计算机控制系统复习资料精简版列出重点知识点.docx

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1、第一章概论，讲解并描述计算机限制系统的发展过程；计算机限制系统在日常生活和科学探讨中的意义；计算机限制系统的组成及工作原理；计算机限制的特点、优点和问题；与模拟限制系统的不同之处；计算机限制系统的设计与实现问题以及计算机限制系统的性能指标。1 .计算机限制系统与连续模拟系统类似，主要的差别是用计算机系统取代了模拟限制器。2 .计算机系统主要包括：A/D转换器，将连续模拟信号转换为断续的数字二进制信号，送入计算机；.D/A转换器,将计算机产生的数字指令信号转换为连续模拟信号（直流电压）并送给直流电机的放大部件；.数字计算机（包括硬件及相应软件），实现信号的转换处理以及工作状态的逻辑管理，按给定的

2、算法程序产生相应的限制指令。3 .计算机限制系统的限制过程可以归结为：.实时数据采集，即A/D变换器对反馈信号及指令信号的瞬时值进行检测和输入；.实时决策，即计算机按给定算法，依采集的信息进行限制行为的决策，生成限制指令；.实时限制，即D/A变换器依据决策结果，适时地向被控对象输出限制信号。4 .计算机限制系统就是利用计算机来实现生产过程自动限制的系统。5 .自动限制，是在没有人干脆参加的状况下，通过限制器使生产过程自动地依据预定的规律运行。6 ,计算机限制系统的特性系统规模有大有小系统类型多种多样系统造价有高有低计算机限制系统不断推陈出新7 .现场总线控制系统集散控制系统:工业PC机回路控制

3、器（单片机）可编程逻辑控制器:STD总线工控机单板机1980198519901995现在8 .计算机限制系统的分类按功能分类1）数据处理系统2）干脆数字限制（DDC）3）监督限制（SCC）4）分散型限制5）现场总线限制系统按限制规律分类1）程序和依次限制2）比例积分微分限制（P1D）3）有限拍限制4）困难限制5）智能限制按限制方式分类1）开环限制2）闭环限制9 .计算机限制系统的结构和组成IO接口计算机主机操作台D/AAD多路开关数字量输入数字量输出传感器及变送器通用外部1O接设备口电路I/O接口电路Io通道执行机构=t多路开关工业对领信号检测及变送被控对象10 .计算机限制系统的组成限制算法

4、软件网络硬件11 .硬件平台运算处理与存储部分：CPU,存储器（RAM,ROM,EPROM,F1ASH-ROM,EEPROM以及磁盘等）,时钟，中断，译码，总线驱动等。输入输出接口部分：各种信号（模拟量，开关量，脉冲量等）的锁存、转换、滤波，调理和接线，以及串行通讯等。人机对话部分：包括显示（CRT,数码管，液晶等），键入（键盘，鼠标，触摸屏等），打印记录等。12 .硬件平台的设计、开发或应用选型应着重考虑的几个方面牢靠性可维护性成本精度与外观13 .软件组成测控软件网络软件管理软件14 .常用的编程工具汇编语言高级语言组态语言15 .限制算法限制算法是闭环限制的核心，是各种限制理论最终应用到

5、工业现场的详细体现。不同的算法往往适应不同的限制对象，好的算法稳定性好，适用面宽，参数整定便利。16 .网络大型限制系统必定是计算机网络组成的，而计算机网络的高速发展又为大型限制系统的构成供应了更好的支持。由于现场总线技术的发展,小型限制系统也逐步网络化，其优点是系统更牢靠、更经济、维护跟便利。17 .计算机限制系统的性能指标系统的稳定性能控性和能观测性动态指标稳态指标综合指标18 .计算机限制探讨的课题 数学描述和分析方法 离散系统的性能分析 计算机限制系统的结构设计 计算机限制系统的算法设计 限制系统的计算机协助计算和设计19 .计算机限制的发展方向最优限制自适应、自学习和自组织系统系统辨

