计算机控制技术复习资料

第一章

1．典型的工业生产过程分类及例子。

连续过程（液位控制系统）、离散过程（仓库的产品）、批量过程（数控机床）。

2．计算机控制系统的工作原理（三个实时的）。

实时数据采集、实时控制决策、实时控制输出。

3．实时、在线、离线的含义及关系。

实时：是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信号，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制失去也就意义。

在线：生产过程和计算机直接相连，并接受计算机控制的方式。

离线：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。

4．常用的计算机控制系统主机。

可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器。

5．计算机控制系统的典型形式有哪几种，分别属于离线还是在线。

离线：操作指导控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统

在线：直接数字控制系统、监督控制系统、综合自动化系统

6．DCS、FCS分别指的是什么。

DCS：集散控制系统（采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调）FCS：现场总线控制系统（“操作站---控制站---现场仪表”三层结构）

7．工控机硬件组成中系统支持板的功能。

①监控定时器；②电源掉电检测；③保护重要数据的后备存储器体；④实时日历时钟。

8．什么是总线、内部总线、外部总线，及常用的内、外部总线有哪些。

总线：一组信号线的集合，使计算机内部各部分之间以及不同的计算机之间建立信号联系，进行信息传送和通信。

内部总线：计算机内部功能模板之间进行通信的总线，他是构成完整的计算机系统的内部信息枢纽。（数据总线、地址总线、控制总线、电源总线）

外部总线：计算机和计算机之间或计算机与其他职能设备之间进行通信的连线。

（RS-232C、USB串行总线）

习题：1.1什么是计算机控制系统？工作原理？

计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。

①实时数据采集；②实时控制决策；③实时控制输出。

计算机控制系统原理图

1.2计算机系统由哪几个部分组成？画出框图。

由计算机和生产过程组成。

计算机控制系统的组成框图

1.3控制系统的典型形式有哪些？优缺点？

1.4实时、在线和离线的含义？

第二章

1．什么是端口，端口的分类。

端口：能被CPU直接访问的寄存器统称为端口。

①数据端口；②状态端口；③命令端口。

2．I/O端口编址的方式。

①统一编址；②独立编址。

3．译码的总体思想，I/O端口地址译码的两种方法，重点掌握开关选择译码。

I/O端口地址译码：一部分事高位地址线与CPU或总线的控制信号组合，经过译码电路产生一个片选信号去选择某个I/O接口芯片，从而实现接口芯片的偏见选择；另一部分是地位地址线直接连接到I/O接口芯片，经过接口芯片内部的地址译码电路选择接口电路的某个寄存器端口，实现接口芯片的片内寻址。

译码方法：①固定地址译码；②开关选择译码。

开关译码电路

4．数字量输入通道中输入调理电路，输出通道中输出驱动电路的功能及分类。

数字输入通道：接收外部装置或生产过程的状态信号。

输入调理电路：将外部开关量信号输入到计算机，将输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离的措施转换成计算机能够接收的逻辑信号。

①小功率输入调理电路；②大功率输入调理电路。

5．模拟量输入通道由哪几部分组成及各自功能。

模拟量输入通道结构图

6．什么是采样，采样保持器的作用，是否所有模拟量输入通道都需要采样保持器。

采样：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信号，转变在时刻0、2T、···、KT的一连串脉冲输出信号的过程。

采样保持器作用：孔径时间和孔径误差的消除。

不是，当被测信号变化缓慢时，若A/D转换器时间足够短，可以不加采样保持器。

7．什么是A/D、D/A转换，A/D、D/A转换器分辨率是怎么衡量或者说表达的。

A/D（模数转换）、D/A（数模转换）

分辨率：转换器能够转换的二进制数的位数，位数越多分辨率越高。

8．8位A/D转换器ADC0809和12位A/D转换器AD574的工作过程和控制逻辑。

8位时：

①8通道模拟开关及通道选择逻辑

该部分的功能是实现8选1的操作，通道选择信号C、B、A；

②8位A/D转换器

8位A/D转换器对选送到输入端的信号V1进行转换，转换的结果D存入三态输出锁存缓冲器；

③三态输出锁存缓冲器

该部分用于存放转换结果D，输出允许信号OE为高电平时，D由DO7~DO0上输出；OE为低电平输入时，数据输出线DO7~DO0为高阻态。

12位时：

①12位A/D转换器

12位A/D转换器的模拟输入可以是单极性的也可以是双极性的。

②三态输出锁存缓冲器

该缓冲器用于存放12位转换结果D。D的输出方式有两种，引脚12/8=1时，D的D11~D0并行输出，12/8=0时，D的高8位D11~D4与低4位D3~D0分时输出。

③控制逻辑

控制逻辑的任务包含：启动转换、控制转换过程和控制转换结果D的输出。

9．模拟量输出通道由哪几部分组成及各自功能。

一个通道

多个通道

10．DAC0832和DAC1210的基本工作过程。

书上第49页到50页。

11．什么是串模干扰和共模干扰，各自的抑制方法是什么。

串模干扰：指叠加在被测信号上的干扰噪声。抑制：当串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低通滤波器来抑制；当低于被测频率时，采用高通滤波器；当在被测信号频率两侧时，采用带通滤波器。当尖峰串模干扰时，用双积分A/D转换器。

