第一章緒論
自動控制系統：在沒有人參與的情況下，通過控制器使生產過程自動地按照預定規律執行的系統。
開環控制系統：指無被控量反饋的控制系統，即需要控制的是被控物件的某一量，而測量的只是給定訊號，被控量對於控制作用沒有任何影響的系統。
閉環控制系統：指有被被控量反饋的控制系統，即系統的輸出訊號沿反饋通道又回到系統的輸入端，構成閉合通道的系統。
典型工業生產過程：連續過程（流體）、離散過程（固體）、批量過程（連續過程和離散過程交替進行）。
計算機控制系統：利用計算機（通常稱為工業控制計算機，簡稱工業控制機）來實現生產過程自動控制的系統。
計算機控制系統的組成：計算機（工業控制機）和生產過程。工業控制機是指按生產過程控制的特點和要求而設計的計算機，包括硬體和軟體。
硬體包括主機板、內部匯流排和外部匯流排、人機介面、磁碟系統、通訊介面、輸入輸出通道。軟體包括系統軟體和應用軟體，系統軟體包括實時多工作業系統、引導程式、排程執行程式，應用軟體是系統設計人員針對某個生產過程而編制的控制和管理程式，包括過程輸入程式、過程控制程式、過程輸出程式、人機介面程式、列印顯示程式和公共子程式等。生產過程包括被控物件和測量變送、執行機構、電氣開關等裝置。
計算機控制系統的工作原理：①實時資料採集：對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進行檢測和輸入。
②實時控制決策：對採集到的被控量進行分析和處理，並按已定的控制規律，決定將要採取的控制行為。③實時控制輸出：
根據控制決策，適時地對執行機構發出控制訊號，完成控制任務。
計算機控制系統的工作過程：測量、計算、控制、管理。
**方式：生產過程和計算機直接連線，並受計算機控制的方式稱為**方式或聯機方式；
離線方式：生產過程不和計算機相連，且不受計算機控制，而是靠人進行聯絡並做相應操作的方式稱為離線方式或離線方式。實時：
指訊號的輸入、計算和輸出都要在一定的時間範圍內完成，亦即計算機對輸入資訊，以足夠快的速度進行控制，超出了這個時間，就失去了控制的時機，控制也就失去了意義。實時的概念不能脫離具體過程，乙個**的系統不一定是乙個實時的系統，但乙個實時控制系統必定是**系統。
計算機控制系統的典型型式：（1）操作指導控制系統（dac）（定義：計算機測得的訊號資料，根據一定的控制演算法，計算出供操作人員選擇的最優操作條件及操作方案。
優點：結構簡單，控制靈活和安全。缺點：
開環控制。由人操作，實時性差，不能控制多個物件。）（2）直接數字控制(ddc) （定義：
計算機通過模擬量輸入通道、開關量輸入通道實時採集資料，然後按照一定的控制規律進行計算，最後發出控制資訊，並通過模擬量輸出通道、開關量輸出通道直接控制生產過程。優點：能夠實現自動控制、多迴路控制，能夠靈活的把各種演算法施加於生產過程。
這種結構是計算機控制的最基本結構！）（3）監督控制系統（scc）（定義：計算機根據原始工藝資訊和其它引數，按照描述生產過程的數學模型或其它方法，自動地改變模擬調節器或以直接數字控制方式工作的微型機中的給定值，從而使生產過程始終處於最優工況。
優點：計算機壞了，模擬儀表可以直接控制；ddc計算機可以直接控制，scc計算機只是採集，優化；這實際上是一種不存在上下級通訊的兩級控制，只存在傳遞設定值的關係。提高系統的可靠性。
缺點：造價高、效益差，現在已經不用了。）（4）集散控制系統（dcs）（定義：
採用分散控制、集中操作、分級管理、分而自治和綜合協調的設計原則，把系統從上到下分為分散過程控制級、集中操作監控級、綜合資訊管理級，形成分級分布式控制。特點：①分散過程控制級：
這是最底層，直接和現場控制點打交道；②集中操作控制級：集中在控制室通過顯示屏等幾種監控、操作③綜合資訊管理級：實現整個企業的綜合資訊、管理，主要執行生產管理和經營管理功能，能夠提供管理決策資訊。
