河南理工大學《微型計算機控制技術》總結

2021-10-25 16:20:42 字數 4293 閱讀 2222

1.計算機控制系統由哪幾部分組成?各有何作用?

主機微型計算機的主機是整個系統的核心部分。它根據輸入通道送來的被控物件狀態引數,進行資訊處理、分析、計算,做出控制決策,通過輸出通道發出控制命令。

過程通道過程通道也稱為i/o通道,是主機和被控物件實現資訊傳送與交換的通道。

介面電路指主機與外部裝置、輸入輸出通道進行資訊交換的紐帶。

人機聯絡裝置在微機控制系統中,一般應有乙個操作台(或操作面板),以便操作人員能和計算機系統「對話」,使操作人員及時了解生產、加工過程的狀態,進行必要的人為干預,修改有關引數或緊急處理某些事件。

2.計算機控制系統按功能分類有哪幾種?

計算機控制系統分為:操作指導控制系統、直接數字控制系統、監督計算機控制系統、集散控制系統、現場匯流排控制系統等。

3.什麼是工業控制計算機?ipc工業控制機的特點有那些?

工業控制計算機,簡稱工控機,是一種面向工業控制、採用標準匯流排技術和開放式體系結構的計算機。

ipc的特點 :(1)採用加固型工業標準機箱,以達到防震、防塵、防衝擊、抗電磁遮蔽,並具有良好的通風散熱效能。(2)取代pc的大母板結構,整機採用匯流排式一體化主機板,易於更換。

(3)增加電源的功率裕量,加強電壓浪湧抑制和抗干擾措施。(4)i/o插卡採用工業級元件。(5)具有多種通訊網卡和通訊軟體支援。

(6)豐富的軟體支援。

4.計算機控制發展的趨勢

1.綜合自動化2.網路化3.智慧型控制系統4.虛擬化5.綠色化

5.主機和外圍裝置交換資訊時,往往存在著速度不匹配、資料型別不一樣等問題,為了解決這些問題,必須設計一套介於主機和外部裝置之間的控制邏輯部件,這就是輸入輸出介面(簡稱i/o介面)。i/o介面是主機和外圍裝置之間交換資訊的連線部件(電路),也是主機和外圍裝置之間資訊交換的橋梁。

6.取樣保持器的主要作用為:(1)在取樣時間內,快速跟蹤輸入的模擬訊號;在保持時間內,保持取樣值不變,為a/d轉換器提供恆定的轉換訊號。

(2)在多路取樣系統中,通過取樣保持器,可以實現多路訊號的同步取樣。(3)在模擬量輸出通道中,作為零階保持器,復現離散的數碼訊號。(4)在多路輸出通道中,把乙個d/a轉換器的輸出分配到幾個輸出點,也常利用取樣保持器保證輸出的穩定性。

工作原理:模擬開關as閉合時,進入取樣狀態,由於a1輸出阻抗小,a1輸出端給電容ch快速充電,輸出跟隨輸入變化;模擬開關as斷開時,進入保持狀態,由於a2輸入阻抗大,輸入電流幾乎為0,保證輸出端的電壓值不變。 當被測訊號變化很慢時,若a/d轉換器時間足夠短,可以不加取樣保持器。

7.串模干擾是指疊加在被測訊號上的干擾訊號,也稱橫向干擾或正態干擾。

串模干擾的抑制方法(1)加入輸入濾波器。

(2)對被測訊號盡可能早地進行訊號放大,以提高電路中的訊號雜訊比;或者盡可能早地完成a/d轉換再進行長線傳輸;或者採用隔離和遮蔽等措施。

(3)從選擇元器件入手,利用邏輯器件的特性來抑制串模干擾。

(4)可採用遮蔽雙絞線或同軸電纜連線一次儀表和轉換裝置減少電磁感應。

(5)利用數字濾波技術對已進入計算機的串模干擾進行資料處理,如可採用平均值法、中值法、一階滯後濾波演算法等濾除干擾訊號。

8.共模干擾是指a/d轉換器兩個輸入端上共有的干擾電壓。

抑制方法:(1)利用雙端輸入的放大器作前置放大器。(2)利用變壓器或光電耦合器把各種模擬負載和數碼訊號隔離,即「模擬地」與「數字地」斷開,被測訊號通過變壓器或光電耦合器獲得通路,而共模干擾不能形成迴路而得到抑制。

