计算机控制系统复习笔记

选择填空：

1 计算机控制系统由工业控制计算机主体（包括硬件、软件与网络结构）及其输入输出通道和被控对象（工业生产对象（被控对象、工业自动化仪表））。两大部分组成。自动控制系统的基本功能是信号的传递、处理和比较，分为开环控制系统和闭环控制系统两种。

2 计算机控制系统的分类：数据采集系统（DAS）、直接数字控制系统（DDC）、监督控制系统（SCC）、集散控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）、工业过程计算机集成制造系统（流程CIMS）、网络控制系统（NCS）。

1内部总线：（1）STD总线（2）PCI总线：（3）PC104总线

2 外部总线: IEEE-488总线

3无论是RS-232还是RS-485，均可采用串行异步收发数据格式。

连接握手：是指发送者在发送一个数据块之前使用一个特定的握手信号来引起接收者的注意，表明要发送数据，接收者则通过握手信号回应发送者，说明它已经做好了接收数据的准备。连接握手可以通

5 LED显示器的驱动方式：静态驱动和时分割驱动；LED显示器的扫描方式：动态和静态。

6 采样定理：由采样信号完全无失真地恢复原信号的条件是采样速度要满足：

,其中：，为采样角速度；T为采样周期；为原信号频谱中最高角频率；为的各种信号分量中最小的时间常数。

7 模拟开关

（1）CD4051为单端8通道低价格模拟开关，引脚如图4-10所示。

（2）CD4052：低成本差动4通道模拟开关，引脚如图4-12所示，真值表如表4-3所示。

其中X、Y分别为X组和Y组的公共端。

（3）32通道模拟量输入电路设计实例:8 模拟量输入通道

转换器工作原理：

量化：是用有限字长的一组数码和二进制数码去整量化或逼近时间离散幅值连续的采样信号。

对n位字长的A/D转换器，若满度（满量程）输入的模拟量值表示为FSR，则量化单位q由下式确定q=FSR/。假设满度输入电压为5V，现用12位的A/D转换器进行转换，有：q=5V/=5V/4096≈1.22mV

显然，对同一个FSR的值，A/D转换器的位数越多，q所代表的量值就越小。

编码：（1）单极性编码

最常用的单极性编码形式是二进制数码。在这种编码中，数字量是用加权和来表示的：

式中是0或是1取决于相应数位的值是0或是1；

（2

①符号-数值码②偏移二进制码③补码表示法

A/D转换器的技术指标

1．分辨率

如8位、10

映。所以，n

分辨率

2

1.0~200μs。

0.05%/%ΔUs时，其含义是电源电压

Us的1%时，相当于引入0.05%的模拟输入值的变化。

9模拟量输出通道

组成：

两种基本结构形式：一个通道设置一片D/A转换器，多个通道共用一片D/A转换器

技术指标：

1．分辨率：含义与A/D转换器相同。

2．稳定时间：指D/A转换器中代码有满度值的变化时，其输出达到稳定（一般稳定到与±1/2最低位值相当的模拟量范围内）所需的时间。一般为几十毫秒到几微秒。

3．输出电平：不同型号的D/A转换器的输出电平相差较大，一般为5~10V，也有一些高压输出型的为24~30V。还有一些电流输出型，低的为20mA，高的可达3A。

4．输入编码：如二进制、BCD码、双极性时的符号-数值码、补码、偏移二进制码等。必要时可在D/A转换前用计算机进行代码转换。

10 电流/电压转换：变送器的输出信号为电流信号时，要转化成可被单片机系统处理的电压信号用。

11 干扰的类型按其产生的原因、噪声传导模式和噪声波形的性质的不同进行划分。

1．按干扰产生的原因分类：（1）放电干扰（2）高频振荡干扰（3）浪涌干扰

2．按干扰传导模式分类：串模干扰、共模干扰。

3．按干扰波形及其性质分类：持续正弦波、偶发脉冲电压波形、脉冲序列

12 抗扰：

硬件措施：

软件措施：

1．数字信号输入输出中的软件抗干扰措施

（1）数字信号的输入方法：干扰信号多呈毛刺状，作用时间短，利用这一特点，在采集某一数字信号时，可多次重复采样，直到连续两次或两次以上采集结果完全一致方为有效。

（2）数字信号输出方法：重复输出同一个数据

均，得到的有效采样值即可投入使用。

一般来说，对于变化较缓慢的参数如温度，选用程序判断滤波以及一阶滞后滤波方法比较好，而对于变化比较快的脉冲参数，如压力、流量等，则可选用算术平均和加权平均滤波方法，特别是加权平均滤波比算术平均滤波更好。对于要求比较高的系统可选用复合滤波方法。另一方面，在算术平均滤波和加权平均滤波中，其滤波效果与所选择的采样次数有关，越大，则效果越好，但花费的时间也越长。

16 现场总线

计算简答分析

采样周期的选择应视具体对象而定，反应快的控制回路要求选用较短的采样周期T ，而反应缓慢的回路可以选用较长的。实际选用时，应注意：

（1）采样周期应比对象的时间常数小得多，否则采样信息无法反映瞬变过程。采样频率应远大于信号变化频率。按香农（Shannon）采样定理，为了不失真地复现信号的变化，采样频率至少应为有用信号最高频率的2倍，实际常选用4~10倍。

（2）采样周期的选择应注意系统主要干扰的频谱，特别是工业电网的干扰。一般希望它们有整倍数的关系，这对抑制在测量中出现的干扰和进行计算机数字滤波大为有益。

（3）当系统纯滞后占主导地位时，采样周期应按纯滞后大小选取，并尽可能使纯滞后时间接近或等于采样周期的整倍数。

实际上，用理论计算来确定采样周期存在一定的困难。如信号最高频率，噪声干扰源频率都不易确定。因此，一般按经验数据进行选用，然后在运行试验时进行修正。

4串级前馈，第二个串级作用

5 Smith 算法系数什么作用：

计算题：最小拍无纹波（改系数、拉氏变换表）