【#第一文档网# 导语】以下是®第一文档网的小编为您整理的《1.13-17天津城建大学计算机控制技术期末考试部分考点》，欢迎阅读！
·计算机控制系统是利用计算机(简称工业控制机IPC)实现生产过程自动控制的系统。 ·计控系统工作原理： 1．实时数据采集:检测输入测量变送装置的被控量瞬时值。2。实时控制决策:分析处理采集到的被控量，按预定的控制规律，决定控制策略。3。实时控制输出:根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 ·实时性的含义指工控机系统具有的在限定时间内对外来事件作出反应的特性。（在线不一定实时，实时一定在线） ·计算机控制系统的经典形式：操作指导控制系统 OIS （开环）直接数字控制系统 DDC （闭环）监督控制系统 SCC （闭环+优化）集散控制系统 DCS （分布式）现场总线控制系统 FCS （实现底层网络连接）PLC+上位机系统 ·工控机是应用在国民经济发展和国防建设的各个领域，输人功能,并根据设定好的参数,报警联锁和控制 ·模拟量输入通道：把系统中检测到的模拟信号变成二进制数字信号，送往计算机。 ·模拟量输入通道一般由I/U变换，多路转换器、程控放大器、采样/保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑等组成。其中： I/U变换:提高了信号远距离传递过程的抗干扰能力，减少信号的衰减，为标准化仪表和执行机构匹配提供方便。多路转换器:切换模拟电压信号的关键元件。 采样保持器: A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定时间。A/D转换时间内，希望输入信号不再变化，以免造成转换误差。这样就需要在A/D转换器之前加采样保持器。 (4) A/D转换器:模拟量输入通道的是将模拟量转换成数字量,能够完成这一任务的器件，称为A/D转换器或ADC. ·数字PID控制的改进： 积分饱和抑制【(积分分离),输出超限时也不积分(抗饱和)】：1积分分离PID算法：进行分离的依据是PID控制器的输入偏差e(k)。2抗积分饱和算法：抗积分饱和依据是抗积分饱和算法系统最终的控制输出u(k)。 不完全微分PID控制算法：为了克服输出失真，又要使微分作用有效，可以在PID控制输出端串联一阶惯性环节，这组成了不完全微分PID控制器。 微分先行PID控制算式：避免给定值的升降给控制系统带来冲击。它和标准PID控制的不同之处在于只对被控量y(t)微分，不对偏差e(t)微分,也就是说对给定值r(t)无微分作用。该算法对给定值频繁升降的系统有效。 带死区的PID控制：避免控制动作过于频繁，消除由于执行机构或阀门的频繁动作所引起的系统振荡。（死区是非有恶劣环境适应能力，长期稳定工作的加固型计算机。 ·典型的工控机主要由加固型的工业机箱、工业电源、体化主板、无源母板及其他部件组成。 ·工控机特点：可靠性高；实时性好(实时响应控制对象对各参数的变化，出现故障能及时响应报警处理)；环境适应性强(工业现场环境恶劣，工控机要有很强的环境适应能力)；模块化设计，完善的I/O通道(每个模块功能单一，便于系统故障的诊断维护，选用和冗余配置)；系统扩充性好；系统开放性好；控制软件包功能强；系统通信功能强；后备措施齐全；具有冗余性。 ·计算机总线分类：内部总线—数据总线、地址总线、控制总线、电源总线。（按功能分）外部总线——IEEE488并行总线、RS-232C串行总线。 ·各总线作用： 内部总线：计算机内部功能模板之间进行通信的总线 。 外部总线：机算机与计算机之间或与其他智能设备之间进行通信的连线，又称通信总线。 串行总线：数据在信号线上是以位为单位进行传输。 并行总线：数据在信号线上是以字节或多个字节为单位进行传输。 