9.乙個最基本的dcs應包括四大組成部分:

操作員站操作員站主要完**機介面的功能。

現場控制站系統主要的控制功能由它來完成,它是dcs的核心。

工程師站是dcs中的乙個特殊功能站,其主要作用是對dcs進行應用組態。

系統網路它連線系統各個站的橋梁。

10.現場匯流排系統的技術特點

(1系統的開放性(2)互操作性與互用性(3)現場裝置的智慧型化與功能自治性(4) 系統結構的高度分散性(5)對現場環境的適應性

11.現場匯流排的優點

(1) 節省硬體數量與投資(2) 節省安裝費用(3) 節省維護開銷

(4) 使用者具有高度的系統整合主動權(5) 提高了系統的準確性與可靠性

12.微機控制系統的設計步驟1 控制系統總體方案2 系統的硬體設計3 控制演算法的確定4 控制系統軟體設計5 系統除錯

13. 控制系統總體方案

一、確定系統任務與控制方案

二、確定系統的構成方式

三、檢測元件選擇 4、執行機構選擇 5、軟、硬體功能劃分 6、其它方面的考慮

14.常採用的i/o控制方式有程式控制方式,中斷控制i、o方式和dma。

15.外部裝置與cpu之間交換的資訊按功能分為:資料資訊狀態資訊,控制資訊。

16. dac0832的工作方式可分為直通方式、單緩衝方式,雙緩衝方式。

17.a/d轉換器與微機的資料交換方式有:程式查詢、定時方式,中斷方式。

18計算機控制系統的研製過程一般可分為四個階段:準備階段、設計階段,**及除錯階段,現場除錯執行階段。

19數字控制器與模擬調節器相比有什麼優點a採用軟體程式設計,數字控制器能夠實現複雜控制演算法和靈活多樣的控制規律。b計算機具有分時控制能力,可實現多迴路控制

20最少拍系統設的要求準確性,快速性,物理上的可實現性要求,穩定性要求

21最少拍系統設計有哪些侷限性a針對某一輸入所設計的最少拍有波紋控制器,對其他輸入訊號的適應性差,對於隨機性輸入,效能就更差了,b對引數變化很敏感c存在波紋,最少拍系統設計值保證在取樣點上穩態誤差為零,而在取樣點之間輸出響應是波動的

22取樣週期的選擇原則 1)必須滿足取樣定理的要求2)從控制系統隨動和抗干擾的效能要求來看,則t小些好。干擾頻率越高,則取樣頻率最好越高,以便實現快速跟隨和抑制干擾3)根據被控物件特性,快速系統t應取小,否則t可取大些。4)根據執行機構型別,當其動作慣性大時,t應取大些;5)從計算機的工作量和每個調節迴路的計算成本來看,一般則要求取樣週期大些。

特別當計算機用於多迴路控制時,必須使每個迴路的調節演算法都有足夠的時間完成。

數字濾波器與模擬濾波器優點如下:(1)無需增加任何硬體裝置,在程式進入資料處理和控制演算法之前,附加一段數字濾波程式即可。(2)由於數字濾波器不需要增加硬體裝置,各迴路間不存在阻抗匹配問題,所以系統可靠性高。

(3)數字濾波器可多通道共享,從而降低了成本,而對於模擬濾波器,通常是各通道專用的。(4)可以對頻率很低的訊號進行濾波,而模擬濾波器由於受電容容量的限制,頻率不可能太低。(5)可根據需要選擇不同的濾波方法或改變濾波器的引數,使用靈活、方便。

