第一篇：计算机控制技术复习总结
第一章
1、计算机控制系统的在线方式和离线方式？
答：在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式；生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式。
2、实时的含义？（名词解释）
答：所谓实时，是指信号的输入、计算和输出都要在一定得时间范围内完成。
3、计算机控制系统的组成？
答：由工业控制机和生产过程组成。
4、计算机控制系统的典型形式？
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。
第二章
5、什么是接口？什么是过程通道？
答：接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁；
过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。
6、CPU与外设所交换的信息种类有哪些？
答：数据信息、控制信息、状态信息。
7、CPU与外设之间的传送方式有哪几种？
答：程序查询方式、中断控制方式、直接存储器存取方式。
8、l/O接口的编址方式及区别？
答：l/O映射方式，l/O地址和存储器地址在空间上是独立的，独立编址；
存储器映射方式，把l/O接口当做处理器一样处理，统一编址。
9、数字量输入接口与输出接口的作用？
答：输入接口起到缓冲输入数据的作用；输出接口起到锁存输出数据的作用。
10、A/D转换的种类和每种的特点？
答：逐次逼近式，转换时间短（几微秒～几百微秒），抗干扰能力差；
双斜积分式，转换时间长（几毫秒～几百毫秒），抗干扰能力强。
11、采样保持器的作用？
答：A/D转换过程中，保证模拟量不变化；A/D转换结束后，保证输入信号跟随模拟量
变化。
12、模拟量输出通道输出方式及其特点？（未完待续）
答：电压输出，电流输出，在过程控制中基本使用电流输出，稳定性强。
13、计算机抗干扰系统的三要素？抗干扰措施？干扰的传播途径？干扰的作用方式及抑制方法？答：有干扰源、干扰对象、传播途径；
硬件措施、软件措施、软硬件结合措施；
电场耦合、磁场耦合、公共阻抗耦合；
串模干扰，对来自空间电磁耦合所产生的串模干扰可采用双绞线作为信号线，也可
采用金属屏蔽线或屏蔽双绞线；
根据串模干扰的频率与被测信号的频率分布特性采用相应的滤波器；
当对称性交变串模干扰电压或尖峰形串模干扰成为主要干扰时选用双积分式A/D转
换器；
当被测信号与干扰信号的频谱相互交错时采用调制解调技术。
共模干扰，采用变压器隔离；光电隔离；浮地屏蔽；采用仪表放大器提高共模抑制比。长线传输，终端匹配；始端匹配。
14、接地系统抗干扰技术接地的目的？都有哪些地？
答：安全接地、工作接地；
模拟地、数字地、安全地、系统地。
15、软件抗干扰技术数字滤波技术的优缺点（与模拟滤波相比）？有哪些方法？各适合什么样的干扰？
答：优点①用程序实现，不用增加硬件设备，可靠性高，稳定性好；
②可对频率低的信号实现滤波；
③根据信号的不同，选择不同的滤波方法和滤波参数，具有灵活性和和方便性。缺点①比硬件滤波速度要慢；
方法①算术平均值法，适用于周期性的干扰；
②加权平均值法，适用于纯迟延较大的系统；
③中位值滤波法，适用于偶然的脉冲干扰；
④限幅滤波法，（未完）
⑤惯性滤波法，适用于高频及低频的干扰。
16、输入数字信号与输出数字信号的抗干扰措施？
答：输入数字信号，多次重复采集，直到连续两次或两次以上得到相同的采样值为止；输出数字信号，重复输出同一个数据。
第三章
17、什么叫系统误差？误差的特点？产生的原因？消除的方法？
答：⑴指相同条件下，经多次测量误差的数值保持恒定或按其某种已知规律变化；⑵在一定的测量条件下，误差的变化规律可以掌握，产生误差也是知道的；
⑶在系统测量输入通道中存在零点偏移和温度漂移，产生放大电路的增益误差及器
件参数的不稳定现象；
⑷①数字调零②自动校准。
第四章
18、位置式和增量式PID算法有什么优缺点？比例积分微分的作用？（未完）
答：位置式算法的当前一次输出与过去状态有关，计算时要对误差累加，计算机运算工
作量大，而且输出对应的是执行机构的实际位置，如果计算机出现故障会引起执行机构的位置大幅度变化；
增量式算法的控制器输出对应执行机构位置的变化量，计算机发生故障时影响范围
小，手动自动切换冲击小，算式中不需要累加。
19、数字PID控制器积分项和微分项的改进有哪几种方法？（要会做课后四题）
答：⑴①积分分离②抗积分饱和③梯形积分④消除积分不灵敏区。
