計(jì)算機(jī)控制技術(shù)總結(jié)

第一章1、

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理

實(shí)時(shí)決策控制：對(duì)采集到的被控量進(jìn)行分析處理，并按已定的控制規(guī)律，決定控制行為。實(shí)時(shí)控制輸出：根據(jù)控制決策，適時(shí)地對(duì)控制機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)，完成控制任務(wù)。2、

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成

答：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)（工業(yè)控制機(jī)）和生產(chǎn)過程兩部分組成。

工業(yè)控制機(jī)是指按生產(chǎn)過程控制的特點(diǎn)和要求而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，它包括硬件和軟件兩部分。生產(chǎn)過程包括被控對(duì)象和測(cè)量變送、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣開關(guān)等裝置，。3、

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型型式

答：操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)，直接數(shù)字控制系統(tǒng)，監(jiān)督控制系統(tǒng)，集散控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。第二章什么是總線

所謂總線，就是計(jì)算機(jī)各個(gè)模塊之間互聯(lián)和傳送信息的一組信號(hào)線�？偩�可以分為內(nèi)部總線和外部總線，而內(nèi)部總線又可分為片級(jí)總線和系統(tǒng)總線。

模擬量輸入通道：是把從系統(tǒng)中檢測(cè)到的模擬信號(hào)，變成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，經(jīng)接口送往計(jì)算機(jī)。

模擬量輸入通道的組成一般由I/V變換、多路轉(zhuǎn)換器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器、接口及控制邏輯等組成。信號(hào)調(diào)理：為了將外部開關(guān)量信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī),必須將現(xiàn)場(chǎng)輸入的狀態(tài)信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換、保護(hù)、濾波、隔離等措施轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)所能接受的邏輯信號(hào)，這個(gè)過程叫信號(hào)調(diào)理。

采樣過程：按一定的時(shí)間間隔T，把時(shí)間上連續(xù)和幅值上也連續(xù)的模擬量信號(hào)、轉(zhuǎn)變成在時(shí)刻0、T、1T、2T、…KT的一連串脈沖輸出信號(hào)的過程成為采樣過程。

量化：采用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）來逼近離散模擬信號(hào)的幅值，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。量化過程：將采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程稱為量化過程。3.采樣保持器

（1）孔徑時(shí)間和孔徑誤差的消除

孔徑時(shí)間：A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量所需的時(shí)間，稱為孔徑時(shí)間。

孔徑誤差：對(duì)于隨時(shí)間變化的模擬信號(hào)來說，孔徑時(shí)間決定了每一個(gè)采樣時(shí)刻的最大轉(zhuǎn)換誤差。對(duì)于一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，誤差的百分?jǐn)?shù)和信號(hào)頻率成正比。

孔徑誤差的消除：采用帶有采樣保持器，，限制信號(hào)的頻率范圍。

模擬量輸出通道任務(wù)是把計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬電壓或電流信號(hào)，以便驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，達(dá)到控制的目的。

模擬量輸出通道一般由接口電路、D/A轉(zhuǎn)換器、V/I變換等組成模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式

1.一個(gè)通路設(shè)置一個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的形式（數(shù)字保持方案）優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)換速度快、工作可靠。

缺點(diǎn)：使用較多的D/A轉(zhuǎn)換器。2.多個(gè)通路共用一個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的形式（模擬保持方案）優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省數(shù)/模轉(zhuǎn)換器

缺點(diǎn)：分時(shí)工作，適用于通路數(shù)量多且速度要求不高的場(chǎng)合；

要用多路開關(guān)，且要求輸出采樣保持的保持時(shí)間與采樣時(shí)間之比較大；可靠性差。2.6硬件抗干擾技術(shù)

3種過程通道抗干擾技術(shù)主機(jī)抗干擾技術(shù)系統(tǒng)供電與接地技術(shù)

干擾既可能來源于外部，也有可能來自內(nèi)部。外部干擾由外界環(huán)境因素決定；內(nèi)部干擾是由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、制造工藝等決定。

