计算机控制技术考试

1、自动控制系统一般可以分为：开环控制系统和闭环控制系统两大类。闭环控制系统是按照偏差进行的控制，较开环控制系统增加了一个比较环节和一个来自被控 参数的反馈信号。计算机控制系统的控制过程可简单地归纳为三个过程：（1）信息的获取；（2）信息的处理；（3）信息的输出；典型的计算机控制系统的硬件主要包括：计算机主机、过程控制通道、操作控制台和常用的 外设主机是指我们用于控制的计算机，它主要由CPU、存储器和接口三大部分组成，是整个系 统的核心。目前使用的主机有：单片机、PLC、工业PC等2过程控制通道（1）模拟量输入通道完成过程和被控对象送往主机的模拟信号的转换，使之成为计算机能够接收的标准数字 信号。

2、（2）模拟量输出通道目前，大多数执行机构仍只能接收模拟信号，而计算机运算决策的最终结果是数字信号。 通过模拟量输出通道完成对数字量转换为模拟量并且保持。（3）数字量输入通道数字量的输入通道是把过程和被控对象的开关量或通过传感器已转换的数字量以并行 或串行的方式转入计算机。（4）数字量输出通道数字量输出通道是将计算机运算、决策之后的数字信号以串行或并行的方式输出给被控 对象或外部设备，应该强调的是数字量输出通道输出的信号有时是直接驱动外部设备，其功 率和阻抗的匹配是应该特别注意的。计算机控制系统的分类按系统结构分为：开环和闭环控制系统；按控制规律分为：程序和顺序控制、常规控制、高级控制（最优、自

3、适应、预测、非线性等）、 智能控制（FUZZY控制、专家系统和神经网络等）按系统功能分为：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、 现场总线控制系统和计算机集成制造系统六大类。AI通道的作用：将前端采集的模拟信号的转换成计算机能够接收的标准数字信号。模拟量输入通道的组成：传感变送器，输入信号调理电路，多路模拟切换开关，前置放大器 ，采样保持器，模/数转换器（A/D），控制电路等AO通道的作用：将数字量转换为模拟量并且保持到下一个控制信号来到时， 即实现模拟信号的重构。模拟量输出通道的组成：接口电路、控制电路、数/模转换器（D/A）、电压/电流（V/I）变换器等数字量输入

4、输出通道：DI:把外界被控对象的开关状态信号、或数字信号送至计算机或微处理器。DO:把计算机送出的数字信号（或开关信号）传送给开关器件，如指示灯、继电器，控制它 们的通断、闭合或亮、灭等干扰系统的三个要素：干扰源、传播途径及干扰对象抗干扰技术：就是通过对这三要素中的一个或多个采取必要措施减少干扰对系统的影响。控制器：按照给定的系统性能指标和系统的原始数学模型，依据闭环控制结构，设计出的使 原有系统满足控制要求的功能模块。模拟控制器：设计出的控制器用模拟器件实现优点：结构简单、参数易于在线整定缺点：调节范围有限、当控制器模型复杂时难以实现典型的模拟控制器：模拟PID控制器数字控制器：设计出的控制

5、器用计算机算法实现优点：无需硬件、参数调节范围大、可以实现复杂控制缺点：参数整定需要较多的时间典型的数字控制器：数字PID模块结论：计算机控制系统是数字信号与连续信号并存的“混合系统”。模拟PID控制器：特点：1）PID控制器是一种线性控制器2）根据对象的特性和控制要求可以灵活地改变其结构3）无需建立数学模型，控制效果好 数字PID控制器：当采样周期足够小时，在模拟PID控制器的基础上，用求和代替积分，用后向差分代替微 分，使模拟PID控制器离散化，得到数字PID控制器的算法模型 数字PID位置式控制算法特点：1）提供了执行机构的位置与时间的关系，因此称为位置式PID控制算法 k 2）包含累加

6、项，计算费时且占用内存，不利于编程算法；数字P算法；数字PID增量式控制算法保存三个被控对H A即可，_因此计算量小、存储量小，易于实现。彳 且不易产生误差积累基本算法：数字ID位置式 制算法特烬/$）要计数字PID控制器的r2）无累加项不容易产生大的超调和振荡，数字piD增2）无累加项不容易产生大的超调和振荡，KdS选择采样周期的原则：（1）满足杳农采样定理；（2）考虑加到被控对象的扰动频率：扰动频 率越高，则采样频率也越高，采样周期越短；（3）考虑被控对象的动态特性：采样周期T 与对象纯滞后时间什基本相等或诜为整数倍；（4）考虑数字控制器所使用的算法及执行机构 的类型:若控制算法较复杂，则

7、应选择较长的采样周期以保证计算时间；快速执行机构应选 择较短的采样周期；慢速执行机构则襦拟5pI1考虑控制回路数：回路数越多，则采样周期 越长，否则越短；（6）考虑被控对象所要求的控制质量：控制精度要求越高，采样周期越短， 以及时跟踪并减小系统的纯滞后和误差。选择采样周差模干扰抑制方法：（1）对于来自空间电磁耦合所产生的差模干扰，可采用双绞线作为信号 线，其目的是减少电磁感应，并使各个小环路的感应电势互相呈反向抵消。也可采用金属屏 蔽线或屏蔽双绞线。（2）根据差模干扰频率与被测信号频率的分布特性，采用相应的滤波器， 如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。滤波器是一个选频电路，其功能是让指定频段 的信号通过，将其余频段的信号衰减，滤除。在工业控制中，串模信号往往比被测仪器变化