机电系统计算机控制复习资料.

第一章概论，讲述计算机控制系统的发展过程；计算机控制系统在日常生活和科学研究中的意义；计算机控制系统的组成及工作原理；计算机控制的特点、优点和问题；与模拟控制系统的不同之处；计算机控制系统的设计与实现问题以及计算机控制系统的性能指标。

1.计算机控制系统与连续模拟系统类似，主要的差别是用计算机系统取代了模拟控制器。

2.计算机系统主要包括：．A／D转换器，将连续模拟信号转换为断续的数字二进制信号，送入计算机；．D／A转换器，将计算机产生的数字指令信号转换为连续模拟信号(直流电压)并送给直流电机的放大部件；．数字计算机(包括硬件及相应软件)，实现信号的转换处理以及工作状态的逻辑管理，按给定的算法程序产生相应的控制指令。

3.计算机控制系统的控制过程可以归结为：．实时数据采集，即A/D变换器对反馈信号及指令信号的瞬时值进行检测和输入；．实时决策，即计算机按给定算法，依采集的信息进行控制行为的决策，生成控制指令；．实时控制，即D/A变换器根据决策结果，适时地向被控对象输出控制信号。

4.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。

5.自动控制，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。

6.计算机控制系统的特性系统规模有大有小系统类型多种多样系统造价有高有低计算机控制系统不断推陈出新7.按功能分类1)数据处理系统2)直接数字控制（DDC）3)监督控制（SCC）4)分散型控制5)现场总线控制系统按控制规律分类1)程序和顺序控制2)比例积分微分控制（PID）3)有限拍控制4)复杂控制5)智能控制按控制方式分类1)开环控制2)闭环控制9.计算机控制系统的结构和组成控制算法软件网络硬件11.硬件平台运算处理与存储部分：CPU，存储器（RAM，ROM，EPROM，FLASH-ROM，EEPROM以及磁盘等），时钟，中断，译码，总线驱动等。

输入输出接口部分：各种信号（模拟量，开关量，脉冲量等）的锁存、转换、滤波，调理和接线，以及串行通讯等。

机电一体化复习资料第一篇：机电一体化复习资料一.概论1.机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。

其包含的技术：（1）检测传感技术（2）信息处理技术（3）自动控制技术（4）伺服驱动技术（5）精密机械技术（6）系统总体技术2.机电一体化系统由机械系统（机构）信息处理技术（计算机）动力系统（动力源）传感检测系统（传感器）执行元件系统（如动力机）五个子系统组成。

3.伺服系统：全闭环（通过传感器直接检测目标运动进行反馈控制的系统）、半闭环、开环。

4.广义的接口功能有两种：一是变换调整；另一种是输入/输出。

5.（1）机电一体化系统设计的考虑方法通常有：机电互补法、融合法、组合法。

其目的是综合运用机械技术和微电子技术各自的特长设计出最佳的机电一体化系统（产品）。

（2）机电一体化系统的设计类型：开发性设计、适应性设计、变异性设计。

复习题：一.机电一体化系统有哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？1.控制器【控制（信息存储、处理、传送）】2.检测传感器【计测（信息收集与交换）】3.执行元件【驱动（操作）】4动力源【提供动力（能量）】5.机构【构造】二.工业三要素指的是什么？P7物质、能量和信息。

三.机电一体化必须具有以下三大目的功能1.变换（加工、处理）功能2.传递（移动、输送）功能3.存储（保持、和蓄、记录）功能。

第二章1.机电一体化系统的机械系统除要求其具有较高的精度外还应具有良好的动态响应特性。

就是说响应要快，稳定性要好。

2.机械系统一般由减速系统、丝杠螺母副、涡轮蜗杆副等各种线性传动部件以及连杆机构、凸轮机构等非线性传动部件、导向支撑部件、旋转支撑部件、轴系及机架或箱体等组成。

3.传动机构不断适应新的技术要求（1）精密化（2）高速化（3）小型轻量化。

4.根据丝杠和螺母相对运动的组合情况，基本传动形式有四种类型：（1）螺母固定、丝杠转动并移动（2）丝杠转动，螺母移动（应用最多）（3）螺母转动，丝杠移动（4）丝杠固定，螺母转动并移动。

