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计算机控制系统复习总结计算机控制系统复习总结李元春王德军于在河高巍第一章绪论一、计算机控制过程的步骤：1、实时数据采集及处理：即对被控对象的被控参数进行实时检测，并输入计算机进行处理;2、实时控制，即按已设计的控制规律计算出控制量，实时向执行器发出控制信号。
二、什么是在线方式，什么是离线方式1、计算机直接与生产过程连接，并直接受计算机控制的方式；2、生产过程不直接与计算机相连，并不计算机控制三、实时：是指信号的输入、计算和输出都要在一定时间（采样时间）内完成。
四、计算机控制系统的类型1、操作指导控制系统：操作指导计算机是指计算机的输出不直接控制被控对象，只是每隔一段时间，计算机进行一次数据采集，将系统的一些参数经A/D转换器转入计算机后进行计算及处理，然后进行报警、显示、打印。
2、直接数字控制系统计算机通过检测元件对一个或多个系统参数进行巡回检测，并经过输入通道将检测数据送入计算机。
计算机根据规定的控制规律进行运算，然后发出控制信号直接控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。
3、监督计算机控制系统由计算机按着描述产生过程的数学模型，计算出最佳给定值送入模拟调节器或者DDC计算机，最后由模拟调节器或者DDC 计算机控制生产过程，从而使生产过程始终处于最佳状态。
两种不同结构：一种是SCC加模拟调节器的控制系统，另一种是SCC加DDC的控制系统。
4、分级计算机控制系统第二章计算机控制系统设计的硬件基础一、四个通道及其作用开关量输入通道：使用计算机控制系统通过开关量输入通道获取系统的运行状态或设定信息开关量输出通道：通过计算机开关输出通道实现控制执行机构的开/关或启/停和一些控制算法需要控制执行机构在一定时间T内全负荷工作一段时间t（0≤t≤T）模拟量输入通道：生产过程中随时间连续变化的物理量（如温度、压力、流量、液位等）由传感器检测并转换为模拟量的电信号通过模拟输入通道输入计算机系统，最终经A/D转换器转换为数字量，由计算机处理。
控制规律知识点总结控制规律是指在某一系统内部或外部对系统的某些特性、状态或行为进行控制，以达到特定的目标或要求。
控制规律作为控制论的核心内容，是工程控制、自动化控制、系统控制等领域的基础知识，也是现代科学技术和工程实践中必不可少的重要组成部分。
在控制规律的研究中，有许多知识点是我们需要深入了解和掌握的。
下面将对控制规律的一些重要知识点进行总结和归纳。
一、控制系统的基本概念1.控制系统的定义和分类控制系统是指在工程实践中，为解决某一问题或达到某一目标而设计的一种系统。
根据控制系统中待控制的对象、控制器的类型、实现控制目标的方法等不同特征，可以将控制系统分为不同的类型，如连续控制系统和离散控制系统等。
根据控制对象的数学模型是否有确定性，可以将控制系统分为确定性控制系统和随机控制系统等。
2.控制系统的基本组成控制系统一般由控制对象（或过程）、传感器、执行器、控制器等组成。
控制对象是控制系统中需要控制的实际对象或过程；传感器是用来采集控制对象的状态或行为信息，并将其转换为电信号的设备；执行器是用来根据控制器输出的控制信号对控制对象进行控制的设备；控制器是控制系统中的核心部件，实现对控制对象的控制。
3.控制系统的基本原理控制系统的基本原理是通过传感器采集控制对象的状态或行为信息，然后经过控制器的处理并输出相应的控制信号，通过执行器对控制对象进行控制，使其达到期望的状态或行为。
二、控制系统的数学模型和稳定性分析1.控制系统的数学模型控制系统的数学模型是通过对控制对象的动态特性进行建模，将控制对象的状态、输入和输出之间的关系表示为数学方程，以便于对控制系统进行分析与设计。
2.控制系统的稳定性控制系统的稳定性是指在一定条件下，控制系统对初始扰动的抵抗能力。
稳定性分析是控制系统设计中一个非常重要的环节，通常通过对系统传递函数的极点位置和单位圆上的点进行判断。
当系统传递函数的所有极点都在单位圆内部时，系统是稳定的；当系统传递函数有极点在单位圆上或外部时，系统是不稳定的。
第一章：绪论1)计算机控制系统典型结构：2)计算机控制系统的控制过程三个骤：（1）数据采集（2）计算控制量（3）输出控制信号3)计算机控制的特点：（1）控制规律的实现灵活、方便。
（2）控制精度高。
（3）控制效率高。
（4）可集中操作显示。
（5）可实现分级控制与整体优化。
（6）存在着采样延迟。
4)计算机控制系统的分类：一、操作指导控制系统二、直接数字控制系统三、监督计算机控制系统四、分布式控制系统5)计算机控制系统的控制器是由计算机承担的，控制规律是计算机通过软件来实现的。
计算机控制系统的核心部分是数字控制器，控制性能的优劣主要由计算机控制器的设计决定。
由计算机控制系统包含数字信号也包含连续信号第二章：计算机控制系统的设计1)计算机设计方法两种：1、基于连续系统设计方法的模拟化2、基于离散系统设计方法的直接数字化 2) 信号类型：按时间分：连续时间信号、离散时间信号 按幅值分：模拟量：时间、幅值都连续 离散量：时间轴离散，幅值连续数字量：时间离散，幅值离散（用二进制编码表示） 3) 采样：把时间和幅值上均连续的模拟信号，按一定的时间间隔 （采样周期T ）转变为只在瞬时才有脉冲输出信号4) 保持：在满足采样定理的条件下，采用保持器将计算机输出的离散信号恢复为被控对象能够接受的连续模拟信号。
