第8章史密斯预估控制

23% Option 1
5.操作面板
操作面板也叫操作台， 它是 人机对话的纽带。 根据具体 情况， 操作面板可大可小， 大到可以是一个庞大的操作台， 小到只有几个功能键和开关。
系统负载匹配问题 逻辑电路间的接口及负载匹配问题 在进行系统设计时， 有时需要TTL和CMOS两种电路混 合使用， 但两者要求的电平不一样(TTL高电平为+5 V， CMOS则为+3V～+15V) ， 因此， 一定要注意电 流及负载的匹配问题。 MCS-51系列单片机负载匹配问题 微型计算机与微型计算机之间， 微型计算机与I/O接 口之间都存在着负载匹配问题。
4.开关量I/O接口 设计
在微型计算机控制系 统中， 除了模拟量 输入/输出通道外， 经常遇到的还有开关 量I/O接口。
6.系统速度匹配问题
在不影响系统速度的前提下， 时钟频率选低一些为好, 这样 可降低系统对其他元器件工作
速度的要求， 从而降低成本 和提高系统的可靠性。
30% Option 2
3. 软件开发过程 软件开发大体包括以下几个方面。 (1) 划分功能模块及安排程序结构。 (2) 画出各程序模块详细的流程图。 (3) 选择合适的语言(如高级语言或汇编语言) 编写程序。 (4) 将各个模块连结成一个完整的程序。
8.1.6 微型计算机控制系统的调试
1. 硬件调试 根据设计逻辑图制作好实验样机， 便进入硬件调试阶段。 调试工 作的主要任务是排除样机故障， 其中包括设计错误和工艺性故障。 1) 脱机检查 用万用表或逻辑测试笔逐步按照逻辑图检查印刷板中器件的电源及 各引脚的连接是否正确， 检查数据总线、 地址总线和控制总线是否有 短路等故障。 有时为了保护芯片， 先对各管脚电位(或电源)进行检查， 确定无误后再插入芯片检查。

计算机控制系统复习题第一章一、下列知识点可出单选题或填空题1. 控制器将反馈信号与设定值进行比较并产生控制量。

2. 变送器将被控参量转换成电信号。

3. 模数转换器(A/D转换器)将模拟量转换成数字量。

4. 数模转换器(D/A转换器)将数字量转换成模拟量。

5. 测量检测器对被控对象的参数进行检测。

6. 自动控制系统通常由被控对象、检测传感装置、控制器组成。

7. 计算机控制系统的典型结构有：操作指导控制系统ODC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FCS8. 计算机控制系统常用的时域指标有：延迟时间t d、上升时间t r、峰值时间t p、调节时间t s、超调量匚% ；_9. 计算机控制系统包括计算机和生产过程两大部分。

10. 计算机控制系统是指采用了数字控制器的自动控制系统。

二、下列知识点可出名词解释和简答题1. 实时数据采集：对被控参数按一定的采样时间间隔进行检测，并将结果输入计算机。

2. 实时计算：对采集到的被控参数进行处理后，按预先设计好的控制算法进行计算，决定当前的控制量。

3. 实时控制：根据实时计算得到的控制量，通过D/A转换器将控制信号作用于执行机构。

4. 实时管理：根据采集到的被控参数和设备的状态，对系统的状态进行监督与管理。

5. 直接数字控制系统：计算机代替模拟控制器直接对被控对象进行控制。

6. 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，同时控制多个回路第二章一、下列知识点可出单选题或填空题1. 完成模拟量的采集并转换成数字量送人计算机的通道是模拟量输入通道。

Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： Ｓ ｍｉ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ； ｓ ｉ ｎｇ ｌ ｅ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｔ ａ ｎｋ； ＰＩ Ｄ
在工业生产过程控制中， 由于物料或能量的传输延迟 ， 许多被控对象具有纯滞后的性质。 这类控制系统的 纯滞后时间常引起系统产生超调或振荡 ， 使系统的稳定性降低 ， 特别是采用常规的 Ｐ Ｉ Ｄ的控制运算会引起大 的超调和长时间的振荡 ， 控制效果不佳。有关纯滞后的控制系统 ， 虽然国内外许多学者作过不少研究工作， 但
图 ２ 带施密斯预估器的控制系统
由式（ ４ ） 可以看出， 经补偿后 ， 系统闭环传递函数的 ｅ “ 在闭环控制回路之外， 消除了纯滞后部分对控制系 统的影响， 不影响系统的稳定性。由拉式变换的位移定理可以知道 ， ｅ ” 仅将控制作用在时间坐标上推移了一 个时间 ， 控制系统的过渡过程及其他性能指标都与对象为无纯滞后环节的 Ｇ （ ｓ ） 时完全相同。 补偿器的控制 参数并不是一成不变的， 纯滞后环节通常又采用近似式表示 ， 因而会出现预估补偿器不能实现完全补偿 ， 使系 统的稳定性变差翻 。为提高系统的稳定性 ， 应采取以下措施 ：
中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ２ ７ ３ ￣ ． ５
文 献标 志码 ： Ａ
文章编 号 ： ２ ０ ９ ５ — ３ ８ ０ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ５ １ — ０ ４
Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ ｍｉ ｔ ｈ Ｅｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｎ Ｌｉ ｑ ｕ ｉ ｄ Ｌｅ ｖ ｅ ｌ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ
Ｐ Ｉ Ｄ控 制 结果 超调 量 小， 抗 干扰 能 力强 ， 调 节时 间短 ， 稳 定性 好 。

这里 f 为IMC滤波器。选择滤波器的形式，以保证 内模控制器为真分式。
对于阶跃输入信号，可以确定Ⅰ型IMC滤波器的形式
1 f ( s) (Tf s 1)r
对于斜坡输入信号，可以确定Ⅱ型IMC滤波器的形式为
rTf s 1 f ( s) (Tf s 1)r
Tf ——滤波器时间常数。
4.采用理想控制器构成的系统，对模型误差极为敏感，鲁棒性、 稳定性变差。
2. 内模控制器的设计
步骤1 因式分解过程模型
ˆ G ˆ G ˆ G p p pˆ 包含了所有的纯滞后和右半平面的零点，并 式中，G p ˆ 为过程模型的最小相位部分。 规定其静态增益为1。G p
步骤2 设计控制器
GIMC ( s ) 1 ˆ ( s) G p f ( s)
过程无扰动Leabharlann 图6－3过程有扰动
例3－2 考虑实际过程为
R( s)
D( s)
10s 1 5s 1

1 G( s) e 10 s 10s 1


1 10 s 1
e
10 s
Y (s)
1 e 8s 10s 1


内部模型为
ˆ ( s) G 1 e8 s 10s 1
讨论（1）当 K 1 , T 2 , 1 时，滤波时间常数取不同值 时，系统的输出情况。（2）当 K 1 , T 2 ，由于外界干扰 使 由1变为1.3，取 Tf 不同值时，系统的输出情况。
1～4曲线分别为 Tf 取0.1、0.5、1.2、2.5时，系统的输 出曲线。
图6－2
2.若对象含有s平面右半平面（ RHP）零点，
ˆ 1 ( s) 中含有RHP极点，控制器本身不稳定，闭 则 GIMC (s) G p 环系统不稳定。