過程通道抗干擾技術(shù)1.串模干擾及其抑制方法（1）串模干擾

定義：有用信號(hào)以外的噪聲或造成計(jì)算機(jī)設(shè)備不能正常工作的破壞因素。（2）串模干擾的抑制方法

答：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：對(duì)來自測(cè)量變送裝置的被控量的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)和輸入。

如果串模干擾的頻率與被測(cè)信號(hào)頻率不同時(shí)，可以采用濾波器來抑制干擾；

當(dāng)尖峰型串模干擾為主要干擾源時(shí)，用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器可以削弱串模干擾影響；對(duì)于串模干擾主要來自電磁感應(yīng)時(shí)，信號(hào)應(yīng)僅可能早地前置放大，提高信噪比；利用邏輯器件的特性來抑制串模干擾；采用良好的屏蔽，以減少電磁干擾。

2.共模干擾及其抑制方法（1）共模干擾

定義：所謂共模干擾是指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器兩個(gè)輸入端上公有的干擾電壓。（2）共模干擾的抑制方法

變壓器隔離、光電隔離、浮地屏蔽、采用儀表放大器提高共模抑制比。數(shù)字PID控制器的改進(jìn)積分項(xiàng)的改進(jìn)

（1）積分分離（2）抗積分飽和（3）梯形積分（4）消除積分不靈敏區(qū)

微分項(xiàng)的改進(jìn)

（1）不完全微分PID控制

改進(jìn)原因：在PID控制中，對(duì)具有高頻擾動(dòng)的生產(chǎn)過程，微分作用響應(yīng)過于靈敏，容易引起控制過程振蕩，降低調(diào)節(jié)品質(zhì)。

改進(jìn)方法：串聯(lián)一階慣性環(huán)節(jié)，組成不完全微分PID控制器。兩種PID控制的階躍響應(yīng)：（2）微分先行PID控制算式

改進(jìn)原因：為避免給定值的升降給系統(tǒng)帶來沖擊，如超調(diào)過大，調(diào)節(jié)閥動(dòng)作劇烈。改進(jìn)方法：只對(duì)被控量y(t)微分，不對(duì)偏差e(t)微分。

帶死區(qū)的PID控制算法

作用：避免控制動(dòng)作過于頻繁，消除頻繁動(dòng)作所引起的振蕩。施密斯預(yù)估控制的思想

施密斯預(yù)估控制原理是：與D(s)并接一補(bǔ)償環(huán)節(jié)，用來補(bǔ)償被控制對(duì)象中的純滯后部分。這個(gè)補(bǔ)償環(huán)節(jié)為預(yù)估器，其傳遞函數(shù)為Gp(s)(1--e-ts),t為純滯后時(shí)間。由施密斯預(yù)估器和控制器D（s）組成的補(bǔ)償回路稱為純滯后補(bǔ)償器，其傳遞函數(shù)為D’(s),經(jīng)補(bǔ)償后，消除了純滯后部分對(duì)控制系統(tǒng)的影響，且不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所謂振鈴現(xiàn)象，是指數(shù)字控制器的輸出以二分之一采樣頻率大幅度衰減的振蕩。

振鈴現(xiàn)象的消除第一種方法是先找出D（z）中引起振鈴現(xiàn)象的因子（z=-1附近的極點(diǎn)），然后令其中的z=1,根據(jù)終值定理，這樣處理不影響輸出量的穩(wěn)定值。

第二種方法是從保證閉環(huán)系統(tǒng)的特性出發(fā)，選擇合適的采樣周期T及系統(tǒng)閉環(huán)時(shí)間常數(shù)Tt，使得數(shù)字控制器的輸出避免產(chǎn)生強(qiáng)烈的振鈴現(xiàn)象。

軟件抗干擾技術(shù)

經(jīng)常采用的軟件抗干擾技術(shù)技術(shù)是數(shù)字濾波技術(shù)、開關(guān)量的軟件抗干擾技術(shù)、指令冗余技術(shù)、軟件陷阱等。先進(jìn)控制技術(shù)：模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、專家控制技術(shù)和預(yù)測(cè)控制技術(shù)。

