计算机控制技术及工程应用期末考点重点大全

第一章，计算机控制概述1，计算机控制系统的硬件由主机，常规外部设备，过程输入/输出（I/O）通道，操作台，通信设备组成。2，DAS，数据采集系统3，OGC操作指导控制系统4，DDC，直接数字控制系统5，SCC，监督计算机控制系统6，DCS，分散控制系统7，FCS，现场总线控制系统8，CIMS，计算机集成制造系统第二章，模拟量输出通道1，模拟量输出通道的任务，把计算机处理后的数字量信号转换成模拟量电压或电流信号，去驱动相应的执行器，从而达到控制的目的。主要由接口电路，数/模转换器，电压/电流变换器等构成。2，D/A转换器的性能指标，分辨率，转换精度，偏移量误差，线性误差，稳定时间。3，由于电流信号1，易于远距离传输，且不易受干扰,。2，在过程控制系统中，自动化仪表接收的是电流信号。故输出通道常用电流信号传递信息。4，D/A转换模板具有通用性，体现在，符合总线标准，接口地址可选，输出方式可选。5，十三，十四页，图。第三章，模拟量输入通道1，模拟量输,入通道的任务，把控制对象的过程参数如温度电压等模拟量信号转换成计算机可以接收的数字量信号。2，把连续变化的量变成离散后在进行处理的计算机控制系统称为离散系统或采样数据系统。采样形式，周期，多阶，随机采样。3，A/D转换器从原理上可分为，逐位逼近式，双积分式，电压/频率式。4，A/D转换器的性能指标，分辨率，转换精典型的度，线性误差，转换时间。5，A/D转换器的接口电路主要解决主机如何分时采集多路模拟量输入信号。典型的两种接口电路，查询方式读入A/D转换数，定时方式读入A/D转换数。第四章数字量输入输出通道。1，光电耦合隔离器按其输出级不同分为，三极管型，单向晶闸管型，双向晶闸管型。2，数字量输入通道把生产过程中的数字信号转换成计算机易于接受的形式。以开关和脉冲输入形式居多。3，数字量输出通道把计算机输出的微弱数字信号转换成能对生产过程进行控制的数字驱动信号。主要有三极管，继电器输出，晶闸管，固态继电器等驱动电路。第五章，键盘及其接口技术1，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，这种抖动称为按键的抖动干扰。2，消除抖动干扰有硬件，（即设计一个滤波延时电路或单稳态电路等硬件电路来避开按键的抖动时间）和软件方法（编制一段时间大于100ms的延时程序，在第一次检测到有按键按下时，执行这段延时子程序使键的前沿抖动消失后再检测该键的状态）。3，矩阵式键盘的工作过程，矩阵式键盘工作用逐行令扫描查询法，即逐行输出行扫描信号0，使各行依次为低电平，然后分别读入列数据，检查此行中是否有键按下。当键盘无任何键按下时，所有的行线和列线被断开且相互独立，输入线Y0---Y7列都为高电平，当有任意键按下时，该键所在的行线和列线接通，如果读得某列线为低电平，则表示此行线和列线的交叉处有按键按下，在对该键进行译码计算出键值，然后转入该键的功能子程序入口地址。如果没有任何一根列线为低电平，则此行没有键按下。接着进行下一行的0行扫描与列读入，直到8行全部查完为止，若无键按下则返回。第七章数据处理技术1，系统误差的自动校准有数字调零和系统校准，用软件程序进行零点调整的方法称为数字调零。2，数字滤波就是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，以消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。特点，可靠性高，稳定性好，修改滤波参数容易，且一种滤波子程序可以被多个通道所用，另外对各种干扰信号甚至是极低频率的信号进行滤波。不足是需要占用CPU的时机。2，数字滤波方法有平均值滤波，中值滤波，限幅滤波，惯性滤波。其中平均值滤波分为，算术，去极值，加权，滑动平均值滤波。3，标度变换法有线性式变换，非线性式变换，多项式变换以及查表法。其中，线性式变换是最常用的标度变换方式，其前提条件是传感器的输出信号与被测参数之间呈线性关系。