第一章填空1、系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术的方法论。

2、随着微电子技术、软件技术及配套关联技术的发展，机械开始赋予了大脑的功能，逐渐走向了真正摆脱人干预的闭环自动控制，实现了以电代机、以软件代硬件、机电有机融合的机电一体化技术。

3、机电一体化的含义是“机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称”。

4、机电一体化的概念已不再局限于某一具体产品的范围，而是扩大到控制系统和被控制系统相结合的产品制造和过程控制的大系统，如柔性制造系统、计算机集成制造系统及各种工业过程控制系统。

5、机电一体化的目的是提高系统(产品)的附加值，即多功能、高效率、高可靠性、省材料省能源，并使产品结构向短小轻薄化方向发展，以满足人们生活的多样化和生产的省力化、自动化需求。

6、根据不同的使用目的，要求机电一体化系统能对输入的物质、能量和信息(即工业三大要素)进行某种处理。

7、机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸，具有“智能化”的特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质差别。

8、要从能量流、信息流及物质流的视角去分析机电一体化共性关键技术。

9、要从伺服控制系统稳、准、快的要求认识机电一体化共性关键技术。

10、构成机电一体化系统的要素或子系统之间必须能顺利地进行物质、能量和信息的传递与交换。

为此，各要素或各子系统连接处必须具备一定的“联系条件”，这些联系条件称为接口。

第三章机械系统部件的选择与设计1．丝杠螺母机构四种基本传动形式包括：螺母固定、丝杆转动并移动，丝杆固定、螺母转动并移动，丝杆转动、螺母移动和螺母转动、丝杆移动。

2. 滑动导轨副常见的截面形状有三角形、矩形、燕尾形和圆形。

3. 轴系(主轴)用标准滚动承轴的类型有向心轴承、向心推力轴承和推力轴承。

4. 在同步带传动中，带轮齿形有梯形齿形和圆弧齿形。

计算机控制系统复习要点计算机控制系统复习要点第一章自动控制系统：被控对象检测传感装置控制器控制器：模拟控制器数字控制器（计算机实现）计算机控制系统：采用了数字控制器的自动控制系统包括计算机（硬件软件和网络）和生产过程（被控对象检测传感器执行机构）文档收集自网络，仅用于个人学习计算机控制系统执行控制程序过程：实时数据采集实时计算实时控制实时管理计算机控制系统存在两种信号：模拟信号和数字信号需要用离散控制理论对计算机控制系统进行分析和设计计算机控制系统硬件：主机外部设备过程通道生产过程。

1操作指导控制系统（odc）2直接数字控制系统（ddc）：为闭环控制3计算机监督系统（scc）：被控对象给定值可变4集散控制系统(dcs):草果管理功能的集中和控制功能的分散。

5现场总线控制系统（fcs）：1,系统内各设备的信号传输实现了全数字化，提高了信号传输的速度，精度和距离，是系统的可靠性提高；2.实现了控制功能的彻底分散，把控制功能分散到各现场设备和仪表中，使现场设备和仪表成为具有综合功能的只能设备和仪表。

文档收集自网络，仅用于个人学习6工业过程计算机集成制造系统1.2.计算机控制系统性能系统稳定性，能空性，能观性，动态特性及稳态特性。

G（s）：控制通道Km：放大系数Tm：惯性时间常数T:滞后时间常数Gn（s）：扰动通道Kn:放大系数Tn 惯性时间常数T：滞后时间常数控制系统性能采用超调量阿尔法（a%）调节时间ts 稳态误差ess来表示Kn越小，ess越小，控制精度越高Km对性能无影响Tn加大超调量减小Tm越小系统反应越灵敏性能越好Tn对性能无影响。

T使超调量增大ts延长T越大控制性能越差第二章2.1输入输出过程通道概述过程通道起到了cpu和被控对象之间的信息传送和变换的桥梁作用。

过程通道包括：模拟量输入通道模拟量输出通道数字量输入通道数字量输出通道2.2模拟量输入通道（将模拟信号转换为数字信号）普遍采用共用程控放大器和A/D转换器的结构形式主要由：传感器信号调理单元多路转换开关程控放大器采样保持器A/D转换器和I/O 接口电路。