模糊控制系統(tǒng)通常由模糊控制器、輸入輸出接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測(cè)量裝置和被控對(duì)象等5個(gè)部分組成。6.6.1數(shù)字濾波技術(shù)

數(shù)字濾波是通過一定得的計(jì)算或判斷程序，減少干擾在有用信號(hào)中比重。與模擬濾波器相比，數(shù)字濾波器的優(yōu)點(diǎn)：

程序?qū)崿F(xiàn)，不需硬件，可靠性高，穩(wěn)定性好。可以對(duì)很低頻率進(jìn)行濾波，克服模擬濾波器的缺點(diǎn)，根據(jù)信號(hào)不同，采用不同的濾波方法，靈活、方便、功能強(qiáng)。1平均值濾波：適用于周期性干擾2中位濾波：使用偶然的脈沖干擾3限幅濾波：使用偶然的脈沖干擾4慣性濾波：適用于高頻干擾6.6.2開關(guān)量的軟件抗干擾技術(shù)

1.開關(guān)量信號(hào)輸入抗干擾措施

干擾特點(diǎn)：多呈毛刺狀，作用時(shí)間短。

解決方法：兩次采樣、多次采樣，完全一致方為有效。2.開關(guān)量信號(hào)輸出抗干擾措施

慣性大的輸出設(shè)備（如各類電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)），對(duì)毛刺干擾有一定的耐受能力。慣性小的設(shè)備（如通訊口），耐受能力小，需要輸出抗干擾。

解決方案：重復(fù)輸出統(tǒng)一數(shù)據(jù)，重復(fù)中期盡可能短，外設(shè)階受到干擾信號(hào)，還來不及做出反應(yīng)，一個(gè)正確的輸出信息又來到了。6.6.3指令冗余技術(shù)

解決方案：在關(guān)鍵地方插入單字節(jié)指令（NOP)，這就是指令冗余。6.6.4軟件陷阱技術(shù)

什么是軟件陷阱：就是一條引導(dǎo)指令，強(qiáng)行將捕獲的程序引向一個(gè)指定的地址，在那里有一段專門對(duì)程序出錯(cuò)進(jìn)行處理的程序。

軟件陷阱的實(shí)現(xiàn)：無條件轉(zhuǎn)移指令

軟件陷阱的位置（1）未使用的中間向量區(qū)（2）未使用的大片ROM區(qū)3）表格（4）程序區(qū)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

星形、環(huán)形、總線型、樹形。1.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

（1）星形結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：中心結(jié)點(diǎn)是主結(jié)點(diǎn)，它接受各分散結(jié)點(diǎn)的信息再轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)結(jié)點(diǎn)，具有中繼交換和數(shù)據(jù)處理功能。

特點(diǎn)：：①網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，便于控制和管理，建網(wǎng)容易；②網(wǎng)絡(luò)延遲時(shí)間短，傳輸錯(cuò)誤率較低；

③網(wǎng)絡(luò)可靠性較低，一旦中央結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障將導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓；

④網(wǎng)絡(luò)資源大部分在外圍點(diǎn)上，相互結(jié)點(diǎn)必須經(jīng)過中央結(jié)點(diǎn)才能轉(zhuǎn)發(fā)信息；⑤通訊電路都是專用線路，利用率不高，故網(wǎng)絡(luò)成本較高。

（2）環(huán)形結(jié)構(gòu)：：結(jié)構(gòu)：各結(jié)點(diǎn)通過環(huán)接口連于一條首尾相連的閉合環(huán)形通信線路中，環(huán)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)按事先規(guī)定好的方向從一個(gè)結(jié)點(diǎn)單向傳送到另一結(jié)點(diǎn)。

特點(diǎn)：①信息流在網(wǎng)絡(luò)中是沿固定的方向流動(dòng)，故兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間僅有唯一的通路，簡化了路徑選擇控制；②環(huán)路中每個(gè)結(jié)點(diǎn)的收發(fā)信息均由環(huán)接口控制，因此控制軟件較簡單；③環(huán)路中，當(dāng)某結(jié)點(diǎn)故障時(shí)，可采用旁路環(huán)的方法，提高了可靠性；④環(huán)結(jié)構(gòu)其結(jié)點(diǎn)數(shù)的增加將影響信息的傳輸效率，故擴(kuò)展受到一定的限制。

