计算机控制技术

第一篇：计算机控制技术

《计算机控制技术》课程综述

09热工一班姚跃辉200910610118

计算机控制是自动控制理论与计算机技术相结合而产生的一门新兴学科，计算机控制技术是随着计算机技术的发展而发展起来的。自动控制技术在许多工业领域获得了广泛的应用，但是由于生产工艺日益复杂，控制品质的要求越来越高，简单的控制理论有时无法解决复杂的控制问题。计算机的应用促进了控制理论发展，先进的控制理论和计算机技术相结合推动计算机控制技术不断前进。近年来，随着计算机技术、自动控制技术、检测与传感器技术、网络与通信技术、微电子技术、CRT显示技术、现场总线智能仪表、软件技术以及自控理论的高速发展，计算机控制的技术水平大大提高，计算机控制系统的应用突飞猛进。利用计算机控制技术，人们可以对现场的各种设备进行远程监控，完成常规控制技术无法完成的任务，微型计算机控制已经被广泛地应用于军事、农业、工业、航空航天以及日常生活的各个领域。可以说，21世纪是计算机和控制技术获得重大发展的时代，大到载人航天飞船的研制成功，小到日用的家用电器，甚至计算机控制的家庭主妇机器人，到处可见计算机控制系统的应用。计算机控制技术的发展日新月异，作为现代从事工业控制和智能仪表研究、开发及使用的技术人员，必须不断学习，加快知识更新的速度，才能适应社会的需要，才能在工业控制领域里继续邀游。计算机控制系统是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。这里的计算机通常指数字计算机，可以有各种规模，如从微型到大型的通用或专用计算机。辅助部件主要指输入输出接口、检测装置和执行装置等。与被控对象的联系和部件间的联系，可以是有线方式，如通过电缆的模拟信号或数字信号进行联系；也可以是无线方式，如用红外线、微波、无线电波、光波等进行联系。被控对象的范围很广，包括各行各业的生产过程、机械装置、交通工具、机器人、实验装置、仪器仪表、家庭生活设施、家用电器和儿童玩具等。控制目的可以是使被控对象的状态或运动过程达到某种要求，也可以是达到某种最优化目标。

计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制计算机）来实现工业过程自动控制的系统。在计算机控制系统中，由于工业控制机的输入和输出时数字信号，而现场采集到得信号或送到执行机构的信号大多是模拟信号，因此与常规的按偏差控制的闭环负反馈系统相比，计算机控制系统需要有莫属转换器和数模转换器这两个环节。

计算机把通过测量元件、变送单元和模数转换器送来的数字信号，直接反馈到输入端与设定值进行比较，然后根据要求按偏差进行运算，所得到数字量输出信号经过数模转换器送到执行机构，对被控对象进行控制，使被控变量稳定在设

定值上。这种系统称为闭环控制系统。

计算机控制系统由工业控制机和生产过程两大部分组成。工业控制机硬件指计算机本身及外围设备。硬件包括计算机、过程输入输出接口、人机接口、外部存储器等。软件系统是能完成各种功能计算机程序的总和，通常包括系统软件跟应用软件。

（1）数据采集系统

在这种应用中，计算机只承担数据的采集跟处理工作，而不直接参与控制。它对生产过程各种工艺变量进行巡回检测、处理、记录及变量的超限报警，同时对这些变量进行累计分析和实时分析，得出各种趋势分析，为操作人员提供参考。

（2）直接数字控制系统

计算机根据控制规律进行运算，然后将结果经过过程输出通道，作用到被控对象，从而使被控变量符合要求的性能指标。与模拟系统不同之处在于，在模拟系统中，信号的传送不需要数字化；而数字系统必须先进行模数转换，输出控制信号也必须进行数模转换，然后才能驱动执行机构。因为计算机有较强的计算能力，所以控制算法的改变很方便。

微型计算机控制技术是一门跨学科以及应用性、技术性、综合性都很强的专业技术课程，要求具备较强的自动控制理论、微型计算机原理、模拟电子技术、数字电子技术等专业基础知识。通过学习，要求掌握计算机控制系统的控制原理和分析设计方法，具备基本的设计技能，能够设计出简单的计算机控制系统。学习该课程对我们工科专业的学生是十分重要而有用的。