）（5）現場匯流排控制系統(fcs)（fcs即新一代分布式控制系統，採用「工作站---現場匯流排智慧型儀表」二層結構，國際標準統一後，可實現真正的開放式互連系統結構。優點：降低dcs成本，提高可靠性。
）（6）綜合自動化系統（cims\cips）（由企業資源資訊管理系統、生產執行系統和生產過程控制系統構成的三層結構，已成為綜合自動化系統的整體解決方案。綜合自動化系統主要包括製造業的計算機整合製造系統和流程工業的計算機整合過程系統。）
計算機控制系統的發展趨勢：(1)控制系統網路化(2)控制系統扁平化(3)控制系統智慧型化(4)控制系統綜合化。
第二章計算機控制系統的硬體設計技術
介面：介面是計算機與外部裝置交換資訊的橋梁，它包括輸入介面和輸出介面。
接**術：研究計算機與外部裝置之間如何交換資訊的技術。
過程通道：在計算機和生產過程之間設定的資訊傳送和轉換的連線通道。
匯流排：所謂匯流排，就是計算機各模組之間和傳送資訊（指令、位址和資料）的一組訊號線。
內部匯流排：又稱系統匯流排，或板極匯流排、微機匯流排，是用於微機系統中各外掛程式之間資訊傳輸的通路。內部匯流排又可分為片級匯流排和系統匯流排。
片級匯流排包括資料匯流排、位址匯流排、控制匯流排等；系統匯流排包括isa匯流排、eisa匯流排、vesa匯流排、pci匯流排等。
外部匯流排：又稱通訊匯流排，是微機系統之間或微機系統與其他系統之間資訊傳輸的通路。外部匯流排包括rs-232c、rs-485、ieee-488等匯流排。
序列匯流排：就是使資料一位一位地進行傳輸而實現通訊的匯流排。
並行匯流排：資訊以並行方式同時傳送。
非平衡電氣特性：訊號採用單線傳輸，以地線作為訊號迴路，干擾訊號直接疊加到訊號上，易造成訊號傳輸錯誤。
平衡電氣特性：訊號採用雙線（雙絞線）傳輸，即使有干擾訊號，也是同時載入到訊號傳輸線的兩端，只要傳輸系統的共模抑制比高，干擾訊號不會造成實質性的影響。
isa：ibm公司推出的基於80286cpu的pc/at微型計算機所採用的擴充套件匯流排標準就是isa匯流排。
pci：pci 是美國sig集團推出的64位匯流排。該匯流排的最高匯流排頻率為33mhz，資料傳輸為80mb/s(峰值傳輸率為133mb/s)。
rs-232：是由美國電子工業協會eia於2023年制定並採用的一種序列通訊介面標準。
rs-232效能特點：（1）距離小於15m；（2）速率小於20kb/s(目前可達到115kb/s)；（3）電氣特性，邏輯「1」：－3v～－15v；邏輯「0」：
＋3v～＋15v；（4）傳輸距離≤15公尺；（5）最大負載電容≤2500pf；（6）波特率≤20kb/s；（7）接受器輸入阻抗：3～7kω；（8）驅動器輸出阻抗≤300ω；（9）驅動器轉換速率≤30v/μs；（10）輸出短路電流≤0.5a。
（11）對共模干擾訊號抵抗較差。
rs-422：rs-422有rs-232發展而來。為改進rs-232通訊距離短、速度低的缺點，rs-422定義了一種平衡通訊介面，將傳輸速率提高到10mb/s，允許在一條平衡匯流排上連線最多10個接受器。
rs-422是一種單機傳送、多機接受的單向、平衡傳輸規範。rs-422的資料訊號採用差分傳輸方式，也稱做平衡傳輸。它使用一對雙絞線進行資料傳輸。
rs-485：rs-485是rs-422的變型，它與rs-422都採用平衡差分電路，區別在於rs-485為半雙工工作方式，因而可以採用一對平衡差分訊號線來連線。
rs-485效能特性：（1）距離小於1200m；（2）速率到100kbit/s；（3）電氣特性，邏輯「1」：－2v～－6v；邏輯「0」：
＋2v～＋6v；（4）傳輸距離≤1200公尺；（5）波特率≤10mb/s；（6）接受器輸入阻抗≥4kω；（7）節點數，1發10收；（8）抗干擾能力，共模抑制比高，干擾訊號不會造成實質性的影響。
usb:稱為通用序列匯流排，是由compaq、dec、ibm、intel、microsoft、nec和nt七大共同推出的新一代介面標準。它是一種連線外部裝置的機外匯流排。
