方程的求解方法？P40以上是何可忠第二版

下面是按照大綱進行統(tǒng)計第一部分計算機控制系統(tǒng)信號分析1控制系統(tǒng)中信號分為哪幾類？從時間上分：連續(xù)時間信號，在任何時刻都可取值的信號；離散時間信號：僅在離散斷續(xù)時刻出現(xiàn)信號。從幅值上分：模擬信號，信號幅值可取任意值的信號；離散信號，幅值具有最小分層單位的模擬量2計算機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，畫出框圖數(shù)字計算機 信號輸入信號輸入 尸、―>|A/D卜［+—>執(zhí)行機構(gòu) ?信號輸入被控 *fD/A ?對象八 A時鐘—A/D反饋—測量部件3A/D變化順序？1采用S/H，量化，編碼D/A轉(zhuǎn)換過程解碼器信號恢復(fù)理想采樣的數(shù)學(xué)描述是什么8=A(t=kT)Tk=s理想采用的時域數(shù)學(xué)描述是什么f*(t)=f(t)8=f(t)工8(t-kT)=工f(t)8(t-kT)Tk=-s k=-s理想采樣信號的復(fù)域描述— 1K— .實質(zhì)是采樣信號的拉氏變換，F(xiàn)*(s)=t芝F(s+jn氣)n=一3

理想采樣信號的頻域描述1F*(j①)=T芝F(jO+jn①s)n=-s什么是采樣定理？其物理意義是什么如果一個連續(xù)信號不包含高于頻率①max的頻率分量，連續(xù)信號中所包含頻率分量的最高頻率為①max，那么就完全可以用周期T<兀/①睥'的均勻采樣值來描述，或者說，如果采樣頻率①s>2①max，那么就可以從采樣信號中不失真地恢復(fù)原連續(xù)信號。如果選用的采樣頻率?s，對連續(xù)信號中所包含的最高頻率的正玄分量來講，能夠做到在一個振蕩周期內(nèi)采樣兩次以上，那么經(jīng)采樣所得的脈沖序列，就包含了連續(xù)信號的全部信息，如采樣次數(shù)太少，采樣所得的脈沖序列就不能無失真地反映連續(xù)信號的特性。前置濾波器的主要作用是什么？前置濾波器是串在采樣開關(guān)前的模擬低通濾波器，主要作用是防止采樣信號產(chǎn)生頻譜混疊，因此又稱為抗混疊濾波器。什么是信號恢復(fù)？信號恢復(fù)的過程是怎么的？指將采樣信號還原成連續(xù)信號的問題.信號恢復(fù)的過程，從時域來說，就是要由離散的采樣值求出所對應(yīng)的連續(xù)時間函數(shù)，從頻率上說，就是要出去采樣信號頻譜的旁帶，保留基頻分量。理想信號不失真地恢復(fù)條件是什么？1原連續(xù)信號的頻普必須是有限帶寬的頻譜;2采樣必須滿足采樣定理①s>2①皿宓；3采用理想低通濾波器，對采樣信號進行濾波。什么是理想低通濾波器？是指它對截止頻率以下的頻率分量可以不失真地進行傳輸，對高于截止頻率以上的頻率分量衰減為零。理想低通濾波器再物理上是不可實現(xiàn)的零階保持器和理想低通濾波器的差別？P43什么叫后置濾波，后置濾波產(chǎn)生的相位滯后怎么解決？P43計算機簡化結(jié)構(gòu)？P44