09热工(1)班姚跃辉

第二篇：计算机控制技术

一、填空题

1、所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。

2、计算机控制系统的工作原理的三个步骤：实时数据采集、实时控制决策、实时控制输出

3、实时性：是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件作出反应的特性。

4、计算机控制系统有哪几种典型类型：OIS、DDC、SCC、DCS、FCS、PLC5、工业计算机有哪些特点：可靠性高、实时性好、环境适应性强、模块化设计，完善的O/I通道、系统扩充性好、系统开放性好、控制软件包功能强。

二、作图题

1、作出计算机控制系统的组成框图

2、作出计算机制导控制系统（OIS）的系统框图

三、问答题

1、计算机总线大致可分为几类？其内部总线又可分为几类？

2、简述smith预估控制的基本思想。

3、常见的工业控制计算机总线体系结构有哪几种？

4、什么是数字滤波？常用的数字滤波有哪些方法？

5、工业控制计算机系统的干扰来源有哪几类？各类干扰又有哪些具体形式？

6、现场总线的定义是什么？

四、论述题

1、论述DCS、FCS各自的含义是什么？

五、计算题

关于PID控制，要求：

1、写出模拟PID控制器的控制规律及其传递函数。

2、推导出位置式数字PID的控制算式。

3、推导出增量式数字PID的控制算式。

关于模糊控制

六、设计题

现要求用80C51单片机处理A、B、C三个输入信号，其中A为0-20V的交流信号，B为0-10mA的直流电流信号，C为0/24V的直流电压开关信号，要求得到A、B信号的幅值及C信号的状态。其中ADC采用ASC0809。请补充必要的电子元器件，并将元器件正确连接（可用网络符号）。

提示：交流信号？整流，开关

第三篇：计算机控制技术学习体会

计算机控制技术学习体会

时间过得真快，不知不觉间，又有一门课程结课了。而通过本课程，我也学到了不少东西，同时也培养成了记笔记的好习惯。

一、主要内容

课上老师主要讲了数据通信技术、输入输出通道、控制算法的计算机实现、计算机监控系统常用软件以及毕业设计等内容。课程注重理论联系实际，从实际应用出发，为学生的毕业设计和将来的工作奠定基础。

其中，在数据通信技术方面，老师首先讲了数据通信中一些名词的基本概念，便于在后续学习过程中对一些名词的出现有一定的了解。然后讲了传输代码，就是将待传输的数据转换成二进制代码。这在我们以前的数字电子技术的学习过程中有所涉及，所以听起来很容易明白。还有像同轴电缆和双绞线这样的传输介质和对串行通信技术的更深一步的讲解。最后讲了无线通信技术（如ZigBee技术和GPRS技术等）和工业以太网。

在输入输出通道方面，先讲了接口部件数据缓冲、信号转换、驱动功能、中断管理等功能，接着是过程通道和I/O接口，还简要介绍了多路模拟开关和采样以保持。然后是A/D与D/A转换器，这是老师重点介绍的内容，因为A/D与D/A转换器是以后设计时的核心部分。这部分内容包括了A/D转换原理、各个管脚的作用、它的连接以及对它的编程。课后老师还让我们在网上查询一个A/D转换器以及它的详细数据，我查的是AD7887。通过查询，使我对各种转换器的认识与了解更进一步。还有对数字和模拟输入与输出通道的介绍，这在我们的数字电子技术和模拟电子技术中都有详细的介绍和计算。

在控制算法的计算机实现方面，首先将模拟原件和数字元件做了对比介绍，分别解释了模拟元件的优缺点和数字元件的优缺点，以及由模拟信号转换成数字信号的方法。接着是数字滤波方法：

1、算术平均值滤波

2、程序判断滤波

3、中值滤波。非线性补偿：

1、公式计算法

2、查表法

3、线性插值法。最后是控制系统的直接数字化设计法方面。其中讲了它的基本思想和优点，以及设计法的具体步骤和要求。

计算机监控系统常用软件技术方面，具体内容可分为办公类（WPS、office等）、学习类（CAD等）、游戏类（CS等）、应用软件、网络（IE、QQ、MSN等）。还有操作系统的发展史和编程语言，以及动态连技与嵌入技术、动态链接库、动态数据交换技术。