共模干扰：指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。抑制：①变压器隔离；②光电隔离；③浮地屏蔽；④采用仪表放大器提高共模抑制比。

12．长线传输干扰的抑制方法是什么。

①终端匹配；②始端匹配。

13．计算机控制系统中，有哪几种地线。

模拟地、数字地、安全地、系统地和交流地。

习题：2.6什么是采样过程、量化、孔径时间？

采样：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信号，转变在时刻0、2T、···、KT的一连串脉冲输出信号的过程。

量化：采用一组数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号。

2.7采样保持器作用？

2.9（不要求编程）

2.14

2.16

第三章

1．什么是数字控制，数字控制的基本原理，数字控制的方式，开环和闭环数字控制的基本组成。

所谓数字程序控制，就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制。

数字控制方式：①点位控制；②直线控制；③轮廓控制。

开环数字控制图

2．什么是逐点比较法插补。

所谓逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这点在给定轨迹的上方或下方，或是给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向。如果原来在给定轨迹的下方，下一步就向给定轨迹的上方走，如果原来在给定轨迹的里面，下一步就向给定轨迹的外面走，…。如此，走一步、看一看，比较一次，决定下一步走向，以便逼近给定轨迹，即形成逐点比较插补。

3．逐点比较法直线插补的过程，掌握例3.1所示的直线插补计算和走步轨迹图，掌握直线

插补的高级程序编程。

走步轨迹图

程序：#include

#include

int main(void)

{

int fm=0,xe,ye,xoy,Nxy,zf;

printf(“起点固定在坐标原点，请输入加工直线的终点坐标（先x后y，均

不为0，中间以空格隔开）：”);

scanf(“%d %d”,&xe,&ye) ;

Nxy=abs(xe)+abs(ye);

if(xe>0)

{

if(ye>0)

xoy=1;

else

xoy=4;

}

else

{

if(ye>0)

xoy=2;

else

xoy=3;

}

do

{

if(fm>=0)

{

if(xoy==1||xoy=4)

zf=1;

else

zf=2;

fm=fm-ye;

}

else

{

if(xoy==2||xoy==3)

zf=3;

else

zf=4;

fm=fm+xe;

}

zoubu(zf);

Nxy--;

}while(Nxy>0);

}

4．掌握例3.2所示的圆弧插补的计算和走步轨迹图。

书上第79页。

5．步进电机的工作原理，齿距角和步距角的计算。

工作原理：书上第87页。

齿踞角和步踞角：对于一个步进电机，如果它的转子的齿数为Z，它的齿距角θ为

θZ=2π／Z=360°/Z

而步进电机运行N拍可使转子转动一个齿距位置。

步进电机的步距角θ可以表示如下：

θ=θZ／N=360°/(NZ)

其中：N是步进电机工作拍数，Z是转子的齿数。

对于三相步进电机，若采用三拍方式，则它的步距角是

θ=360°/(3×4)=30°

对于转子有40个齿且采用三拍方式的步进电机而言，其步距角是

θ=360°/(3×40)=3°

6．步进电机的工作方式、通电波形。

工作方式：①步进电机单三拍工作方式；②步进电机的双三拍工作方式；③步进电机的三相六拍工作方式。

单三拍双三拍三相六拍

7．步进电机控制接口和输出字表。

步进电机控制接口示意图

正转：ADX1 ? ADX2 ?…?ADX6的顺序输出存储器中的控制字

反转：ADX6 ? ADX5 ?…?ADX1的顺序输出存储器中的控制字

习题：3.2、3.4.1、3.5、3.6、3.7、3.8

第四章

1．数字控制器的连续化设计步骤、离散化设计步骤。

2，采样周期的选择和哪些因素有关。

3，将D(s)离散化为D(z)的三种变换方法，掌握方法，不要求记公式。

4，知D(z)以后，如何得到计算机控制的输出序列u(k)。

5，PID控制中，比例系数、积分常数Ti、微分常数Td的大小与其作用强弱的关系。

6，数字PID位置型控制算法和增量型控制算法的优缺点。

7，数字PID控制器的积分项的4条改进措施、微分项的2条改进措施及其各自的适用条件。8，掌握积分分离的原理。

9．简易工程法整定PID参数的方法。

10，达林算法的振铃幅度的计算，一二阶系统是否都有振铃现象。

11，什么是串级控制，串级控制系统中主、副控制器的选型要求是什么。

12，前馈控制完全补偿的条件是什么，前馈和反馈相结合有什么好处。

13，模糊控制器的四个组成部分是什么，模糊决策的输出清晰化方法有哪几种。

习题：4.1-4.6、4.8、4.13、4.15

第五章不要求

第六章

1，什么是系统误差。

2，系统量化误差一般来源于哪些环节。

3，经常采用的软件抗干扰技术有哪些。

4，常用的数字滤波方法有哪些。

5，软件陷阱一般安排在什么地方。

第七章

1，监控组态软件的体系结构。

第八章

1，工业网络的常用拓扑结构，常用的介质访问控制技术。

2，通信中的差错控制技术。

3，什么DCS，DCS系统分成哪几级。

4，什么是现场总线，有哪几种典型的现场总线。