⑵①不完全微分PID控制算法②微分先行PID控制算式。
20、最少拍控制器的局限性？
答：①最少拍控制器对典型输入的适应性差；
②最少拍控制器的可实现性问题；
③最少拍控制器的稳定性问题。
21、最少拍有纹波控制器的缺点和产生纹波的原因？
答：缺点，只保证在最少的几个采样周期后，系统响应在采样点时稳态误差为零，不能
保证任意两个采样点之间的稳态误差为零，系统输出有纹波存在。
原因，控制器的输出在若干拍后不为零或常值，而是振荡收敛的。
22、设计最少拍无纹波控制器的必要条件？
答：①r（t）＝1t，t≥NT时，y（t）＝常值；
②r（t）＝ t，t≥NT时，y（t）′＝常值；
③r（t）＝½t平方，t≥NT时，y（t）′′＝常值。
Gc（S）中必须含有足够的积分环节。
23、串级控制有什么优点？主副控制器如何选型？
答：优点①具有很强的抗干扰能力；
②克服对象纯滞后的影响，改善系统的控制性能；
③副回路是随动系统，把非线性对象包含在副回路中能适应操作条件和负荷的变化。选型，主控制器采用PID控制规律，副控制器采用PI控制规律。
24、前馈-反馈相结合有什么特点？
答：既能发挥前馈控制的抗扰动作用，又能保留反馈控制对偏差的控制作用。
第二篇：微型计算机控制技术复习总结
1.a/d转换器工作原理：A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。但在A/D转换前，输入到A/D转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。A/D转换后，输出的数字信号可以有8位、10位、12位和16位等。
2.D/A转换器工作原理D/A转换器输入的数字量是由二进制代码按数位组合起来表示的，任何一个n位的二进制数，均可用表达式
DATA=D020+D121+ D222+…… +Dn-12n-1来表示。其中Di=0或1(i=0,1…n-1)；20，21，…2n-1分别为对应数位的权。
在D/A转换中，要将数字量转换成模拟量，必须先把每一位代码按其“权”的大小转换成相应的模拟量，然后将各分量相加，其总和就是与数字量相应的模拟量，这就是D/A转换的基本原理。
3.光电隔离器工作原理作用;由GaAs红外发光二极管和光敏三极管组成，当发光二极管有正向电流通过时，即产生红外光，光敏三极管接受光照后导通。而当该电流撤去时，发光二极管熄灭，三级管随即截止，利用这种特性即可达到开关控制的目的。由于该器件是通过电-气-电的转换来实现对输出设备进行控制，它在过程通道中实现了输入和输出在电气上的完全隔离，从而起到隔离作用。4双向可控硅原理；1.可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。
由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。
5，锁存器的功能；锁存器(Latch)是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，它们可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态。锁存，就是把信号暂存以维持某种电平状态。锁存器的最主要作用是缓存，其次完成高速的控制其与慢速的外设的不同步问题，再其次是解决驱动的问题，最后是解决一个 I/O 口既能输出也能输入的问题。
6，多路开关和反多路开关灯的作用及特点；多路开关（把多个模拟量参数分时的接通，常用于多路参数共用于一台A/D转换器的系统，即完成多到一的转换）反多路开关（把经计算机处理，且由D/A转换器转换成的模拟信号按照一定的顺序输出到不同的控制回路中，即完成一到多的转换）特点答：半导体多路开关的特点是：
（1采用标准的双列直插式结构，尺寸小，便于安排 2 直接与TTL（或CMOS）电平相兼容3 内部带有通道选择译码器，使用方便4 可采用正或负双极性输入5 转换速度快6 寿命长，无机械磨损7 接通电阻低一般小于100Ω，有的可达几欧姆8 断开电阻高，通常达到109Ω以上 7，多位LED显示器显示方法有哪两种？两种显示都需要解决的问题是什麽？ 怎样解决？
答：一种是动态显示【微型计算机定时对显示器件进行扫描】，另一种是静态显示【微型计算机一次输出显示模型后，保持该显示结果】。两种显示方式都需要解决的问题是将待显示的字符变成LED显示码，即译码。可以用硬件译码器实现，也可以用软件程序完成。
8，LCD显示屏驱动方式：直接驱动和多极驱动
