计算机控制技术期末复习提纲

浙江理工大学计算机控制技术及工程应用计算机控制技术期末复习试题1.计算机控制系统的监控过程：（1）实时数据采集（2）实时数据处理（3）实时输出控制2.实时：指信号的输入、运算处理和输出能在一定时间内完成，超过这个时间就会失去控制时机。3.直接数字控制系统（DDC）：用一台计算机不仅完成对多个被控参数的数据采集，而且能按一定的控制规律进行实时决策，并通过过程输出通道发出控制信号，实现对生产过程的闭环控制。4.集散控制系统（DCS）：集中管理、分散控制；三层结构5.现场总线控制系统（FCS）：采用集管理、控制功能于一身的工作站与现场总线智能仪表的二层结构模式6.D/A转换器性能指标：（1）分辨率是指D/A转换器对输入单位数码变化的敏感程度（2）转换精度是指转换后所得的实际值与理论值的接近程度（绝对误差、相对误差）（3）偏移量误差是指输入数字量时，输出模拟量对于零的偏移值（4）线性误差是指D/A转换器偏离理想转换特性的最大偏差与满量程之间的百分比（5）稳定时间是指输入数字量变化到输出模拟量达到终值误差0.5LSB所需时间7.D/A转换器输出方式：电压输出方式（单极性、双极性）、电流输出方式8.采样定理（香农定理）：为了使采样信号f*（t）能完全复原信号f（t），采样频率fs至少要为原信号最高有效频率fmax的2倍，即fs=2fmax9.零阶采样保持器：在两次采样间隔时间内，一直保持采样值不变，直到下一个采样时刻10.A/D转换器原理分类：逐位逼近式、双积分式、电压/频率式11.D/A转换器性能指标：（1）分辨率是指A/D转换器对微小模拟量输入信号变化的敏感程度（2）转换精度是指转换后所得的实际值与理论值的接近程度（绝对误差、相对误差）（3）线性误差是指A/D转换器偏离理想转换特性的最大偏差与满量程之间的百分比（4）转换时间是指A/D转换器完成一次转换所需的时间12.光耦分类：三极管型、单向晶闸管型、双向晶闸管型13.光耦的作用：（1）对数字信号的隔离：利用光耦隔离器的开关特性，可传送数字信号而隔离电磁干扰（2）对模拟信号的隔离：利用光耦隔离器的线性放大区，可传送模拟信号隔离电磁干扰14.开关量输入信号调理电路（直流）：R1C1滤波、VD1稳压管钳位保护、R2限流、VD2防止反极性电压输入、光耦隔离15.三极管驱动电路：普通三极管（几十毫安）、达林顿（几百毫安）16.编码键盘：采用硬件编码电路来实现键的编码，每按下一个键，键盘自动产生一个代码17.非编码键盘：仅提供按键的通或者断状态，按键代码的产生和识别由软件完成18.键盘的抖动干扰：由于机械触点的弹性振动，按键在按下时不会马上稳定地接通，在弹起时也不能一下子完全断开，因而在按键闭合和断开的瞬间均会出现一连串的抖动19.消抖方法：（1）硬件：设计一个滤波电路或者单稳态电路（2）软件：编制一段时间大于100ms的延时程序20.D/A转换器的组成：基准电压、T型电阻网络、位切换开关、运算放大器浙江理工大学计算机控制技术及工程应用21.数字滤波：计算机系统对输入信号采样多次，然后用某种计算方法进行数字处理，以削弱或滤除干扰噪声造成的随机误差，从而获得一个真实信号的过程22.算术平均值滤波：适用于周期性干扰的信号滤波23.去极值平均滤波：适用于工业场合经常遇到尖脉冲的信号滤波24.加权平均滤波：适用于纯滞后较大的对象25.滑动平均滤波：在每个采样周期只采样一次，将这一次采样值和过去的若干采样值一起求平均，所得结果即为有效值（实时性好，提高了响应速度）26.中值滤波：取中间值作为本次有效采样值，适用于偶然因素引起的波动或采样器不稳定造成的误差所引起的脉动干扰27.限幅滤波：把两次相邻的采样值相减，求其增量的绝对值，再与两次采样所允许的最大差值进行比较，若小于最大差值，则本次采样真实；反之，则假。（对随机干扰或者采样器不稳定引起的失真有良好的滤波效果）28.惯性滤波：比平均值滤波要快，能很好地消除周期性干扰和较宽频率的随机干扰信号29.串模干扰：叠加在被测信号上的干扰噪声，即干扰源串联在信号回路中。抑制方法：（1）双绞线做信号线（2）引入滤波电路30.