（3）總線形：；結(jié)構(gòu)：個(gè)結(jié)點(diǎn)經(jīng)其接口，通過一條或幾條通訊線路與公共總線連接。其任何結(jié)點(diǎn)的信息都可以沿著總線傳輸，并且能被任一結(jié)點(diǎn)接收。由于信息傳輸方向是從發(fā)送結(jié)點(diǎn)向兩端擴(kuò)散，因此又稱為廣播式網(wǎng)絡(luò)。特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡單靈活，擴(kuò)展方便；②可靠性高，網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度快；③共享資源能力強(qiáng)，便于廣播式工作；④設(shè)備少，價(jià)格低，安裝和使用方便；

⑤由于所有結(jié)點(diǎn)共用一條總線，因此總線上傳送的信息容易發(fā)生沖突和碰撞，故不易用在實(shí)時(shí)性要求高的場(chǎng)合。（4）樹形：：結(jié)構(gòu)：分層結(jié)構(gòu)，適用于分級(jí)管理和控制系統(tǒng)。

特點(diǎn)：①通訊線路總長度較短，連網(wǎng)成本低，易于擴(kuò)展，但結(jié)構(gòu)較星形復(fù)雜；②網(wǎng)絡(luò)中除葉結(jié)點(diǎn)外，任一結(jié)點(diǎn)或連線的故障均影響其所在支路網(wǎng)絡(luò)的正常工作。

介質(zhì)訪問控制技術(shù)什么介質(zhì)訪問控制?

各結(jié)點(diǎn)通過公共通道傳輸信息，因此存在如何合理分配信道的問題，訪問控制方式的功能是合理解決信道的分配。

（1）沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）適用于總線形

工作原理

當(dāng)某一結(jié)點(diǎn)要發(fā)送信息時(shí)，首先要偵聽網(wǎng)絡(luò)中有無其它結(jié)點(diǎn)正在發(fā)送信息，若沒有則立即發(fā)送；否則，等

待一段時(shí)間，直至信道空閑，開始發(fā)送。

確定等待時(shí)間的方法

①當(dāng)某結(jié)點(diǎn)檢測(cè)到信道被占用后，繼續(xù)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)空閑，立即發(fā)送；

②當(dāng)某點(diǎn)檢測(cè)到信道被占用后就延遲一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，然后再檢測(cè)。重復(fù)這一過程，直到信道空閑，開始發(fā)送。

（2）令牌環(huán)適用于環(huán)網(wǎng)

令牌的定義

是控制標(biāo)志，網(wǎng)中只設(shè)一張令牌，并依次沿各結(jié)點(diǎn)傳送。

（3）令牌總線適用于總線形式

原理：把總線形傳輸介質(zhì)的各個(gè)結(jié)點(diǎn)形成一個(gè)邏輯環(huán)，即人為地給各個(gè)規(guī)定一個(gè)順序�？刂品绞筋愃朴诹钆骗h(huán)。.差錯(cuò)控制技術(shù)

改善信道的點(diǎn)性能，使誤碼率降低（1）奇偶校驗(yàn)

（2）循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC校驗(yàn)

（3）糾錯(cuò)方式3種：重發(fā)糾錯(cuò)，自動(dòng)糾錯(cuò)，混合糾錯(cuò)

分布式控制系統(tǒng)

答：分布式控制系統(tǒng)就是指綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、CRT顯示技術(shù)、通信技術(shù)，集中了連續(xù)控制、批量控制、邏輯順序控制、數(shù)據(jù)采集等功能，為用戶實(shí)現(xiàn)過程控制自動(dòng)化與信息管理想結(jié)合的管控一體化的綜合集成系統(tǒng)。什么叫現(xiàn)場(chǎng)總線

現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)�，F(xiàn)場(chǎng)總線是用于過程自動(dòng)化和制造自動(dòng)化最底層的現(xiàn)場(chǎng)儀表或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連的通信網(wǎng)絡(luò)�，F(xiàn)場(chǎng)總線的體系結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)以下6個(gè)方面：（1）