最后老师根据历届毕业生的结业设计实例给我们讲了微机控制系统设计步骤和在做毕业设计时需要注意的一些细节，让我们学到了很多。

二、学到的方法

通过本门课程的学习，我首先学会了一种记笔记的方法。这是一种很有效的笔记方法，看上去一目了然，在复习的时候也很容易记忆。虽然我没有记笔记的习惯，也没能将这种方法在别的方面应用，但在以后记笔记的时候首先想到的一定是这种方法。

除此之外，我还学会了如何查询集成电路芯片以及它各管脚的功能。在本门课程讲到A/D与D/A转换器时，老师让我们自己查一个A/D转换器。通过查询，我对A/D7887有了一个详细的了解。在一次模拟电子技术实验时，电路中出现了一个我们以前没学过的集成电路芯片，让我们自己安装，由于上课听的不怎么认真，对这个实验不怎么了解，一时间不知该怎么办。过了一会，突然想起了在计算机控制技术课程中老师让我们查的A/D转换器，想着应该和这个差不多，于是先找着集成芯片上的缺口，将芯片安装在了电路实验板上，然后上网查了它的各管脚的用途以及整个芯片的功能，最后结合电路图成功将实验圆满完成。还有在本课程中所学的模数转换的取样方法在模拟电子技术中同样也讲到了。由此可见，计算机控制技术不仅仅是对计算机的简单介绍，它其中的一些知识和应用方法对 别的课程也有所帮助，所以要细心品味书中的内容，对所学能容有一定的认识，在日后学习工作生活中注意和本课程的联系。尤其是在毕业设计时，本课程所学习的一些方法和理论一定能够用得上。

三、不明白的会否查参考文献

参考文献是优秀科技论文中必不考少的部分，参考着会对参考内容有更独到的理解，以加深自己对所学内容的印象。而在论文中，它的正确合理引用不仅可以反映论文研究工作的基础、创新性和学术水平，而且也表明作者的学术风格和学术水平。

本书（计算机控制技术 重庆大学出版社 何小阳主编）247页所列出的参考文献即本书在编写过程中所查阅的著作和报刊杂志。我们查阅才考文献，是为了加深对本课程内容的理解。在本课程学习过程中，我曾对数字滤波方法比较感兴趣，但又不是太明白，于是我在网上用我们学校的图书馆中的中国知网查了一下，有很多这方面的文献，我点击了“浅谈微机控制中的数字滤波方法（张辉 丹东师专学报 2000-12-25 期刊）”。在这里边，他对数字滤波作了更为详细的介绍。

其中，在数字滤波方面:

算数平均值法对信号的平滑程度完全取决于N。当N较大时,平滑度高,但灵敏度低;当N较小时,平滑度低,但灵敏度高。

在中值滤波方面：

设表首地址为DATA的N个数,先由小到大排列,再取中间1/3个数进行求平均运算,结果存放于SAMP单元。程序流程图如上。

四、以后面对问题如何解决

在工作中，每个人都会遇到很多问题，面对问题，我们应该如何解决、如何处理，如何把问题化小，最终把问题消除，这些都是值得探讨的。

有时问题与困难并非导致生活艰难的根本原因，而决定因素往往是你面对问题的心态，看待困难的角度不同造成了困难过后的结果不同，多数人苦恼的原因大多是因为他们面对问题时的负面、消极的情绪，而非困难本身。

通过课程学习，让我明白了面对问题要冷静思考解决的办法。首先要仔细检查问题产生的原因，最后再通过一切可能的办法将问题解决。

计算机控制技术结课作业

姓

名：张建国

学

院：机械学院

班

级：测控11-1

学

号：201110107021 主讲教师：徐刚

第四篇：计算机控制技术总结

第一章

1、计算机控制系统的工作原理

•实时决策控制：对采集到的被控量进行分析处理，并按已定的控制规律，决定控制行为。

•实时控制输出： 根据控制决策，适时地对控制机构发出控制信号，完成控制任务。

2、计算机控制系统的组成答：计算机控制系统由计算机（工业控制机）和生产过程两部分组成。

工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。生产过程包括被控对象和测量变送、执行机构、电气开关等装置。

