计算机控制技术复习提纲一、绪论
?基本概念
?闭环控制系统、开环控制系统
?控制点、检测点、控制回路
?采样周期、控制周期
?DAS、DDC、SCC、DCS、FCS、CIMS、CIPS
?计算机控制系统的组成与工作过程
?测量、计算、控制、管理
?采样周期≤控制周期
?计算机控制系统的组成
?硬件、软件
?硬件
?主机、外设、通道、接口、人机界面、通信接口、RTC、
自动化仪表
?软件
?系统软件、应用软件
?计算机控制系统的分类(分类方法不同、类别不同)
?按控制方案、系统构成、形态等分类：
?数据采集系统DAS
?直接数字控制系统DDC
?计算机监督控制系统SCC
?集散控制系统DCS
?现场总线控制系统FCS，主流现场总线
?工业过程计算机集成制造系统CIMS/CIPS
?DDC、DCS的特点
?DCS的优点
?FCS的优点，典型现场总线
?计算机控制系统的发展趋势*
二、计算机控制系统总线技术
?基本概念
?总线、接口、内总线、外总线、串行总线、并行总线、非平衡电
气特性、平衡电气特性
?微机系统常用内总线和外总线
?ISA、PCI、RS-232、RS-422、RS-485、USB、IEEE488
?ISA/PCI的主要性能指标
?寻址空间、最大数据传输率，译码电路设计……
?CompactPCI:
?特点：紧凑式，欧式连接器，热插拔
?PCIe:
?特点：串行、高速、点对点、×4 … ×32
?RS-232性能特点
?距离、速率、电气特性、抗扰能力
?全双工
?L<15m
?RS-422性能特点
?距离、速率、电气特性、节点数、抗扰能力
?全双工
?L<1200m
?RS-485性能特点
?距离、速率、电气特性、节点数、抗扰能力
?半双工
?L<1200
?为何RS-422/RS485具有更强的抗扰能力？
?平衡传输（差分传输）……
?RS-485网络的地址分配有何要求
?唯一
?RS-422转为RS485？
?Rx+ T x+ →DATA+
?Rx- Tx- →DATA-
三、过程输入输出通道接口技术
?基本概念
?离散信号、连续信号、模拟信号、采样、保持、量化、采样/保持
器、零阶保持器、模拟开关、过程通道、模拟量输入通道、模拟
输出通道、开关量输入通道、开关量输出通道、干接点、湿接点、
串模干扰、共模干扰
?模拟量输入通道
?单极性、双极性、差动输入、单端输入
?技术指标，组成和接口技术、A/D采集程序设计
?模拟量输入通道
?信号内阻、模拟开关内阻、输入阻抗之间的关系
?变送器为何使用4-20mA电流传输而不用电压到A/D？
?模拟量输出通道
?D/A转换器的主要技术指标，D/A是零阶保持器？
?AO通道组成和接口技术、D/A输出程序设计
?I/O通道
?光电耦合器的特点、种类
?光电耦合器的抗扰机理和作用
?I/O通道的组成
?V/I转换
?为何计控系统多使用电流传输
?常用V/I转换电路*
?常用I/V转换电路*
?计控系统抗扰技术与可靠性设计
?干扰分类
?按根源分：放电噪声、高频振荡噪声、浪涌噪声
?按传导方式分：串模、共模
?按波形性质分
?计控系统抗扰技术与可靠性设计
?抗串模干扰的硬件措施
?滤波电路：有源滤波电路、无源滤波电路
?低通、高通、带通、带阻
?双积分A/D
?双绞线
?前置放大
?计控系统抗扰技术与可靠性设计
?抗共模干扰的硬件措施
?隔离：光电，变压器隔离
?浮空
?平衡对称输入，仪表放大器
?良好接地
?抗扰软件措施
?参考数字滤波
四、滤波、标度换算、字长选择
?基本概念