5) 脉冲传递函数定义：在初始条件为零时，系统输出量的Z 变换与输入量的Z 变换之比6) 控制系统的差分方程一般表示为:7) 两者可以互换：ay(k-i) 的Z 变换为a*（z 的﹣i 次方）*Y(z) 8) S 平面到Z 平面的映射 :单位圆内部对应左半s 平面 9) 计算机控制系统的设计步骤： 1．设计模拟控制器 2．选择合适的采样周期)()()(z R z Y z G =)()2()1()()()2()1()(21021m k r b k r b k r b k r b n k y a k y a k y a k y m n -+-+-+=-++-+-+3．模拟控制器的离散化 4．仿真校验是否达到设计要求 5．数字控制器的计算机实现 10) 模拟控制器离散化方法（计数）1．后向差分法：2．双线性变换法：3．加零阶保持器的Z 变换方法(可能不考):11) 直接数字化设计步骤：(书P26)1．求系统广义脉冲传递函数 G(Z) ，即对带有零阶保持器的被控对象传递函数进行 Z 变换。
第一章绪论1、计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术的基础上产生的。
2、画出典型计算机控制系统的基本框图，并分别说明各单元的作用。
① A/D转换器：将电信号转换成数字信号反馈给计算机；②控制器：将反馈信号与给定值信号进行比较，得到的偏差信号按照一定的控制算法输出数字控制信号③ D/A转换器：将数字控制信号转换为模拟控制信号驱动执行器④执行器：接受模拟控制信号，改变被控对象的控制参数值⑤被控对象：工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。
2、简述计算机控制系统的一般控制过程。
(1) 数据采集及处理，即对被控对象的被控参数进行实时检测，并输给计算机进行处理。
(2) 实时控制，即按已设计的控制规律计算出控制量，实时向执行器发出控制信号。
3、计算机控制系统的组成4、与连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？(1) 计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。
(2) 在计算机控制系统中，控制规律是由计算机通过程序实现的（数字控制器），修改一个控制规律，只需修改程序，因此具有很大的灵活性和适应性。
(3) 计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。
(4) 计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。
(5) 一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式，同时控制多个回路。
(6) 采用计算机控制，如分级计算机控制、集散控制系统、计算机网络等，便于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。
5、计算机控制系统的类型（1）操作指导控制系统：计算机的输出不直接控制被控对象，只是采集信息，操作人员根据结果操作执行机构，是一种开环控制结构。
（2）直接数字控制系统：计算机通过检测元件对一个或多个系统参数进行巡回检测，并经过输入通道送入计算机。
计算机根据规定的控制规律进行运算，然后发出控制信号直接去控制执行机构，使系统的被控参数达到预定值。
（3）监督计算机控制系统：由计算机按照描述生产过程的数学模型，计算出最佳控制输出送给模拟调节器或者DDC计算机，最后由模拟调节器或者DDC计算机控制生产过程，从而使生产过程始终处于最佳工作状态。
1.简述计算机控制系统的一般控制过程。
答：(1) 数据采集及处理，即对被控对象的被控参数进行实时检测，并输给计算机进行处理。
(2) 实时控制，即按已设计的控制规律计算出控制量，实时向执行器发出控制信号。
2.计算机控制系统的典型形式:(1)操作指导控制系统。
优点：结构简单，控制灵活和安全，缺点是由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。
（2）直接数字控制系统（DDC ），实时性好，可靠性高和适应性强。
（3）监督控制系统（SSC ），是生产过程始终处于最优工况。
（4）分型控制系统（DCS ），分散控制，集中操作，分级管理。
（5）现场总线控制系统（FCS ），降低成本，提高可靠性，可实现真正的开放式互连系统结构。
3. 根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型？简述采样定理的基本内容。
答(1) 周期采样 (2) 同步采样(3) 非同步采样 (4) 多速采样 (5) 随机采样采样定理: 如果连续信号)(t f 具有有限频谱，其最高频率为max ω, 则对)(t f 进行周期采样且采样角频率s m ax 2ωω≥时，连续信号)(t f 可以由采样信号)(*t f 唯一确定，亦即可以从)(*t f 无失真地恢复)(t f 。
4.采用周期的选择 （1）按系统的闭环频带选取（2）按系统的开环传递函数选取 （3）按系统开怀阶跃响应的上升时间选取（4）根据生产过程控制的经验选取5.何为最少拍设计？答：最少拍设计，是指系统在典型输入信号(如阶跃信号，速度信号，加速度信号等)作用下，经过最少拍(有限拍)，使系统输出的稳态误差为零。
不足之处：只针对某种典型输入进行设计，当输入形式改变时，系统性能变坏，输出响应不一定理想6. 试凑法确定PID 调节参数其中在实践中总结出如下规律◆ Kp 增大,系统响应加快,静差减小,但过大的比例系数回使系统有较大的超调，并产生振荡，系统稳定行变坏;Ti 增大,系统超调减小,振荡减弱,但系统静差的消除也随之减慢; Td 增大,调节时间减小,快速性增强 ,但系统对扰动的抑制能力减弱。