3、计算机控制系统的典型型式

答：操作指导控制系统，直接数字控制系统，监督控制系统，集散控制系统，现场总线控制系统，综合自动化系统。

第二章

什么是总线

所谓总线，就是计算机各个模块之间互联和传送信息的一组信号线。总线可以分为内部总线和外部总线，而内部总线又可分为片级总线和系统总线。

模拟量输入通道：是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。

模拟量输入通道的组成一般由I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑等组成。

信号调理：为了将外部开关量信号输入到计算机,必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机所能接受的逻辑信号，这个过程叫信号调理。

采样过程：按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟量信号、转变成在时刻0、T、1 T、2 T、…K T的一连串脉冲输出信号的过程成为采样过程。

量化：采用一组数码（如二进制码）来逼近离散模拟信 号的幅值，将其转化为数字信号。量化过程：将采样信号转换为数字信号的过程称为量化过程。

3.采样保持器

（1）孔径时间和孔径误差的消除

 孔径时间：A/D转换器将模拟信号转换成数字量所需的时间，称为孔径时间。

孔径误差：对于随时间变化的模拟信号来说，孔径时间决定了每一个采样时刻的最大转换误差。对于一定的转换时间，误差的百分数和信号频率成正比。

孔径误差的消除： 采用带有采样保持器，限制信号的频率范围。

模拟量输出通道任务是把计算机输出的数字量转换成模拟电压或电流信号，以便驱动相应的执行机构，达到控制的目的。

模拟量输出通道一般由接口电路、D/A转换器、V/I变换等组成模拟量输出通道的结构形式

1.一个通路设置一个数/模转换器的形式（数字保持方案）

优点：转换速度快、工作可靠。

缺点：使用较多的D/A转换器。

2.多个通路共用一个数/模转换器的形式（模拟保持方案）

优点：节省数/模转换器

缺点：分时工作，适用于通路数量多且速度要求不高的场合；

要用多路开关，且要求输出采样保持的保持时间与采样时间之比较大； 可靠性差。

2.6 硬件抗干扰技术

3种过程通道抗干扰技术主机抗干扰技术系统供电与接地技术

干扰既可能来源于外部，也有可能来自内部。外部干扰由外界环境因素决定；内部干扰是由系统结构、制造工艺等决定。

过程通道抗干扰技术

1.串模干扰及其抑制方法

（1）串模干扰

定义： 有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。

（2）串模干扰的抑制方法 答：•实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。

–如果串模干扰的频率与被测信号频率不同时，可以采用滤波器来抑制干扰；

–当尖峰型串模干扰为主要干扰源时，用双积分式A/D转换器可以削弱串模干扰影响；

–对于串模干扰主要来自电磁感应时，信号应仅可能早地前置放大，提高信噪比；

–利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰；

–采用良好的屏蔽，以减少电磁干扰。

2.共模干扰及其抑制方法

（1）共模干扰

定义：所谓共模干扰是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。

（2）共模干扰的抑制方法

变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽、采用仪表放大器提高共模抑制比。

数字PID控制器的改进

积分项的改进

（1）积分分离（2）抗积分饱和（3）梯形积分（4）消除积分不灵敏区

微分项的改进

（1）不完全微分PID控制

改进原因：在PID控制中，对具有高频扰动的生产过程，微分作用响应过于灵敏，容易引起控制过程振荡，降低调节品质。

改进方法：串联一阶惯性环节，组成不完全微分PID控制器。

两种PID控制的阶跃响应：

（2）微分先行PID控制算式

改进原因：为避免给定值的升降给系统带来冲击，如超调过大，调节阀动作剧烈。

改进方法：只对被控量y(t)微分，不对偏差e(t)微分。

带死区的PID控制算法

作用：避免控制动作过于频繁，消除频繁动作所引起的振荡。

施密斯预估控制的思想

施密斯预估控制原理是：与D(s)并接一补偿环节，用来补偿被控制对象中的纯滞后部分。这个补偿环节为预估器，其传递函数为Gp(s)(1--e-ts),t为纯滞后时间。由施密斯预估器和控制器D（s）组成的补偿回路称为纯滞后补偿器，其传递函数为D’(s),经补偿后，消除了纯滞后部分对控制系统的影响，且不影响系统的稳定性。