第八章，抗干扰技术1，干扰的来源有外部干扰和内部干扰。外部干扰由使用条件和外部环境决定。内部干扰由系统的结构布局，制造工艺所引入。2，干扰的传播途径有，静电耦合，磁场耦合，公共阻抗耦合。3，串模干扰抑制有1，双绞线做信号引线，2，引入滤波电路。共模干扰抑制有变压隔离器，光电隔离，浮地屏蔽。长线传输干扰抑制有1，波阻抗的测量，2，终端阻抗匹配，3，始端阻抗匹配。第九章，数字控制器的设计1，PID的工作原理2，数字PID控制算法有数字PID位置型控制算法和数字PID增量型控制算法。增量型与位置型比较，优点，1，增型量算法不许做累加，控制量的确定仅与最近几次误差采样值有关，其计算误差或精度对控制量影响较小。2，增型量算法得出的是控制量的增量。3，采用增型量算法易于实现从手动到自动的无干扰切换。3，逐点比较法插补原理，每当画笔或刀具向某一方向移动时，就进行一次偏差计算和偏差判别，然后根据偏差的大小确定下一步的移动方向，使画笔或刀具始终紧靠理想线型运动，获得步步紧逼的效果。4,直线插补工作过程1）偏差判别，判断上一步进给后的偏差值。2）坐标进给，根据偏差判别的结果和所在象限决定在那个方向上进给。3）偏差计算，计算出进给一步后的新偏差值，作为下一步进给的判断依据。4）终点判别。5，两种终点判别方法，1）设置Nx,Ny两个减法计数器，在加工开始前，在Nx,Ny计数器中分别存入终点坐标值XeYe当x坐标或y坐标每进给一步，就在在Nx,计数器或Ny计数器中减去1，直至这两个计数器中的数都减到零时，到达终点。2）用一个终点判别计数器，存放x和y两个坐标进给的总步数Nxy,x或y坐标每进给一步Nxy就减1，若Nxy=0.即达到终点。6，步进电动机按转矩产生的原理分为，反应式，永磁式，混合式。步进电机的工作方式，1，单三拍工作方式，通电顺序ABCA2，双三拍工作方式，通电顺序ABBCCAAB3，三相六拍工作方式，通电顺序AABBBCCCAA第十章，数据通信基础1，计算机与计算机或设备之间的数据交换称为数据通信。数据通信的实质是，以计算机为中心，通过某些通信线路与设备，对二进制编码的数字，字母，符号以及数字化的声音，图像信息进行的传输，交换和处理。2，数据通信基本传输方式有并行通信，串行通信。并行通信是指所传送数据的各位同时发送或接受。串行通信是指传送数据的各位按顺序一位一位地发送或接收。波特率是串行通信的一个重要指标。3，数据通信制式，单工通信，半双工通信，全双工通信。4，进行异步通信时，收发双方必须有两项预定，1，帧信息格式，即字符的编码形式，奇偶校验形式，起始和停止位的格式等，2，传送速率。同步通信为了保证收发双方同步，收发双方必须使用相同的同步字符，而且采用可以生成解码时钟的编码方式。6，CSMA/CD，即带有冲突检测的载体监听多重访问技术，是一种竞争方式，适用于总线型网络结构。令牌传送，这种方式中，有一个称为令牌的信息段在网络中各节点间依次传递。令牌有空，忙两种状态，开始时为空。节点只有得到空令牌时才具有信息发送权，同时将令牌置为忙。适合于环形网，又适于总线型网。第十一章，IPC与PLC1，模板化结构，即在一块无源的并行地板总线上，插接多个功能模板组成一台IPC的硬件装置。2，总线是一组信号线的集合，，它定义了各引线的信号特征，电气特征和机械特性。使计算机机箱内各模板之间以及主机与外部设备之间建立起信号联系，进行信息传递和通信。第十二章，DCS与FCS1，DCS的特点，1）硬件积木化，2）软件模块化。3）通信网络的应用。4）可靠性高。2，FCS特点，1，一对N结构，2，可靠性高。3，可控状态。4,互换性。5，互操作性。6，综合功能。7，分散控制。8，统一组态。9，开放式系统。第十三章，监控组态软件1，组态软件的特点，实时多任务，接口开放，使用灵活，运行可靠。第一章1）计算机控制系统的监控过程步骤a.实时数据采集--对来自测量变送器的被控量的瞬时值进行采集和输入；b.实时数据处理--对采集到的被控量进行分析、比较和处理，按一定的控制规律运算，进行控制决策；c.