6、识分级限制集散型限制现场总线型限制20 .计算机限制系统优点易实现困难限制规律计算机运算速度快、精度高、丰富的逻辑推断和存储实力，简洁实现困难的限制规律，如各种智能限制等，可以极大地提高系统性能。计算机限制系统的性价比高一台计算机可以实现困难限制规律并可同时限制多个限制回路,因此，它的功能/价格比值较高。适应性强敏捷性高 限制算法是由软程序实现，通过修改或执行不同的软件可使系统具有不同性能，适应性强，敏捷性高。计算机是一种可编程的智能元件。一套硬件设计用于不同产品生产过程和对象的限制。系统测量灵敏度高 数字式传感器，可以敏感微弱信号，提高测量灵敏度。 软件可以对传感器特性进行修正与补偿，提高了

7、精度。限制与管理简洁结合实现更高层次的自动化 利用网络结构构成计算机限制与管理系统，实现生产过程与经营的管理限制一体化。系统牢靠性和容错实力高 计算机限制系统实现自动检测和故障诊断较便利，提高了系统的牢靠性和容错及修理实力。21.计算机限制系统一些缺点与不足抗干扰实力较低；插入数字部件，信号困难，设计实现有肯定困难。22 .计算机限制系统的国外市场概况可编程序限制器（P1C）分布式限制系统（DCS）工业PC机PID调整器现场总线限制系统（FCS）23 .留意以下几点： 计算机限制系统中的限制器是用数字计算机和A/D及D/A转换器来实现的。 计算机限制系统重要的特点.留意计算机限制系统是一个混合

8、信号系统。 计算机限制系统具有很多优点.是一种柔性和智能化的系统。广泛用于国防、国民经济各个领域中不行替代的各种系统。 计算机限制系统的理论分析和设计具有很多不同的特点。其次章计算机限制系统的数学描述和分析方法,信号的采样及采样定理；差分方程与Z变换的关系与相互变换；脉冲传递函数及其应用；顺率域描述；计算机限制系统的状态空间描述；时间域特性与频率域特性分析方法。1 .采样过程采样器就是不同形式的“开关”2 .采样定理（香农定理）假如一个连续信号不包含高于须率5的须率重量（连续信号中所含顺率重量的最高频率为s）,那么就完全可以用周期72，那么就可以从采样信号中不失真地复原原连续信号。3 .离散系

9、统脉冲传递函数（Z传递函数）定义为：CQ）=C（Z）在初始条件为零时，系统输出量Z变换与输入量Z变换婴鼠4 .离散系统顺率特性定义顺率特性：在正弦信号作用下，系统或环节的稳态输出与输入的复数之比随输入正弦信号须率改变的特性。5由脉冲传递函鼠:mH迫U(Z)(z+0.5)(z+0.28)z+.05z+0.8串行法（又称迭代法）-01-04Y(z)=U(z)+U(z)+-U(Z)并行法(又称部分分式法)z+0.52+0.8、Y(z),-0.5z1-0.28z2G(Z)=1+：7干脆法U(Z)1+1.3z-,+0.4z26 .离散系统状态方程的求解迭代法z变换法7 .计算机限制系统闭环状态方程闭环系

10、统的状态方程，可通过求取系统数字部分、广义被控对象及反馈部分的状态方程，整理后得到。8 .系统稳定的充要条件连续系统特征根全在S左半平面,如有特征根在虚轴上，称作临界稳定，由于响应不会依据须要收敛，因此，系统也是不稳定的。离散系统特征根全部位于Z平面单位圆内，即每一特征根的模值应小于1:9 .离散系统稳定性检测干脆求取特征方程根朱利代数稳定判据10 .采样周期与系统稳定性离散系统的稳定性比连续系统差。采样周期也是影响稳定性的重要参数，一般来说，减小采样周期，稳定性增加。11 .关于稳态误差，应留意以下几个概念：系统的稳态误差只能在系统稳定的前提下求得。稳态误差为无限大并不等于系统不稳定，它只表

