計算機控制與系統考試重點總結

2021-10-13 07:14:49 字數 4839 閱讀 8288

內匯流排與外匯流排統稱為介面匯流排。

匯流排分為並行匯流排和序列匯流排兩類,內匯流排用於系統內各模組間的連線,要求傳送速度高、距離近,因而採用並行匯流排。外匯流排可採用並行匯流排或序列匯流排,一般傳輸距離較長、連線數目較少。

ieee-488匯流排是一種並行匯流排,用於微型機與儀器之間的通訊,各儀器之間的距離最長不超過2公尺.rs-232c匯流排是一種序列匯流排,用於微型機與通訊終端之間的通訊。

序列通訊是指將並行資料按位傳送和接收。

通訊分為:(1)同步通訊:傳送和接收端進行同步傳送與接收(2)非同步通訊:在每個資訊的起始端和結束端加上起始位和終止位,以此作為傳送和接收雙方的同步訊號。

1.干擾源:指干擾的**或造成干擾的原因。

2.通常分為內部干擾和外部干擾:(1)內部干擾:

指由於系統和裝置內在的因素產生的干擾。(2)外部干擾:指由於系統以外的因素造成的干擾;外部干擾通常又來自兩個方面:

一是工作環境方面的因素;二是受自然方面的干擾。

串模干擾:是指與有效訊號串聯迭加的干擾。串模干擾訊號與有效輸入訊號直接迭加在一起,送至訊號接收端,因而,是一種直接的干擾。

形成串模干擾的原因主要有兩方面:一是內部干擾,二是由於電磁耦合引入外部干擾。

共模干擾是系統輸入端a、b相對於參考點(地)共有的干擾電壓訊號。

干擾源產生的干擾訊號是通過「路」和「場」的途徑進行傳播的。以電路連線引入的干擾屬於「路」干擾;以電磁場感應形式引入的干擾為「場」干擾。

主要傳播干擾的途徑:1.電路傳播的干擾:

(1)漏電組(2)公共阻抗(3)訊號輸入/輸出迴路(4)電源迴路2.電磁場傳播的干擾:(1)靜電耦合(2)電磁耦合(3)輻射電磁場耦合

抗干擾的措施可以概括為以下三個方面:1.消除或抑制干擾源2.切斷引入干擾的途徑3.提高裝置本身抗干擾的效能

一、系統可靠性指標:

1.可靠度r(t):產品在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的概率。

r(t)=ns/n0 (大數規律) 可靠度是乙個無量綱量,其取值範圍為0≤r(t)≤1,同時,這是乙個統計值,與統計設計實驗有關。

2.失效率λ(t) :產品執行到t時刻後,單位時間內出現故障的產品數與完好產品數之比。失效率λ(t)值越小,產品可靠性越好

3.平均無故障時間:即產品相鄰兩次故障時間間隔的平均值。

即mtbf (mean time between failure)是乙個統計值。不可修復產品,採用產品壽命的概念,即mttf(mean time to failure)修復時間:mttr(mean time to repair)

4.利用率:可修復產品的十分重要的綜合性指標。定義:a=mtbf/(mtbf+mttr)a是一項綜合性指標,它與可靠性指標λ,r(t)有密切的關係。

在控制工程中,數字計算機用於兩種不同的目的:

一是用於複雜控制系統的分析和綜合,包括數字**和數字計算;二是過程計算機直接在閉環系統中作為控制器。

工業控制計算機的特點 :

1)可靠性高和可維護性好;

2)控制的實時性 ;3)完善的輸入/輸出通道,與生產過程相連線; 4)環境的適應性強;

5)豐富的軟體;6)適當的計算精度和運算速度

從本質上講,計算機控制系統的工作原理可以歸納為以下三個步驟:

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;

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;

實時控制輸出:根據控制決策,適時地對控制機構發出控制訊號,完成控制任務。

1.3.1 資料採集處理系統das

特點:實現過程引數的實時集中監視,全面替代常規模擬顯示及記錄儀表;

過程執行引數的資料處理,效能指標等計算,報警列印歷史資料的儲存記錄;

故障報警、事故追憶、事件順序記錄soe

裝置執行專家操作指導

1.3.2 直接數字控制系統ddc

特點:計算機直接參與控制,系統經計算機構成了閉環;

完全替代模擬調節器實現多迴路、多種控制規律的複雜控制;

不需改變系統的硬體和軟體,只改編組態邏輯即可方便的實現各種複雜的控制方案;

組態、控制器引數定值可**實時修改。

一台計算機可以取代多個模擬調節器,它利用了計算機的分時能力。

1.3.3 監督控制系統scc

2)特點

**識別被控過程工藝引數,修正過程數學模型;

按照描述過程數學模型和優化目標函式j(t)自動校正

控制器引數,保證系統控制品質達到最優。

1.3.4 集散控制系統tdcs

操作管理顯示高度集中,先進的人機****;

系統功能遞階分層,水平分散,危險分散,可靠性高;

系統採用單元模組化積木式組合方式,結構組合靈活方便;

軟體標準化模組化,組態修改靈活,可實現先進複雜的控制演算法;

完善的**故障診斷、差錯容錯控制技術,冗餘技術;

先進高速的網路通訊技術和開放式網路結構;

基於現場匯流排(field bus)的lan內裝置的智慧型資料通訊技術;