9，共阴共阳LED数码管：共阴数码DIN段码SEGA-SEGG位选码DIG7-DIG0；段选码到8155A口，位选码到8155B口。
10，电机的转速控制：直流电机调速原理，通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值来控制电机速度。
11步进电机的运转控制：步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收
到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转
是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机的转子上没有绕组，而是由40个矩形小齿均匀分布在圆周上，相邻之间的夹角为9°，当某组绕
组通电时，对应的磁极就会产生磁场，并与转子形成磁路，若此时定子的小齿与转子的小齿没有对
齐，则在磁场的作用下，转子转动一定的角度，使转子齿和定子齿对齐，由此可见，错齿是促进步
进电机旋转的根本原因。.12.步进电机定位精度控制：控制步进电机步数。步进电机变速控制：改变控制方法，均匀改变脉
冲时间间隔，采用定时器
13.DDC和SCC系统工作原理如何？它们之间有何区别和联系？直接数字控制系统(DDC系统)：系统
就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与
设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。DDC系统是闭环系统，是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。计算机监督控制
系统(SCC系统)：SCC系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是
代替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且
还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与
发展
13.ADC0809转换原理：含8位AD转换器、8路多路开关以及与微型计算机兼容的控制逻辑的CMOS
组件，AD转换器内部有一个高阻抗斩波稳定比较器，一个带模拟开关树组的256电阻分压器，以
及一个逐次逼近型寄存器，8路的模拟开关的通断由地址锁存器和译码器控制，可以在8个通道中
任意访问一个单边的模拟信号。EOC：转换结束信号，当AD转换结束后，发出一个正脉冲，表示
AD转换完毕，此信号可用作AD转换是否结束的检测信号，或向CPU申请中断的信号。
14.PID控制：根据偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)进行控制，是控制系统中应用最为广泛的一
种控制规律。
比例控制的作用：能迅速反应误差,从而减小误差,但比例控制不能消除稳态误差,Kp的加大，会引
起系统的不稳定。
积分控制的作用：只要系统存在误差，积分控制作用就不断的积累，输出控制量以消除误差，只要
有足够的时间，积分控制将能完全消除误差，积分作用太强会使系统超调加大，甚至使系统出现振
荡。
微分控制的作用：可以艰险超调量，克服振荡，使系统的稳定性提高，同时加快系统的动态响应速
度，减小调整时间，改善系统的动态性能。
15．常用的数字滤波器有哪几种，各自的优缺点
程序判断滤波 ：detE确定不太灵活，因为不能根据现场的情况不断更换新值，不能反映采样点数
大于3的各采样值受干扰的情况
中值滤波 ：对于克服偶然因素引起的波动干扰，或者采样器本身的不稳定所引起的脉动干扰较为
有效 只适用于物理变化相对较缓慢的工作场合算数平均值滤波 ：对电压、流量等周期脉动的参数采样值进行平滑加工，所测数据相对稳定。不
适宜用于克服随机（脉冲性）干扰
加权平均值滤波：可以根据需要突出信号的某一部分，抑制信号的另以部分。
滑动平均值滤波：对周期性干扰有良好的抑制作用平滑度高灵敏度低，对偶然出现的脉冲性干扰抑
制作用差，很难消除由于脉冲干扰引起的采样值的误差，因此不适用于脉冲干扰比较严重的场合低通滤波：可以消除高频干扰对测量精度的影响
复合数字滤波：可用于既有脉动干扰又有脉冲干扰的环境
16.量程自动转换： 为了放大不同的信号，减少硬件设备，已经研制出可编程增益放大器，简称
PGA,它是一种通用性很强的放大器其放大倍数可以根据需要用程序进行控制，采用这种放大器，可通过程序调节放大倍数，使A/D转换器满量程信号达到均一化，因而大大提高测量精度