?数字滤波、标度变换、工程量、字长
?数字滤波的优点
?常用数字滤波特点、适用场合
?低通滤波器
?程序判断滤波
?中值滤波
?算数平均值滤波
?加权平均值滤波
?滑动平均值滤波
?工程量（标度变换）转换公司及应用
?线性标度变换
?非线性标度变换
?字长选择
?A/D字长选择
?D/A字长选择
?结合常用的A/D和D/A
五、计算机控制系统的控制规律
?对象典型环节
?比例环节、积分环节、惯性环节、纯滞后环节
?被控对象性能指标
?静态性能指标：稳态误差
?动态性能指标：超调量、调节时间、峰值时间、衰减比、振荡次
数
?综合性能指标*：积分性能指标，末值型指标，复合型指标
?对象特性对控制性能的影响
?对象特性（扰动通道、控制通道）
?放大系数（比例系数）
?惯性时间常数
?纯滞后时间
?对象特性对控制性能的影响
?放大系数（比例系数）对控制性能的影响
?惯性时间常数对控制性能的影响
?纯滞后时间对控制性能的影响
?数字控制器的导出方法
?双线性变换、前向差分、后向差分→位置/增量型算式
?微分方程→位置/增量型算式
?D(s)、D(z) →位置/增量型算式
?PID控制规律
?P、I、D、PI、PD、PID作用及其阶跃响应
?PID控制规律中KP、TI、Td对控制系统性能的影响
?数字PID
?位置型算式及其特点
?增量型算式及其特点
?引申：可以根据微分方程、S传函、Z传函或系统方框图等推导各
类数字算式
?计算机实现步骤
?KP、TI、Td对控制系统性能的影响
?数字PID
?数字PID算法的改进
?抗积分饱和
?积分分离
?积分限幅
?不完全微分PID算法
?算式推导
?优点
?阶跃响应曲线
?数字PID
?微分先行PID
?算式推导
?特点及使用场合
?带死区的PID控制算法
?特点及作用
?PID参数整定
?PID控制参数对系统性能的影响
? 控制规律的选择： ? 即P 、PI 、PID 及复杂规律的选择 ? 根据响应波形判断PID 参数的增加或减小 ? 采样周期的选择 ? 采样定理，由实际系统确定，经验法 ? 扩充临界比例度法整定PID 参数* ? 控制度、整定方法 ?
数字控制器离散化设计 ? 最小拍控制系统 ? 有纹波系统 ? 无纹波系统 ?
串级控制 ? 串级控制概念 ? 一个控制器的输出作为另一个控制器的给定值 ? 主回路、副回路 ? 克服扰动的机理 ? 副回路提前对扰动进行抑制 ? 增大等效放大系数、减小等效时间常数 ? 主、副回路采样周期的确定 ? 一般不等，二者可大可小、相差3倍以上为宜 ? 应将主要扰动因素包括在副回路 ?
前馈控制 ? 前馈控制概念 ? 对扰动量进行补偿的开环控制 ? 理论上：影响多少，补多少 ? 实际：不行 ? 静态前馈 ? 动态前馈 ? 前馈-反馈控制 ? 具有前馈控制和反馈控制的优点 ? 计算机实现步骤* ?
模糊控制 ? 基本概念 ? 模糊集合与运算、隶属函数、隶属度、论域、二维模糊控制器 ? 模糊关系 ? 自返性、对称性、传递性 ? 模糊矩阵 ? 交运算 并运算 ? 补运算 合成运算* ?
模糊控制器的组成 ? 模糊化接口、规则库、推理机、清晰化接口 ? 典型一、二维模糊控制器的结构
? 以系统的偏差、偏差变化率作为控制器的输入、控制量作为控制器的输出 ? 推理→模糊规则→控制表→查表
e ΦΦ和的确定
六、计算机控制系统的设计*
?设计步骤
?确定测控任务（需求分析）
?确定总体方案
?确控制算法
?主机选型设计（硬件配置）
?仪表选型设计
?硬件设计
?软件设计
?系统调试
?验收/归档