计算机过程控制系统一、 概念题（每小题 5 分，共 20 分）1、单位阶跃序列的z 变换：Y(z)= 1-z z2、最少拍系统：使系统的调节时间最短（使用最少几个采样周期就能完成过渡过程）的控制系统。

3、有限拍无纹波设计与有限拍有纹波设计唯一不同之处：有限拍无纹波要求G c （z ）的零点包含HG(z)的全部零点(有纹波：只要求包含HG(z)单位圆上/圆外零点)4、振铃现象：（虽然闭环系统输出较快地趋向于稳态值）数字调节器输出u(kT)以2T 为周期上下摆动。

二、计算题（每小题10 分，共30分）1. 1. 试求下列函数的z 变换:eatt f 5)(=2. 试求下列函数的z 反变换:(若用长除法,取前5项)F(z)=)5.0)(1(5.0--z z z1、 3．已知线性离散系统的状态方程:u(kT)0.81.2x(kT)6.017.02.1T)x(kT +⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=+ 判断其稳定性.由zI-F=(z-1.2)(z-0.6)-0.702.08.12=+-=z z得：Z=0.9+1.78 ∵|z|>1∴系统不稳定。

…………三、分析题。

（每小题 10分，共30分）1、 如何采用扩充临界比例度法整定PID 参数？ 步骤：⑴ 选合适的采样周期，调节器只用比例K p⑵ K p 由小到大直到出现等幅振荡，记下临界振荡周期T s 和此时临界振荡增益K s ⑶ 选择控制度模拟仪表数字调节器（计算机）控制度][min ][min 022⎰⎰∞∞=dt e dt e控制度=1.05 两者相等控制度=2.0 数字调节器要差一些⑷ 按 “扩充临界比例度法PID 参数计算公式”(P165表5.2)，选择T, K p , T i , T d 。

⑸ 投运并微调一下。

2、 采样周期过大、过小分别有什么不利影响？采样周期过大：信号的保真性下降，系统稳定性会变糟，快速性也自然会变坏。

采样周期过小：调节过程非线性加大。

机电一体化复习提纲1. 机械系统和微电子系统有机结合，从而产生新功能和新性能的新产品是机电一体化产品。

机电一体化系统的基本结构要素有机械本体、执行与驱动、检测传感器、信息处理、动力。

机电一体化系统中的机械系统通常由由传动机构、支承与导向机构、执行机构与机架等组成。

机电一体化系统的基本组成是能量流、物料流、信息流。

机电一体化系统的信息特征（微型化、嵌入式、实时性、分布化）、动力特征（结构分散化、功能智能化）、结构特征（模块化、简单化、高刚度、高精度）。

机电一体化的技术基础有机械设计与制造技术、微电子技术、传感器技术、软件技术、通信技术、驱动技术、自动控制技术、系统技术。

2. 机电一体化对机械系统的基本要求是（快、准、稳）：快速响应、高精度、良好的稳定性。

为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中常提出无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。

为达到上述要求，主要从a、采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件；b、缩短传动链，简化主传动系统的机械结构；c、提高传动与支撑刚度；d、选用最佳传动比，尽可能提高加速能力；e、缩小反向死区误差； f 、改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少振动、降低噪声这几个方面采取措施。

机电一体化系统中的机械系统通常由传动机构、支承与导向机构、执行机构与机架等几个部分组成。

3. 机电一体化系统中的传动系统应满足足够的刚度、惯性小、阻尼适中等性能要求。

为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中需满足无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比，为达到这些要求，主要采取①采用低摩擦阻力的传动部件和导向支撑部件②缩短传动链，简化传动系统的机械结构③提高传动与支撑刚度④选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减少到执行元件输出轴上的等效转动惯量，尽可能提高加速能力⑤缩小反向死区误差⑥改进支撑及架体的结构设计以提高刚性、减少震动、降低噪声。