所谓振铃现象，是指数字控制器的输出以二分之一采样频率大幅度衰减的振荡。

振铃现象的消除 第一种方法是先找出D（z）中引起振铃现象的因子（z=-1附近的极点），然后令其中的z=1,根据终值定理，这样处理不影响输出量的稳定值。

第二种方法是从保证闭环系统的特性出发，选择合适的采样周期T及系统闭环时间常数Tt，使得数字控制器的输出避免产生强烈的振铃现象。

软件抗干扰技术

经常采用的软件抗干扰技术技术是数字滤波技术、开关量的软件抗干扰技术、指令冗余技术、软件陷阱等。先进控制技术：模糊控制技术、神经网络控制技术、专家控制技术和预测控制技术。

模糊控制系统通常由模糊控制器、输入输出接口、执行机构、测量装置和被控对象等5个部分组成。

6.6.1数字滤波技术

数字滤波是通过一定得的计算或判断程序，减少干扰在有用信号中比重。

与模拟滤波器相比，数字滤波器的优点：

程序实现，不需硬件，可靠性高，稳定性好。

可以对很低频率进行滤波，克服模拟滤波器的缺点，根据信号不同，采用不同的滤波方法，灵活、方便、功能强。

1平均值滤波：适用于周期性干扰

2中位滤波：使用偶然的脉冲干扰

3限幅滤波：使用偶然的脉冲干扰

4惯性滤波：适用于高频干扰

6.6.2开关量的软件抗干扰技术

1.开关量信号输入抗干扰措施

干扰特点：多呈毛刺状，作用时间短。

解决方法：两次采样、多次采样，完全一致方为有效。

2.开关量信号输出抗干扰措施

惯性大的输出设备（如各类电磁执行机构），对毛刺干扰有一定的耐受能力。

惯性小的设备（如通讯口），耐受能力小，需要输出抗干扰。

解决方案：重复输出统一数据，重复中期尽可能短，外设阶受到干扰信号，还来不及做出反应，一个正确的输出信息又来到了。

6.6.3 指令冗余技术

解决方案：在关键地方插入单字节指令（NOP)，这就是指令冗余。

6.6.4 软件陷阱技术

什么是软件陷阱：就是一条引导指令，强行将捕获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。

软件陷阱的实现：无条件转移指令

软件陷阱的位置（1）未使用的中间向量区（2）未使用的大片ROM区3）表格（4）程序区

网络拓扑结构

星形、环形、总线型、树形。

1.网络拓扑结构

（1）星形结构：结构：中心结点是主结点，它接受各分散结点的信息再转发给相应结点，具有中继交换和数据处理功能。

特点：：①网络结构简单，便于控制和管理，建网容易；

②网络延迟时间短，传输错误率较低；

③网络可靠性较低，一旦中央结点出现故障将导致全网瘫痪；

④网络资源大部分在外围点上，相互结点必须经过中央结点才能转发信息；

⑤通讯电路都是专用线路，利用率不高，故网络成本较高。

（2）环形结构：：结构：各结点通过环接口连于一条首尾相连的闭合环形通信线路中，环网中，数据按事先规定好的方向从一个结点单向传送到另一结点。

特点：①信息流在网络中是沿固定的方向流动，故两个结点之间仅有唯一的通路，简化了路径选择控制； ②环路中每个结点的收发信息均由环接口控制，因此控制软件较简单；

③环路中，当某结点故障时，可采用旁路环的方法，提高了可靠性；

④环结构其结点数的增加将影响信息的传输效率，故扩展受到一定的限制。

（3）总线形：；结构：个结点经其接口，通过一条或几条通讯线路与公共总线连接。其任何结点的信息都可以沿着总线传输，并且能被任一结点接收。由于信息传输方向是从发送结点向两端扩散，因此又称为广播式网络。特点：①结构简单灵活，扩展方便；

②可靠性高，网络响应速度快；

③共享资源能力强，便于广播式工作；

④设备少，价格低，安装和使用方便；

⑤由于所有结点共用一条总线，因此总线上传送的信息容易发生冲突和碰撞，故不易用在实时性要求高的场合。

（4）树形：：结构：分层结构，适用于分级管理和控制系统。

特点：①通讯线路总长度较短，连网成本低，易于扩展，但结构较星形复杂；

②网络中除叶结点外，任一结点或连线的故障均影响其所在支路网络的正常工作。

介质访问控制技术

什么介质访问控制?

