计算机控制技术复习提纲11

计算机控制技术复习提纲计算机控制系统概念及其组成。计算机控制系统的工作原理。在线方式与离线方式。实时数据采集、实时控制决策的概念及与计算机系统的关系。计算机控制系统的典型形式种类与特点。（操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散型控制系统、现场总线控制系统）。DDC、SCC、DCS、FCS系统的含义和主要特点。RS-232、RS-485、RS-442、USB总线的特点（电气、物理）与区别。CPU与I/O设备进行数据交换时存在的问题。计算机用户IO端口的地址分配及特点。IO端口的地址译码方法，看懂电路原理。两种开关译码的特点和目的。看懂ISA总线端口扩展电路原理。计算机数字量接口和过程通道的概念和特点。74LS244与74LS273的特点和应用？数字量通道的输入调理电路的概念、作用和组成结构。小功率直流驱动电路的形式和特点。大功率驱动电路的形式和特点（光电隔离、继电器、接触器）。由三极管驱动的继电器的电路形式是怎样的？其中的续流二极管的作用。如果将继电器接在三极管e级有什么缺点？模拟量输入接口和过程通道的概念和特点。什么是标准的接口电压、电流信号，为什么要采用标准的接口电压、电流信号？标准的接口电压、电流信号哪一种最常用？为什么？画出有源I/V变换和无源I/V变换的电路，并说明其工作原理。简述多路转换器的作用，什么时候需要采用多路转换器？为什么要对模拟信号采样？模拟信号的采样特点，香农采样定理的要点。量化的概念：用一组数码逼近离散模拟信号的幅值，量化误差：土q/2,量化单位q=（y-y）/（2n-i）omaxmin采样保持器电路结构、工作原理及常用器件外特性。模拟信号最高频率、孔径时间和量化精度的相互关系。A/D转换器的主要技术指标。（转换时间、分辨率、量程）A/D转换器ADC0809的工作原理和接线。模拟量输出通道的两种结构型式和特点。D/A转换器关键技术指标，输出接口形式。D/A转换器单极性与双极性输出电路及其应用场合，推导输出电压与输入数字量的公式。V/I变换的目的、原理和方法。分析直接将电压变换为负载电流的电路原理，计算V/I关系。DAC0832与工业控制机ISA总线的接口电路原理和D/A转换程序。干扰的产生种类及其特点（三类干扰源）。硬件抗干扰技术包括哪些？串模干扰的定义、干扰产生机理及其通常采取的对策，并叙述这些对策的主要特点。共模干扰的定义、干扰产生机理及其通常采取的对策，并叙述这些对策的主要特点。将模拟量转换为数字量时，可采用什么方法将输入量和输出量隔离？长线传输干扰的三个问题及其抑制方法。1） 长线传输干扰产生易受干扰：电磁十扰传输延迟：杂散电容和电感存在波反射：阻抗不匹配2） 长线传输干扰的抑制■终端电阻匹配：R=RP注意平衡高低电平的抗十扰能力■始端电阻匹配：R=RP-R0R0:门电路输出为低始的输出阻抗■双绞线：抗电磁十扰CPU抗干扰技术的种类与特点。CPU抗干扰采用Watchdog（看门狗）复位、电源监控MAX1232看门狗电路的功能和特点。接地的重要性，接地注意问题（不同电源接地、模拟地、数字地、浮地、屏蔽接地、低频单点与多点接地），安全接地线的标志、颜色。数控系统：输入装置、输出装置、控制器和插补器。开环控制、闭环控制、半闭环控制的特点与应用范围。高速直线插补时，控制器输出和实际机构运动是什么曲线？步进电机的主要技术参数及作用有哪些？步进电机按工作原理分哪几类？步进电机作为开环控制能保证控制精度吗？能采用闭环控制吗？最高空载频率匕与最高启动频率fs的区别，步进电机额定负载正常运行过程应该采用什么频率？步进电机的“相”和“拍”的含义，其工作方式，与速度和精度的关系如何？双三拍与单三拍异同（步距角、速度、力矩）。为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。为什么步进电机高于一定速度就无法启动步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。1、步距角精度：步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示：误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。2、 失步：电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。称之为失步。3、 失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。4、 最大空载起动频率：电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。5、 最大空载的运行频率：电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。6、运行矩频特性：电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据。如下图所示：其它特性还有惯频特性、起动频率特性等。电机一旦选定，电机的静力矩确定，而动态力矩却不然，电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流（而非静态电流），平均电流越大，电机输出力矩越大，即电机的频率特性越硬。如下图所示：其中，曲线3电流最大、或电压最高；曲线1电流最小、或电压最低，曲线与负载的交点为负载的最大速度点。要使平均电流大，尽可能提高驱动电压，使采用小电感大电流的电机。步进电动机的什么时候采用加减速控制，加减速控制的特点，短距离与长距离时的加减速控制的区别。心蛭由第璋数值控制技术（4）步进电机的速度控制程序步进电机的速度控制，就是控制步进电机产生步进动作的时间，即控制步进电机各相绕组通电状态的切换时间，使步进电机按照给定的速度规律进行工作=■工作行程」返回行程标椎位移运动控制曲线=上升未持-下降争持书止