共模干扰：计算机控制系统输入通道中信号放大器两个输入端上共有的干扰电压抑制方法：（1）变压器隔离（2）光电隔离（3）浮地屏蔽31.增量型控制算法与位置型控制算法相比的优点：（1）不需要做累加，控制量的确定仅与最近几次误差采样值有关（2）得出的是控制量的增量（3）易于实现从手动到自动的无扰动切换32.改进型数字PID控制：（1）积分分离法：①原因：当有较大的扰动或大幅度改变设定值时，由于短时间内出现大的偏差，加上系统本身具有的惯性和滞后，在积分的作用下，将引起系统过量的超调和长时间的波动。②措施：设置一个积分分离阈值β，即在系统的设定值附近画一条带域，其宽度为2β。当偏差较大时取消积分作用，较小时才投入积分作用。③优点：减小系统超调量，容易使系统稳定，提高控制系统的品质（2）抗积分饱和法：①原因：输入偏差的存在可能导致持续积分，积分项可能会进一步使PID计算的控制输出超出系统的限幅值。当偏差反向时，系统需要很长时间才能使积分作用返回有效的正常值②措施：当控制输出达到系统的上、下限幅值时，停止对某一方向的积分（3）不完全微分PID：①原因：对具有高频扰动的生产过程，微分作用响应过于灵敏，容易引起控制过程振荡，降低调节品质。输入偏差变化大而导致有较大的输出变化，驱动执行器滞后，达不到应有的开度，使输出失真。②措施：在PID控制输出端串联一个一阶惯性环节（4）微分先行PID：①原因：为了避免给定值的升降给控制系统带来冲击，如超调量过大②措施：只对被控量微分，不对偏差微分③优点：适合于给定值频繁升降的控制系统（5）带死区的数字PID浙江理工大学计算机控制技术及工程应用33.数字PID参数的整定：（1）扩充临界比例带法：只有比例环节、闭环（2）扩充响应曲线法：开环（3）凑试法：步骤（整定比例部分、加入积分环节、加入微分环节）注意：增大比例系数，会加快系统的响应，有利于减少静差，但过大会使系统产生较大的超调甚至振荡，使稳定性破坏；增大积分时间，有利于减少超调，减少振荡，使稳定性增加，但系统的静差的消除将随之减慢；增大微分时间，有利于加快系统的响应，使超调量减少，稳定性增加，但系统对扰动的抑制能力减弱，对扰动有敏感响应的系统不宜采用微分环节。（4）仿真寻优法34.振铃现象：计算机的输出U（z）常常会以1/2的采样频率大幅度上下振荡。消除方法：先找到D（z）中可能产生振铃的极点（-1附近），然后令该极点=135.史密斯预估控制算法：概念、结构、传递函数36.串级控制：（1）副回路的确定：把较多的干扰，尤其是主要干扰包含在内时间常数小于主回路1/3（2）控制规律：副控制器一般用P或者PI控制，且比例系数可以较大；主控制器一般采用PI或者PID控制，减小稳态误差，提高控制精度37.报文：即需要传送的数据，文本、图像、声音、数字等，也可以是上述的组合。38.协议：控制数据通信的一系列规则39.数据通信方式：（1）并行通信：指所传送数据的各位同时发送或接收（2）串行通信：指所传送数据的各位按顺序一位一位地发送或接收40.数据通信制式：（1）单工：一个接收，一个发送，单向定向传送（2）半双工：同时只能传送一个方向（3）全双工：两条线同时传送41.调制：采用数字信号的模拟信号转换技术将数字信号传输变为模拟信号传输解调：在数据接收端将模拟信号复原为数字信号42.多路复用技术：把多路独立信号在一条信道上进行传输分类：频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）43.串行异步通信：一个一个字符按帧传送数据约定：帧信息格式、传送速率44.串行同步通信：连续传送数据块，每次传送n个字节的数据块，传送速率高于串行异步45.常用传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤46.拓补结构：星形、环形、总线形47.网络控制方法：查询法、CSMA/CD、令牌传送、存储转发式48.差错控制技术（校验方法）：垂直冗余码校验或奇偶校验（VRC）、纵向冗余码校验（LRC）循环冗余校验（CRC）49.形成纹波的原因：系统输出进入稳态后，控制器的输出并没有进入稳态，它作用到被控对象后就形成了纹波，即在采样点之间存在误差，输出在平衡点附近出现波动编辑整理：顾镛