11、明该系统不能跟踪所输入的信号，或者说，跟踪该信号时将产生无限大的跟踪误差。上述稳态误差是由系统的构造（如放大系数和积分环节等）及外界输入作用所确定的原理误差。系统元部件精度仍可能引入稳态误差，计算机限制系统，由于A/D及D/A字长有限，会带来附加的稳态误差。第三章计算机限制系统的经典设计，连续域离散化的数字化设计基本原理及步骤；连续限制器的离散化方法：一阶前向、后向差分近似法、TUStin变换法、匹配z变换法；数字PID限制、时滞补偿限制等。1 .连续域一离散化设计的步骤如下：第1步：依据系统的性能选择采样频率，设计抗混叠前置滤波器。第2步：考虑ZOH的相位滞后，依据性能指标和连续域设计方法，

12、设计数字限制算法的等效传递函数4,(S)o如所取采样须率较高，可略去ZoH的影响。第3步：选择合适的离散化方法，将4(S)离散化，获得脉冲传递函数。(z),使两者性能尽量等效。第4步：检验计算机限制系统的闭环性能。如满意指标要求，进行下一步；否则，重新设计。改进设计的途径有： 选择更合适的离散化方法。 提高采样频率。 修正连续域设计，如增加稳定裕度指标等。第5步：将。（Z）变为数字算法，在计算机上编程实现。2 .离散化方法很多 数值积分法（置换法）阶向后差法阶向前差法双线性变换法修正双线性变换法 零极点四配法 保持器等价法 z变换法（脉冲响应不变法）3 .数字PID的增量式算法1）较为平安。一

13、旦计算机出现故障，输出限制指令为零，执行机构的位置（如阀门的开度）仍可保持前一步的位置，不会给被控对象带来较大的扰动。2）计算时不需进行累加，仅需最近几次误差的采样值。增量式算法的实质，就是依据误差三个时刻采样值，适当加权计算求得的，调整加权值4B、。即可获得不同的限制品质和精度。4 .数字PID限制算法改进积分分别法遇限减弱积分法饱和停止积分法反馈抑制积分饱和法5 .微分算法的改进不完全微分的PID算式微分先行P1D第四章计算机限制系统的状态空间设计，离散系统的可控性与可达性;可观性与可重构性；采样系统的可控可观性与采样周期的关系；状态反馈设计；状态观测器设计；调整器设计。第五章计算机限制系

14、统的构建，计算机限制系统的硬件组成与输入/输出接口；测试信号处理与实时软件编程；限制器算法的结构编排；限制器算法的程序实现。1 .单板机、单片机、STD工控机、PC工控机和P1C构成的计算机限制系统，称它们为单机限制系统并不表示它们不能连成网络，而是因为它们最初的应用都是以单机方式对生产过程实施限制，并且作为单机限制系统更能体现它们在计算机限制领域的优势。2 .什么是总线式计算机限制系统将各功能部分分别制做成独立的模板,通过总线完成CPU对各模板的限制，这就是现今计算机限制系统广泛采纳的总线方案。3 .计算机限制系统运用标准总线后有如下好处(1)运用标准总线的计算机限制系统必定是模板结构，系统构成敏捷，可以依据工艺要求便利地组成所需的限制系统。且维护非常便利。(2)各生产厂家生产的产品100%相互兼容，这样在一个系统中可以将同一总线标准的不同厂家的模板安装在一个机箱中(一个母槽中)，同样可以在众多厂家的产品中选择最经济的、最合适的模板。(3)基于某种标准总线的模板总是类型繁多，用户的选择余地很大4 .限制系统总线标准STD总线标准、PC总线标准、VME总线标准等5 .一种总线标准包含四部分内容电气特性、机械特性、功能特