常用步进电机的驱动器有几种，特点如何？（单电压驱动，高低压驱动，恒流崭波，调频调压，细分电路）1、 单电压驱动：时间常数T=L/】Ri加大R，改善脉冲前沿。2、 高低压驱动：启动与保持3、 恒流崭波：相电流恒流控制4、 调频调压：驱动电压随频率变化'驱动电源低频时用较低的电压供电，高频时用较高的电压供电。5、 细分电路步进电机驱动中的恒流斩波控制的工作原理与特点。改善了输出转矩的下降，使励磁绕组中的电流维持在额定值附近oias：步进电机带负载的能力如何确定（与T有关），步进电机速度过快会或过载时有什么现象？oias：步进电机低速时可以正常运转，但若高于一定速度就无法启动，并伴有啸叫声。

步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频（电机转速从低速升到高速）。常用步进电机驱动器的接口与应用。数字控制器的连续化设计的原理和设计步骤。如何选择采样周期T？双线性变换法、前向差分法、后向差分法的特点和应用范围。PID控制的含义是什么？什么情况下采用PID控制？PID调节器：按偏差的比例、积分和微分进行控制的调节器，在连续系统中技术最成熟，应用最广。PID调节器结构简单、参数易于调整，当被控对象精确数学模型难以建立、系统的参数又经常发生变化时，应用PID控制技术，在线整定最为方便。数字PID控制器的作用和设计。（比例作用：迅速反应误差，但不能消除稳态误差，过大容易引起不稳定；积分作用：消除静差，但容易引起超调，甚至出现振荡；微分作用：减小超调，克服振荡，提高稳定性，改善系统的动态特性。）数字PID控制中的位置式和增量式的形式、特点和应用。（1） 增量型算法：容易计算，不需要做累加，控制量增量的确定仅与最近几次误差采样值有关；算法得出的是控制量的增量，计算误差对误动作影响小；算式中不出现U0项，则易于实现手动到自动的无冲击切换。（2） 而位置型算法：要用到过去误差的所有累加值，计算工作量大；增量型而位置型算法的输出是控制量的全量输出，误动作影响大；可以直观得到PID参数，便于调整为什么要对积分项进行改进?改进的方法有哪些（积分分离，抗积分饱和，梯形积分，消除积分不灵敏区）。（1）积分分离：改进原因：当有较大的扰动或大幅度改变给定值时，存在较大的偏差，以及系统有惯性和滞后，在积分项的作用下，会产生较大的超调和长时间的波动。改进思路：当被控量和给定值偏差大时，取消积分控制，以免超调量过大；当被控量和给定值接近时，积分控制投入，消除静差为什么要对微分项的改进？叙述其方法和特点【不完全微分PID控制（两种方式：直接串在微分项；串在PID调节器之后），微分先行PID控制算式】时间最优PID控制：Bang-Bang控制和PID控制相结合的特点、应用范围。带死区的PID控制算法的特点。数字PID控制器的参数整定，采样周期的考虑因素。工程法整定PID参数（扩充临界比例度法，扩充响应曲线法，归一参数整定法）。数字控制器的离散化设计步骤和特点。设计数字控制器D（Z）时，要求考虑哪些因素。数字控制器的直接设计方法和种类。最少拍控制系统是如何设计的，写出控制器的形式。典型输入下的最少拍控制系统分析。根据z变换的终值定理，理解系统的稳态误差的公式。最少拍控制器有什么局限性？最少拍控制器的可实现性问题指什么？最少拍控制的稳定性问题（最少拍控制系统的每个采样点之间的控制值U和输出值Y稳定吗？如何解决？）工业过程中的纯滞后现象与解决方法。施密斯预估控制原理与特点。（与D（s）并联1个预估器，组成纯滞后补偿器，用于补偿对象的纯滞后部分。补偿后，消除了纯滞后部分的影响，而系统的稳定性无影响，e-T将控制作用推移了丁时间，系统无振荡，系统特性与对象符合。）具有纯滞后补偿的数字控制器，数字PID控制器+施密斯预估器。纯滞后补偿控制算法步骤和特点。达林算法的含义是什么？什么情况下采用大林算法？达林算法是如何得到的？简叙其特点与应用场合。达林算法的设计目标：设计数字控制器使系统闭环传函为纯滞后一阶惯性环节，且