实时输出控制--根据控制决策，适时地对执行器发出控制信号，完成监控任务；2）按控制方案来分，计算机控系统划分成那几大类？数据采集系统（DAS）操作指导控制系统(OGC)直接数字控制系统（DDC）监督计算机控制系统（SCC）分散控制系统（DCS）现场总线控制系统（FCS）3）计算机控制装置种类可编程控制器；可编程调节器；总线式工控机；单片微型计算机；其他控制装置4）计算机控制系统与常规仪表控制系统的主要异同点是什么？同：1）计控系统是由常系统演变而来的；2）两者的结构基本相同异：1）计控系统中处理的信号有两种：模拟信号和数字信号。而常系统处理的只有模拟信号2）计控系统具有智能化3）计控系统有软件也有硬件，而常系统只有硬件第二章1）4位D/A转换器为例说明其工作原理假设D3、D2、D1、D0全为1，则BS3、BS2、BS1、BS0全部与“1”端相连。根据电流定律，有：由于开关BS3~BS0的状态是受要转换的二进制数D3、D2、D1、D0控制的，并不一定全是“1”。因此，可以得到通式：考虑到放大器反相端为虚地，故：选取Rfb=R，可以得到：对于n位D/A转换器，它的输出电压VOUT与输入二进制数B(Dn-1~D0)的关系式可写成：结论：可见，输出电压除了与输入的二进制数有关，还与运算放大器的反馈电阻Rfb以及基准电压VREF有关。2）D/A转换器性能指标是（1）分辨率是指D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量。其分辨率与二进制位数n呈下列关系：分辨率=满刻度值/（2n-1）=VREF/2n（2）转换精度是指转换后所得的实际值和理论值的接近程度。它和分辨率是两个不同的概念（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）稳定时间是描述D/A转换速度快慢的一个参数，指从输入数字量变化到输出模拟量达到终值误差1/2LSB时所需的时间。3）DAC双极性输出方式A1和A2为运算放大器，A点为虚地，故可得：解上述方程可得双极性输出表达式：图中运放A2的作用是将运放A1的单向输出变为双向输出。当输入数字量小于80H即128时，输出模拟电压为负；当输入数字量大于80H即128时，输出模拟电压为正。其它n位D/A转换器的输出电路与DAC0832相同，计算表达式中只要把28-1改为2n-1即可。4）D/A转换模板应具有通用性，它主要体现在三个方面：1．符合总线标准：这里的总线是指计算机内部的总线结构,D/A转换模板及其它所有电路模板都应符合统一的总线标准，以便设计者在组合计算机控制系统硬件时,只需往总线插槽上插上选用的功能模板而无需连线，十分方便灵活。2．接口地址可选：一套控制系统往往需配置多块功能模板，或者同一种功能模板可能被组合在不同的系统中。因此，每块模板应具有接口地址的可选性。3．输出方式可选：为了适应不同控制系统对执行器的不同需求，D/A转换模板往往把各种电压输出和电流输出方式组合在一起，然后通过短接柱来选定某一种输出方式。5）D/A转换模板设计主要考虑以下几点：(1)安全可靠(2)性能/价格比高(3)通用性6）结合图2-14分析说明基址与片址的译码过程。第三章1．画图说明模拟量输入通道的功能、各组成部分及其作用？2）什么叫周期采样？采样时间？采样周期？周期采样：就是以相同的时间间隔进行采样，即把一个连续变化的模拟信号y(t)，按一定的时间间隔T转变为在瞬时0，T，2T，…的一连串脉冲序列信号y*(t)采样时间或采样宽度τ：采样开关每次闭合的时间采样周期T：采样开关每次通断的时间间隔3）简述逐位逼近式、双积分式、电压/频率式的A/D转换原理。1．逐位逼近式A/D转换原理：基本原理是从高位到低位试探比较，好像是用天平秤物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。2．双积分式:把经过与标准量（或参考量）比较处理后的模拟量转换成以二进制数值表示的离散信号的转换器,简称ADC或A/D转换器。基本原理是将输入电压变换成与其平均值成正比的时间间隔，再把此时间间