usb的主要效能特點：（1）具有熱插拔功能；（2）usb採用「級聯」方式連線各個外部裝置；（3）適用於低速外設連線。
isa的主要效能：（1）具有16位資料線、20根位址線；（2）支援16mb的儲存器定址空間和64kb的i/o定址空間；（3）支援11級中斷；（4）支援7個dma傳輸通道；（5）支援主從控制、i/o等待和i/o校驗等功能；（6）最大傳輸率為8mbps。
pci的主要效能：（1）支援10臺外設；（2）匯流排頻率33.3mhz/66mhz；（3）資料傳輸率133mb/s；（4）匯流排寬度32bit/64bit；（5）時鐘同步方式；（6）與cpu及時鐘頻率無關；（7）自動識別外設。
compactpci特點：緊湊式、歐式聯結器、熱插拔。
pcie特點：序列、高速、點對點、×4 … ×32
rs-422/rs485具有更強的抗擾能力：平衡傳輸（差分傳輸）
rs-485網路的位址分配：唯一。
rs-422轉為rs-485：rx+ tx+ →data+；rx- tx- →data-。
單極性：如果參考電壓為+5v，則當數字量n從00h至ffh變化時，對應的模擬電壓vo的輸出範圍是-5v~0v。
雙極性：當數字量從00h至ffh變化時，對應的電壓vo輸出範圍是-5v~+5v 。
離散訊號：訊號是脈衝序列或數碼。
輸入調理訊號：將輸入訊號經過轉換、保護、濾波、隔離等措施轉換成計算機能接受的邏輯訊號。
訊號調理電路：主要通過非電量的轉換、訊號的變換、放大、濾波、線性化、共模抑制及隔離等方法，將非電量和非標準的電訊號轉換成標準的電訊號。
取樣過程：按一定的時間間隔t，把時間上連續和幅值上也連續的模擬訊號，轉變成在時刻o、t、2t、…kt的一連串脈衝輸出訊號的過程。
取樣保持：把取樣時刻的取樣值保持到a/d轉換結束，取樣訊號恢復為連續訊號。
量化：所謂量化，就是採用一組數碼(如二進位製碼)來逼近離散模擬訊號的幅值，將其轉換為數碼訊號。也就是怎樣將離散模擬變數變為二進位製碼。
將取樣訊號轉換為數碼訊號的過程為量化過程，執行量化動作的裝置是a/d轉換器。二進位制數的大小和量化單位有關。
孔徑時間：在模擬量輸入通道中,完成一次a/d轉換所需的時間。
孔徑誤差：對於隨時間變化的模擬訊號,孔徑時間決定了每乙個取樣時刻的最大轉化誤差。
取樣保持器：在資料取樣期間，保持輸入訊號不變的電路稱為保持器。
取樣保持器的作用：可以消除孔徑誤差，提高被取樣模擬量輸入訊號的頻率範圍。
取樣保持器的目的:為了提高模擬量輸入訊號的頻率範圍,以適應某些隨時間變化較快的訊號的要求。
模擬開關：又稱多路開關，是用來切換模擬電壓訊號的關鍵元件。利用多路開關可將各個輸入訊號以次地或隨機地連線公用放大器或a/d轉換器上。
計算機控制技術複習
第八章1 系統總體設計包括的內容 系統性質和結構的確定 系統構成方式的確定 現場裝置的選擇 控制策略和控制演算法的確定 硬體 軟體功能的劃分 其他方面的考慮 系統總體方案。2 軟體抗干擾技術 數字濾波方法 算術平均值濾波 加權算術平均值濾波 滑動平均值濾波 中值濾波 程式判斷濾波。3 系統設計原則 ...
計算機控制複習
1.計算機控制系統由硬體和軟體兩大部分組成。軟體由系統軟體和應用軟體兩部分組成。硬體包括哪些內容。2.計算機控制系統的四種型別的訊號及位置，結合圖能夠進行說明。3.控制的過程通常被分為實時資料採集 實時控制決策 實時控制輸出。4.能夠區分實時 離線的概念。5.計算機控制系統的分類及主要特點。明確以什...
計算機控制技術複習總結
5 計算機整合製造系統 computer integrated manufacturing system，cims 原理 cims採用多工分層體系結構，其基本控制思想是遞階控制。特點 越是處於高層的單元，對系統效能影響範圍就越廣，決策週期比低層單元長，很難進行定量公式化描述。優點 在遞階結構中，各級...