第二部分計算機控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述1差分方程表示？2差分方程的Z變換解法？3離散系統(tǒng)頻率特性的定義？在連續(xù)系統(tǒng)中，一個系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的頻率特性式指，在正玄信號作用下，系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)輸出與輸入的復(fù)數(shù)比隨輸入正玄信號頻率變化的特性，上述定義對離散系統(tǒng)也成立，但此時輸入和輸出信號均為離散值。4離散系統(tǒng)的頻率特性的特點？P775使用離散系統(tǒng)頻率特性時應(yīng)注意的問題？第三部分計算機控制系統(tǒng)分析6穩(wěn)定性的定義是什么？它與什么參數(shù)有關(guān)？P1037連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)是穩(wěn)定系統(tǒng)的條件是什么P1048離散系統(tǒng)穩(wěn)定性的判斷方法及特點？P105-1069穩(wěn)態(tài)誤差與什么有關(guān)？系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，還與外作用特性有關(guān)。10穩(wěn)態(tài)誤差的定義？P10911描述時域特性的主要性能指標是什么穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)誤差及動態(tài)特性。12動態(tài)特性的主要性能指標是什么？P115第四部分計算機控制系統(tǒng)的經(jīng)典設(shè)計方法1計算計控制系統(tǒng)的設(shè)計方法可分為經(jīng)典設(shè)計方法和現(xiàn)代控制理論設(shè)計2計算機控制系統(tǒng)的經(jīng)典設(shè)計方法可分為哪兩類P128

3計算機控制典型組成P1294連續(xù)域-離散設(shè)計的一般步驟是什么P1305表征控制器的主要指標是？P1316離散化方法有哪些？P1317離散化方法的特性和應(yīng)用P131-1498PID增量算法的優(yōu)點是什么P1579PID積分飽和的原因及影響是什么P15910積分飽和的抑制方法P160-16111積分丟失的成因及防治措施P16112PID調(diào)節(jié)參數(shù)的整定方法及不走P164-16513離散域設(shè)計和連續(xù)-離散化設(shè)計的優(yōu)缺點P16714時域性能指標有哪些？P16715頻域性能指標有哪些？P16916離散域Z平面根軌跡特殊性在哪方面？P17217Z平面軌跡設(shè)計步驟P172-174第五部分狀態(tài)空間設(shè)計1狀態(tài)空間的兩個基本特征是什么可控性和可觀性2什么叫系統(tǒng)可達性，系統(tǒng)可控性？P1903什么叫可觀性？P1944引入了狀態(tài)反饋，整個閉環(huán)系統(tǒng)發(fā)生了哪些變換P2015極點配置法基本思想是什么P2036使用極點配置法主要哪些問題P2077開環(huán)估計的缺點是什么，如何解決，兩種P209-210

方法的基本思想是什么狀態(tài)觀測器的誤差原因？P211兩種狀態(tài)觀測器的區(qū)別P213為什么要合理選取觀測器極點P219三次最優(yōu)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)器的特點._」.—.丁2芬 _ ...一..一第六部分計算機控制系統(tǒng)的組建與實現(xiàn)技術(shù)1硬件組成部分P2312計算機系統(tǒng)核心是什么？其作用是什么P2313計算機控制系統(tǒng)對硬件有哪些要求？P232-2344控制用的計算機如何選擇P2355D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理是什么P2376D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標是什么P2387A/D轉(zhuǎn)換器中采樣保持器的作用及原理P2438A/D轉(zhuǎn)換器原理P2439兩種A/D轉(zhuǎn)換方法的區(qū)別是什么P24410A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標P24411A/D轉(zhuǎn)換器的選擇標準P24512總線定義P25113各種濾波方法的適應(yīng)范圍P257-25814各種實時控制程序設(shè)計語言的優(yōu)缺點P26215比例因子配置原則P26816各種控制算法的編排結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點P26617量化單位表示P27318量化誤差產(chǎn)生的原因？P277

19采樣頻率對系統(tǒng)性能的影響P28720多采樣頻率對系統(tǒng)的好處有哪些P29021干擾源有哪些P29122克服空間干擾的措施P29223過程通道的干擾措施P292第七部分嵌入式系統(tǒng)及可編程控制器1嵌入式系統(tǒng)定義特點及分類P304-3052嵌入式系統(tǒng)的基本要素P3073嵌入式系統(tǒng)處理器系統(tǒng)組成P3074軟硬件協(xié)同設(shè)計基本要求和定義，及優(yōu)勢P3095實時操作系統(tǒng)定義P3106嵌入式項目設(shè)計階段及步驟P3167PLC特點P3298PLC應(yīng)用方面P3309PLC發(fā)展趨勢P329PLC組成分類P331-332PLC工作原理P335PLC工作方式及特點P336PLC常用語言是什么PPLC主要模塊及功能PP332-33