4. 滚珠丝杠螺母副中滚珠循环装置有外循环，内循环。

《计算机控制技术》复习资料1一、填空题1、在计算机控制系统几种典型的应用中系统是开环的控制结构，系统是计算机用于工业过程控制最普遍的一种方式，系统能自动的改变给定值，使生产过程达到最优。

2、STD总线是一种规模最小，面向工业控制，设计周密的位系统总线，VME总线是1981年推出的第一代位工业开放标准总线。

3、D/A转换器的转换原理可以归纳为“按权展开，然后相加”，因此D/A转换器内部必须要有一个，以实现按权值分别进行D/A转换。

4、数控系统由输入装置、输出装置、和 4部分组成，其一般步骤是曲线分割、、。

5、PID控制中积分饱和会引起输出超调使系统不稳定，通常改进的方法有法、法和有限偏差法。

6、根据步进电机的结构分析可知，错齿是促使步进电机旋转的根本原因，改变步进电机的可以改变其运行方式；改变，可以控制步进电机的正、反转。

7、达林算法的目标是设计合适的数字控制器D(z)，使整个计算机控制系统等效的闭环传递函数期望为一个和相串联，并期望闭环系统的纯滞后时间等于被控对象的纯滞后时间。

8、在连续系统中，表示输入信号和输出信号关系的数学模型用和来描述；在离散系统中，则用、和离散状态空间表达式来描述。

二、简答题1、过程输入输出通道与主机交换的信息类型有哪些？2、画出数字量输入/输出通道的结构。

3、什么是共模干扰？抑制共模干扰的措施有哪些？4、振铃现象是怎样产生的？它有什么危害？应怎样克服？5、简述冗余技术及其分类。

答案一、填空题1、操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统；2、8、32；3、解码网络；4、控制器、插补器、插补计算、折线逼近；5、遇限削弱积分法、积分分离法；6、各相的通电方式或脉冲分配、通电顺序；7、纯滞后环节、一阶惯性环节（顺序可互换）；8、微分方程、传递函数、差分方程、脉冲传递函数。

二、简答题1、答：1）数据信息：反映生产现场的参数及状态的信息，包括数字量和模拟量。

2）状态信息：又叫应答信息、握手信息，反映过程通道的状态，如准备就绪信号等。

5控制系统序：计算机基础知识一、计算机常识（1）数字化编码数值、文字、符号、语音、图形、图像等统称数据，在计算机内部，都必须用数字化编码的形式被存储、加工和传送。

数字化编码的二要素:① 少量、简单的基本符号 ② 一定的组合规则用数字化编码以表示大量复杂多样的信息有计算机内部只使用两个基本点符号：１和０，符号个数最少，物理上容易实现，并与二值逻辑的真和假两个值对应，比较简单，且用二进制码表示数值数据运算规则简单。

（2）常用进位计数制及其相互转换•十进制数： 0～9 逢十进位 •二进制数： 0～1 逢二进位例：1101.101B 以B 结尾，表示二进制数 •十六进制数：0～9，A ～F 逢十六进位 例：0BF4H 以H 结尾，表示十六进制数表5-1 二进制、十进制和十六进制数之间的关系F H1111 B15E H 1110 B 14 D H 1101 B 13 C H 1100 B 12 B H 1011 B 11 A H 1010 B 10 9 H 1001 B 9 8 H 1000 B 8 7 H 0111 B 7 6 H 0110 B 6 5 H 0101 B 5 4 H 0100 B 4 3 H 0011 B 3 2 H 0010 B 2 1 H 0001 B 1 0 H 0000 B 0 十六进制数二进制数 十进制数①十进制转二进制方法：整数部分除2取余，除尽为止，从后往前取值即为转换结果；小数部分乘2取整，求得位数满足要求为止，从前往后取值即为转换结果。

②从二进制数求其十进制的值，逐位码权累加求和。

③从二到十六进制转换方法：从小数点向左右四位一分组（1001 1100 . 01)2 = ( 9C . 4 )160100说明：整数部分不足位数对转换无影响，小数部分不足位数要补零凑足，否则出错。

（3）逻辑型数据逻辑型数据只有两个值：真和假，正好可以用二进制码的两个符号分别表示，例如1表示真，0表示假，不必使用另外的编码规则。