各结点通过公共通道传输信息，因此存在如何合理分配信道的问题，访问控制方式的功能是合理解决信道的分配。

（1）冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）——适用于总线形

工作原理

当某一结点要发送信息时，首先要侦听网络中有无其它结点正在发送信息，若没有则立即发送；否则，等待一段时间，直至信道空闲，开始发送。

确定等待时间的方法

①当某结点检测到信道被占用后，继续检测，发现空闲，立即发送；

②当某点检测到信道被占用后就延迟一个随机时间，然后再检测。重复这一过程，直到信道空闲，开始发送。

（2）令牌环——适用于环网

令牌的定义

是控制标志，网中只设一张令牌，并依次沿各结点传送。

（3）令牌总线——适用于总线形式

原理：把总线形传输介质的各个结点形成一个逻辑环，即人为地给各个规定一个顺序。控制方式类似于令牌环。.差错控制技术

改善信道的点性能，使误码率降低

（1）奇偶校验

（2）循环冗余校验——CRC校验

（3）纠错方式3种：重发纠错，自动纠错，混合纠错

分布式控制系统

答：分布式控制系统就是指综合了计算机技术、控制技术、CRT显示技术、通信技术，集中了连续控制、批量控制、逻辑顺序控制、数据采集等功能，为用户实现过程控制自动化与信息管理想结合的管控一体化的综合集成系统。什么叫现场总线

现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场仪表或现场设备互连的通信网络。

现场总线的体系结构主要表现以下6个方面：

（1）现场通信网络（2）现场设备互连（3）互操作性（4）分散功能块（50通信线供电

（6）开放式互连网络

OPC OPC是用于过程控制的对象链接嵌入技术，OPC采用客户/服务层结构想下层提供接口，时信息进入OPC服务器，向上层提供接口，实现向上互联。

系统集成：

按系统整体性原理，将原来没有联系或联系不紧密的元素组成为具有一定功能的，满足目标、相互联系、彼此协调工作的新系统的过程、技术与科学而引出的系统集成工程。

第五篇：计算机控制技术总结

计算机控制技术总结

5.17去了东区做完了两个实验，计算机控制技术这门课算是落下了帷幕。这门课虽然结束了，但这门课里面所讲述的内容，对我们以后的工作将是意义深远。上学期我们学习了自动控制技术，但是这门课更多的是包含了自动控制技术里的理论知识和一些定理的推算证明，此外也涉及到了电子技术、计算机应用技术，这是一门以计算机为控制核心的学科。如今计算机控制系统已成为当今自动控制的主流系统，已逐步取代传统的模拟检测、调节、显示、记录、控制等仪器设备和很大部分人工操作管理，并且可以采用较复杂的计算机方法和处理方法，是受控对象的动态过程按规定方式和技术要求运行，完成各种过程控制、操作管理等任务。

这本书我们一共学习了7章，下面我将一章一章的进行总结。

第一章 绪论

（1）计算机控制系统就是有各种各样的计算机参与控制的一类控制系统

（2）计算机控制系统组成：由计算机、外部设备、操作台、输入通道、输出通道、检测装置、执行机构、被控对象以及相应的软件

（3）计算机控制系统分类：计算机操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督计算机控制系统、计算积分及控制系统、离散控制系统