可實現執行系統的故障診斷、事故追憶和事件順序記錄soe,歷史資料倉儲等。

1.3.5.計算機整合製造系統cims

體現了一種對企業生產過程與生產管理進行優化的新理念。

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。

取樣定理

對於角頻率範圍為的連續訊號進行取樣,當取樣頻率時,取樣器的輸出訊號x*(t)就能充分表徵原始的連續訊號x(t),換言之,為使取樣訊號的頻譜能無失真地恢復原來的連續訊號的頻譜,取樣週期t必須小於輸入訊號變化最小週期的1/2,即:

影響取樣週期選擇的因素:

(1)加於生產過程的擾動程度;(2)被控過程的動態特性;

(3)使用的控制方式和執行機構的型別(4)被控過程所要求的控制品質指標。

取樣週期選取的一般原則:

(1)系統受擾動情況

若擾動和雜訊都較小,取樣週期t應選大些;對於擾動頻繁和雜訊大的系統,取樣週期t應選小些;

(2)被控系統動態特性

滯後時間大的系統,取樣週期t應選大些;對於快速系統,取樣週期t應選小些;

(3)控制品質指標要求

若超調量為主要指標,取樣週期t應選大些;若希望過渡過程時間短些,取樣週期t應選小些;

a/d轉換常用方式:

計數比較式-結構簡單,**便宜,速度慢,較少採用。

逐次逼近式-精度速度較理想,適合一般模入使用,16位以下a/d採用普遍。

雙斜率積分式-精度高,結構複雜,適用精度要求較高場合

1、逐次逼近式特點1)精度高,速度快(10位a/d可達微秒級)2)抗干擾能力不夠強,訊號變化較大時,會產生線性誤差。

2、雙斜率積分式特點

消除干擾及雜訊能力強,精度高;轉換速度慢;適用場合:訊號慢變,取樣頻率要求較低,精度要求較高,干擾嚴重的情況。

a/d晶元的選擇原則

設計ai通道時,考慮以下幾個方面的因素:

1.轉換精度:略高於整個測量系統的精度等級;2.

轉換速度:依據被取樣訊號的頻率和取樣速度決定;3.工作環境:

溫度、濕度、振動等;4.抗干擾性能:雙斜率積分式抗干擾,逐次逼近式不具備;5.

效能**比:在保證效能的前提下,追求低成本或高價效比。

模擬量輸出通道的兩種基本結構形式: 1、多個輸出通道共享1個d/a轉換器的結構形式.結構特點:

乙個通路設定乙個輸出保持器,同時有乙個多路切換開關。d/a的輸出經過多路開關分時地傳送給模擬保持器件。在下一次輸出之前,模擬保持器保持上一時刻輸出的模擬訊號。

2、乙個輸出通路設定乙個d/a轉換器的結構形式(多d/a轉換器)

方案優點:資料暫存器起保持器的作用。速度快、精度高、工作可靠、節省多路切換開關。缺點:使用d/a轉換器較多,成本增加,電路也較複雜。

零階輸出保持器作用:將前一取樣時刻的輸出訊號保持到下乙個取樣時刻,重新得到新的輸出訊號。

零階保持器的傳遞函式:

pid調節器的優點 1. 技術成熟; 2. 原理簡單,使用方便,易被人們熟悉和掌握 ;

3. 結構典型(如p、pi、pid等); 4. 引數整定方便;5.魯棒性強,控制品質對被控物件特性的變化不敏感;6. 適用面廣和控制效果顯著等特點。

位置型控制演算法的特點是:

① 與各次取樣值有關,需要知道所有歷史值,占用較多的儲存空間;② 需做誤差值的累加,容易產生較大的累加誤差,且容易產生累加飽和現象;③ 控制量以全量輸出,誤動作影響大

增量型控制演算法的特點是:

① 增量僅與最近幾次取樣值有關,算式不需要累加,只需記住四個歷史資料,即e(k-2),e(k-1),e(k)和u(k-1),占用記憶體少,計算方便,累加誤差小;② 控制量以增量輸出,僅影響本次的輸出,誤動作影響小,且不會產生積分飽和現象;③ 易於實現手動到自動的無衝擊切換

擴充臨界比例帶法是模擬調節器中使用的臨界比例帶法(也稱穩定邊界法)的擴充,是一種閉環整定的實驗經驗方法。按該方法整定pid引數的步驟如下:

(1)選擇乙個足夠短的取樣週期 (2)將數字pid控制器設定為純比例控制,並逐步減小比例帶使閉環系統產生臨界振盪。(3)選定控制度(4)根據選定的控制度查表求得的值(5)按求得的整定引數投入執行,在投運中觀察控制效果,再適當調整引數,直到獲得滿意的控制效果。

擴充響應曲線法是一種開環整定方法。如果可以得到被控物件的動態特性曲線,那麼就可以與模擬調節系統的整定一樣,採用擴充響應曲線法進行數字pid的整定。其步驟如下:

(1)斷開數字控制器,使系統在手動狀態下工作(2)記錄被控量在此階躍作用下的變化過程曲線(3)根據飛公升特性曲線,求得被控物件純滯後時間和等效慣性時間常數 ,以及它們的比值 (4)由求得的和以及它們的比 ,選擇某一控制度,查表,即可求得數字pid的整定引數的值。(5)按求得的整定引數投入在投運中觀察控制效果,再適當調整引數,直到獲得滿意的控制效果。

達林演算法基本原理

在選擇閉環m(z)時,採用相當於連續一階慣性環節的m(z)來代替最少拍多項式,如物件有純滯後,則m(z)也應包含有同樣的純滯後環節。

微型計算機控制系統考試複習材料

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