10以大林演算法為模型的數字控制器,使閉環系統的特性為時間滯後的一階慣性環節,且滯後時間與被控物件的滯後時間相同。

11.控制器包含廣義被控物件所有零點。

二.計算機控制系統畫出方框圖。

三.有4位ad轉換器,滿刻度為5v,現在輸入4.15v模擬電壓,請說明逐次逼近轉換原理。並分析採用逐次逼近法逼近的轉換過程。

解: 先通過置數邏輯電路將sar中最高位置1,其餘全0,井da轉換成模擬電壓u0與輸入模擬電壓ui在電壓比較器下進行比較,若ui≥u0,則保留最高位1,否則清除最高位為0;其次置次高位為1,延續上述過程,直至確定最低位的狀態。

量化單位為q=5v/24=0.3125v

對速度輸入.q=2,r=2,v=1,u=0

所以六、常用數字濾波演算法有哪幾種?簡述優缺點?

(一)算術平均值濾波 a.優點:適用於對一般具有隨機干擾的訊號進行濾波。

b.缺點:對於測量速度較慢或要求資料計算速度較快的實時控制不適用。比較浪費ram。

(二)中值濾波a.優點:能有效克服因偶然因素引起的波動干擾。b.缺點:

對流量、速度等快速變化的引數不宜。當訊號變化速度和取樣週期相比不容忽略時,可能三個數都是正確的資訊,會丟失許多正確資訊

(三)一階滯後濾波a.優點:對週期性干擾具有良好的抑制作用。

b.缺點:相位滯後,靈敏度低。不能消除濾波頻率高於取樣頻率的1/2的干擾訊號。

(四)程式判斷濾波a.優點:既照顧了取樣的實時性,又照顧了取樣值變化的連續性。b.缺點:最大允許偏差難以確定

(五)復合濾波(防脈衝干擾的算術平均值濾波)a優點:融合了兩種濾波方法的優點b 缺點:浪費記憶體

七.答:位置式:

增量式:

(1)開始時不進行積分,直至偏差達到一定閥值後才進行積分累積,這樣,一方面防止了一開始有過大的控制量,另一方面即使進入飽和後,因積分累積小,也能較快推出,減少了超調。(2)pid數字控制器引數整定是指確定pid數字控制器的引數,以使系統輸出達到滿意的效果。

(3)滿足取樣定律;抗干擾角度,t應小些;快速系統,要求t小;執行機構慣性大時,t應大些;計算機工作量和成本考慮,t應大些;從計算機精確執行控制演算法,t應大些;實際生產過程中常採用經驗法獲得取樣週期。

八.該通道為數字量輸入通道。當48v開關閉合,光耦導通,經反相器p1.0輸出高電平電平。

當48v開關開啟,光耦阻斷,經反相器p1.0輸出低電平。

河南理工大學微型計算機控制技術總結

計算機控制系統包括硬體和軟體。硬體是由計算機 介面電路。外圍裝置和生產物件等組成的,軟體是由安裝在計算機中的系統程式和實現具體功能的應用程式組成的。硬體 1 微型計算機的主機是整個系統的核心部分。它根據輸入通道送來的被控物件狀態引數,進行資訊處理 分析 計算,做出控制決策,通過輸出通道發出控制命令。...

微型計算機控制技術考試複習

第四章 在模擬 控制的數字實現中,對取樣週期的選擇從理論上和演算法的具體實現上各應該考慮哪些因素?答 系統的取樣週期只能在下限與上限之間選擇。此外,選擇取樣週期時,還應考慮一下各方面的因素 1.給定值的變換頻率 2.被控物件的特點 3 執行機構的型別 4 控制演算法的型別 5 控制的回路數。位置式 ...

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轉眼間,乙個學期又過去了。微機原理與控制技術課程已經結束了。通過從大三下學期的微機原理與接 術到這學期的微機原理與控制技術的學習,回想起來受益匪淺,主要是加深了對計算機的一些硬體情況和執行原理的理解和組合語言的編寫,期間也聽老師講過,微機原理這門課程是比較偏硬體一點的。正是因為這一點我還是對它比較喜...