可编程自动放大器有两种：组合型PGA 集成PGA
17．.DAC0832的结构组成及每部分功能：具有两级输入数据缓冲器和一个R-2R T型电阻网络。
在使用时可以通过对控制管脚的不同设置而决定是采用双缓冲、单缓冲、直通。D7-D0：数据输
入线，TLL电平，D7最高位。ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。CS：片选
信号输入线，低电平有效。WR1：为输入寄存器的写选通信号。当WR1为低电平时，将输入
数据传送到输入锁存器；当WR1为高电平时，输入锁存器中的数据被锁存；只有当ILE为高
电平时且CS和WR1同时为低电平时，方能将锁存器中的数据进行更新。XFER：数据传送控
制信号输入线，低电平有效；该信号和WR2信号联合使用构成第二级输入锁存控制。WR2：
为DAC寄存器写选通输入线，低电平有效。该信号与XFER信号配合，可使锁存器中的数据
传送到DAC寄存器中进行转换。Iout1:DAC电流输出1。当输入全为1时Iout1最大，输入
全为0时，为最小值。Iout2:DAC 电流输出2。其值与Iout1之和为一常数，采用单极性输
入时，Iout2常常接地。Rfb:反馈信号输入线,为外部运算放大器提供一个反馈电压。VCC:电
源输入线(+5v~+15v)。VREF:参考电压输入线(-10v~+10v)，要求外接一精密电板。AGND:
模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地；DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好，一般情况下，这两种地最后终有一点连在一起，以提高抗干扰的能力。
18.按键处理方式：按键的确认：通过检测电平状态（高或低），便可确认按键是否已被按下。
重键和连击的处理：通常是单键按下有效，多键同时按下无效的原则（若系统设有复合键，应该另当别论），为排除重建的影响，编制程序时，可以将键的释放作为按键的结束，等键
释放点评后再转去执行相应的功能程序，以防止一次击键多次执行的错误发生。按键防抖动
技术：为了使CPU对一次按键动作只确认一次，必须排除抖动的影响（硬件防抖技术：滤波
防抖电路、双稳态防抖电路；软件防抖动）
19.数字滤波几种方法的特点及区别：1程序判断滤波（根据生产经验，确定出相邻两次采样
信号之间可能出现的最大偏差△Y，若超过此偏差值，则表明该输入信号是干扰信号，应该
去掉，若小于此偏差值，则可将该信号作为本次采样值，分为限幅滤波和限速滤波）、2算
术平均值滤波（把一个采样周期内的N次采样值相加，然后再把所得的和除以采样次数N，得到该周期的采样值，为了提高计数精度，采用3字点浮点运算）、3加权平均值滤波（将
各采样值取不同的比例，然后再相加，一般采样次数越靠后，取得比例越大，这样可以增加
新的采样值在平均值中所占的比例，可以根据需要突出信号的某一部分来抑制信号的另一部
分）、4滑动平均值滤波（即先在RAM中建立一个数据缓冲区，依顺序存放N个采样数据，每采进一个新数据，就将最早采集的那个数据丢掉，而后求包括新数据在内的N个数据的算
术平均值或加权平均值，这样，每进行一次采样，就可计算出一个新的平均值，从而加快了
数据处理的速度）、5RC低通数字滤波（仿照模拟系统RC低通滤波器的方法，用数字形式
实现低通滤波）、6复合数字滤波（为提高滤波效果，把两种或两种以上有不同功能的数字
滤波器组合起来。算术和加权只能对周期性的脉冲采样值进行平滑加工，对于随机的脉冲干
扰，无法消除，复合数字把采样值先按从大到小的顺序排列起来，然后将最大值和最小值去
掉，再把余下的部分求和并取平均值）。
第三篇：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)(tkT)k0
F*sfkTeskT
k0
s 域
Z[f(t)]Z[f*(t)]F(z)f(kT)zkZ域
k0
（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。
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
《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
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