数据总线：用于CPU与其他部件之间传送信息(数据和指令代码)。 地址总线：用来传送CPU要访问的存储单元或I/O接口地址信号。 控制总线：控制总线用于传输控制命令和状态信息。 电源线与地线：为挂在总线上的模块或设备提供了电能及电流通路。 ·计算机控制系统的输入/输出接口(生产过程通道)是计算机与生产过程或外部设备交换信息的桥梁，也是计算机控制系统中的一个重要组成部分。 ·用于过程控制计算机的输入/输出接口可以分为模拟量输入接口、模拟量输出接口、开关量(数字量)输入/输出接口。其中： 模拟量输入接口：把工业生产送来的模拟信号转换成计算机能接收的数字信号，完成现场信号的采集与转换功能。 模拟量输出接口：把计算机输出的数字信号转换成模拟的电压电流信号，以便驱动对应的模拟执行机构动作，控制生产过程 开关量输入/输出接口：把现场的开关量信号，如触点信号送入计算机，实现环境、动作、数量等的统计、监督等(5)程控放大器：实际应用中，为了在整个测量范围获取合适的分辨力，常用增益由计算机程序控制的可变增益放大器。程控放大器与普通放大器的差别是反馈电阻网络可变且受控于控制接口输出信号。不同的控制信号,产生不同的反馈系数，改变放大器的闭环增益。 ·模拟量输入接口方式：延时采样、程序查询。 ·采样过程：按一定时间间隔T,把时间上和幅值上连续的模拟信号,转变成在时刻0到kT的一连串脉冲输出信号的过程。 ·采样信号y*(t)在时间上离散，但幅值上连续，所以采样信号是一个离散的模拟信号。 ·采样定理：若模拟信号(噪声干扰在内)频谱的最高频率为fmax,只要按照采样频率f≥2fmax进行采样，则采样信号y*(t)就能唯一复现y(t)。 ·量化：用一组数码逼近离散模拟信号幅值，转换为数字信号。 ·量化过程：将采样信号转换为数字信号的过程，执行量化作用的装置是A/D转换器。 · 隔离：切断干扰途径,使计算机控制系统的信号传输与后级没有电的联系，仅保持信号联系，保证系统工作稳定。 ·数字滤波：在计算机中用某种计算方法对输入信号数学处理，以减少干扰在有用信号中的比重，提高信号真实性。 ·几种常用数字滤波方法:限幅滤波法（偶然的脉冲干扰）、中位值滤波法（偶然的脉冲干扰）、平均值滤波法（周期性于扰）、惯性滤波法（高频及低频的干扰信号）。 ·加权平均值滤波法适用于纯迟延较大的被控制对象。 如果同时采用几种滤波方法,一般先用中位值滤波法或限幅滤波法，然后再用平均值滤波法。 ·数据处理：通过数字滤波方法得到的比较真实的被测参数，有时不能直接使用这些采样数据,还需要对它们作某些数学处理（如,对孔板差压信号进行开方运算 ） ·线性化处理对非线性参数进行线性化处理，使计算机内部运算和控制的二进制数和被测参数间成线性关系，其目的是既便于运算又便于数字显示。 ·标度变换：不同量纲和数值范围的信号经各种变送器转化为统一信号范围,可经A/D转换成数字量，为了进行显示、打印、记录、报警,须把这些数字量转换成具有不同量纲的数值，以便监视和管理。 ·数字PID控制：反馈计算得到的输入作差，按比例、积分、微分的函数关系进行运算，运算结果用以输出控制。 线性环节,不能像线性环节一样随便移到PID控制器后） ·数字PID控制器参数的整定：确定T、KP、TI和TD，四个参数,为了减少在线整定参数的数目，根据大量实际经验的总结，人为假设约束的条件，减少独立变量的个数。 ·施密斯预估控制原理：与D(s)并接一补偿环节，用来补偿被控制对象中的纯滞后部分。这个补偿环节称为预估器，其传递函数为WP(s)(1es)，为纯滞后时间。 ·具有纯滞后补偿的数字控制器：由数字PID 控制器由D(s)离散化得到)和施密斯预估器两部分组成。（为什么进行补偿？大概是为了解决纯滞后问题） ·解耦：把各个回路之间相互耦合的多输人多输出系统变换为若干个相互独立的单变量系统。 ·多变量系统解耦的条件:系统的闭环传递矩阵Wb(s)为对角线矩阵 ·矩阵对角化的条件：AAT;A的特征值不相同；重根数=自由未知解的个数。 ·模糊控制是一种智能化的方法。 ·模糊控制规则：是一组多重条件语句，可以表示为从误差论域到控制量论域的模糊关系矩阵R。通过误差的模糊向量E'和误差变化的模糊向量EC'与模糊关系R的合成进行模糊推理,得到控制量的模糊向量,然后采用“清晰化”方法将模糊控制向量转换为精确量。 · 干扰：有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。 ·抗干扰的方法有硬件措施、软件措施，还有软硬件结合的措施。 ·千扰的来源：内部干扰：分布电容、分布电感引起的耦合感应电磁场辐射感应、长线传输的波反射、多点接地造成电位差引起的干扰，寄生振荡引起的干扰，甚至元器件产生的噪声干扰。外部干扰：电源干扰、空间干扰、设备干扰。 ·干扰信号耦合方式：静电耦合方式、电磁耦合方式、共阻抗耦合方式、电磁场辐射耦合方式。 ·空间抗干扰措施： 空间隔离:使敏感设备或信号线远离干扰源。 屏蔽:对敏感电路加屏蔽盒或对信号加屏蔽层。 电气布线:合理地选择信号线,并在实际施工中正确地敷设信号线来抑制干扰。 ·过程通道的抗干扰措施：串模干扰：串联于信号源回路之中的干扰 。共模干扰：用于过程控制计算机的地、信号放大器的地以及现场信号源的地之间存在的电位差uc对放大器产生的干扰。 ·当信号地与放大器地隔开时，共模干扰电压uc不能形成回路,就不能特成串模干扰。 ·监控定时器Watchdog的工作原理：计算机软件运行一个工作循环所需时间t1，定时时间t2>t1,系统CPU启动软件并完成初始化后，再进入工作循环时，由CPU复位启动监控定时器工作，以后的循环运行到同一位置时，重新复位启动，只要CPU工作正常，软件就不会溢出（死循环），否则，系统故障。 ·提高计算机控制系统软件可靠性的措施：分散结构设计；容错技术；指令冗余；信息冗余；标准化。 ·控制网络与IT网络的区别： 控制网络的实时性：信息网络中基本上可以不考虑实时性,但在控制网络中实时性是基本的要求，另外，控制网络要求数据的确定性和可重复性。 网络结构线状化：在大多数控制网络中，从一点到另外一点的通信路径大多是固定的。 工业环境使用场合：控制网络是在环境恶劣的工业环境下使用的，IT计算机网络一般在办公室、家庭等环境非常好的场所使用。 控制网络的技术特点： a.良好的实时性与时间确定性。 b.传送信息多为短帧信息,且信息交换频繁。 c.容错能力强，可靠性、安全性好。 d.控制网络协议简单实用,工作效率高。 e.控制网络结构具有高度分散性。 f.控制设备的智能化与控制功能的自治性。 g.与信息网络之间高效率通信，易实现信息系统的集成。 ·一个通信系统是由信源(发信器)、信道(通信介质)和信公(受信器)三个要素组成。 ·传输数据的信号： ① 模拟数据采用模拟信号传输。 ② 数字数据采用模拟信号传输。 ③ 数字数据采用数字信号传输。 ④ 模拟数据采用数字信号传输。 ·将接收到的模拟信号还原为数字数据的装置称为调制解调器(Modem)。 ·数字数据转化为模拟信号传输时，常选用某一音频模拟信号作为载波,用于运载数字数据，这种方式称为调制。 ·计算机网络的分类： ① 按网络作用范围的大小(即通信距离远近) ：局域网、城域网、广域网。 ② 按拓扑结构分类：星型网络、环型网络、总线型网络。 本文来源：https://www.dywdw.cn/633dc0dbc081e53a580216fc700abb68a882ad62.html
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2022-12-31