（4）计算机控制系统信号的采样与恢复

（5）计算机控制系统发展趋势

第二章 Z变换及Z传递函数

（1）Z变换的定义

时域（2）

f*(t)f(kT)(tkT)k0

F*sfkTeskT

k0

s 域



Z[f(t)]Z[f*(t)]F(z)f(kT)zkZ域

k0

（3）求Z变换方法：级数求和法、部分分式法

（4）常用信号Z的变换（P19-20），常用Z变化表（P27）

（5）z 变换的基本定理：线性定理、滞后定理、超前定理、终值定理、卷积和定理、求和定理、初值定理、位移定理、微分定理

（6）求Z反变换：长除法、部分分式法、留数计算法

（7）广义Z变换：超前情况、滞后情况

（8）Z传递函数的求法：用拉氏反变换求脉冲过渡函数，将g(t)按采样周期T离散化，得g(kT)，应用定义求出Z传递函数

第三章 计算机控制系统的分析

（1）离散系统稳定的充分必要条件是：闭环Z传递函数的全部极点应位于Z平面的单位圆内。

（2）Routh稳定性准则在离散系统的应用（P41）

z或 z（3）被控变量进入新稳态值附近±5%或±3%的范围内就可以表明过渡过程已经结束

第四章 计算机控制系统的离散化设计

（1）最少拍系统设计的基本原则:1对于特定的参考输入信号，到达稳态后，系统

在采样时刻精确实现对输入的跟踪。2系统以最快速度达到稳态。3D(z)应是物理可实现的。4闭环系统应是稳定的。

(2)三个假设条件:1G(z)在单位圆上和圆外无极点，（1，j0）点除外；2 G(z)在单位圆上和圆外无零点；3 G0(s)中不含纯滞后，q是T的整数倍。

(3)避免发生D(z)与G(z)的不稳定零极点对消，应满足如下稳定性条件: 1．We(z)的零点应包含G(z)中全部不稳定的极点。2．G(z)在单位圆上或圆的零点应全部包含在希望闭环Z传递函数W(z)的零点中。3．如果G(z)中含有纯滞后的环节即z-N（N为整数），则G(z)分子中的z-1因子应全部包含在W(z)分子中，这会使系统过渡过程时间延长。

第五章 计算机控制系统的模拟化设计

(1)模拟控制器的离散化方法：冲击不变法，加零阶保持器的Z变换法，差分变化法，双线性变换法，频率预畸双线性变换法，零、极点匹配法

（2）数字PID控制算法：位置式、增量式

（3）算法改进：积分分离PID算法，不完全微分PID算法，微分先行PID算法，带死区PID算法，抗积分饱和PID算法

（4）参数调定：试凑法

第八章 复杂控制规律系统设计

（1）Smith预估控制的基本原理：引入预估补偿器，使得补偿 以后的闭环系统的特征方程中不包含纯滞后特性。

(2)纯滞后补偿控制的数字控制算法步骤:① 计算反馈回路的偏差② 计算纯滞后补偿器的输出③计算偏差④计算控制器的输出

（3）纯滞后补偿控制系统的典型应用:减温器温度纯滞后补偿控制,精馏塔的温度纯滞后补偿控制

（4）串级控制系统控制原理: 单回路负反馈控制。

（5）串级控制系统的设计原则:系统中的主要扰动应该包含在副控回路之中, 副控回路中应该尽量包含积分环节

（6）串级控制系统基本概念:主调节回路用于保证控制精度，系统中起“细调 ”作用，主调节器一般采用 PID 控制器。副调节回路用于克服主要干扰，系统中起“粗调 ”作用，副调节器一般采用 P或PI 控制器。

第十二章 计算机控制系统设计与实现

(1)计算机控制系统设计原则:1．系统应具有优良的操作性能2．通用性好、便于扩充3．可靠性高4．实时性好5．设计周期要短，价格要便宜

(2)计算机控制系统设计步骤:

1．研究被控对象、确定控制任务

2．确定系统整体方案

3．建立数学模型，确定控制算法

4．硬件的设计

5．软件的设计

6．系统仿真与调试

7．现场安装调试

(3)干扰的抑制方法:1接地方式2．屏蔽技术3．隔离技术4．串模干扰的抑制5．共模干扰的抑制6．电源噪声的抑制7．提高软件可靠性

由于上课时间有限，自己学习能力还有待于加强，关于这门课以后还需要我们多花点时间去多翻翻书。以后如有机会到计算机类软硬件公司、电子设备公司、各类企事业单位等从事有关控制系统的硬件开发、技术支持等工作，都会用到这门课。尽管这是一门考查课，但我们不能放松。否则一旦踏上工作岗位会有“书到用时方很少” 的悔感，那是我们就后悔也莫及了，所以一定要在毕业之前掌握好各门专业课。最后真心要感谢叶树霞老师，不仅是教了我们这门课，更多的是一种敬佩。我们上课的时候，由于一部分无心学习的同学，教室里吵杂。但是老师总是会把该讲的都讲到，不会因为某些同学不想学就不教，教学严谨，认真负责。