現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)（2）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連（3）互操作性（4）分散功能塊（50通信線供電

（6）開放式互連網(wǎng)絡(luò)

OPCOPC是用于過程控制的對(duì)象鏈接嵌入技術(shù)，OPC采用客戶/服務(wù)層結(jié)構(gòu)想下層提供接口，時(shí)信息進(jìn)入OPC服務(wù)器，向上層提供接口，實(shí)現(xiàn)向上互聯(lián)。系統(tǒng)集成：

按系統(tǒng)整體性原理，將原來沒有聯(lián)系或聯(lián)系不緊密的元素組成為具有一定功能的，滿足目標(biāo)、相互聯(lián)系、彼此協(xié)調(diào)工作的新系統(tǒng)的過程、技術(shù)與科學(xué)而引出的系統(tǒng)集成工程。。

擴(kuò)展閱讀：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)總結(jié)

例某系統(tǒng)用鎳鉻鎳鋁熱電偶測(cè)溫，先將溫度400-1000℃的范圍按每60℃一段劃分為10段，各段用直線近似，折線上各折點(diǎn)的T-E值如表所列。

某時(shí)刻測(cè)得熱電勢(shì)Ex=34.66mV，由該熱電偶的分度表可直接查出其相應(yīng)溫度Tx=834℃

例某系統(tǒng)用鎳鉻鎳鋁熱電偶測(cè)溫，先將溫度400-1000℃的范圍按每60℃一段劃分為10段，各段用直線近似，折線上各折點(diǎn)的T-E值如表所列。

現(xiàn)用式計(jì)算，先從表中查得所策熱電勢(shì)值處于7-8號(hào)折點(diǎn)的段內(nèi)，將各有關(guān)數(shù)值代入上式得：TnTn1TxTn1(ExEn1EnEn1

其相對(duì)誤差為：

例某系統(tǒng)用鎳鉻鎳鋁熱電偶測(cè)溫，先將溫度400-1000℃的范圍按每60℃一段劃分為10段，各段用直

o線近似，折線上各折點(diǎn)的T-E值如表所列。x再用前式計(jì)算

880820T820C(34.6634.10)833.36.5334.10

例某煙廠用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集煙葉發(fā)酵室的溫度變化情況，該室溫度測(cè)量范圍是20-80℃，所得模擬信號(hào)為1-5V,采用鉑熱電阻（線性傳感元件）測(cè)溫，用8位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，轉(zhuǎn)換器輸入0-5V時(shí)輸出是00H-0FFH。某一時(shí)刻，計(jì)算機(jī)采集到的數(shù)字量為0B7H。由計(jì)算式作工程量線性轉(zhuǎn)換。由給定條件得為：ymax=80℃，ymin=20℃，Nmax=0FFH=255，Nx=0B7H=183,

在溫度為20℃時(shí)，因檢測(cè)所得模擬電壓是1V.所以相應(yīng)的數(shù)字量應(yīng)為255X1/5=51,

y=20℃十（80-20)（183-51）／（255-51)=58.21℃100%0.02%工程量線性轉(zhuǎn)換的程序框圖如圖十9所示．834對(duì)測(cè)量數(shù)字量OB7H的工程量線性轉(zhuǎn)換結(jié)果為

Tx(((a4Exa3)Exa2)Exa1)Exa0833.

1現(xiàn)場(chǎng)總線有何特點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)特點(diǎn)1、系統(tǒng)的開放性2、互可操作性與互用性

3、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性4、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性5、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性

1為什么PI控制器引入積分環(huán)節(jié)可消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差？

答：PI控制器對(duì)于偏差的階躍響應(yīng)除有按比例變化的成分外，還帶有累積的成分，即積分作用成分。只要偏差e(t)不為零，它將通過累積作用影響控制量u(t)，以求減小偏差，直至偏差為零，控制作用不再變化，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)。因此，積分作用的加入可以消除系統(tǒng)靜差

2寫出位置式和增量式？

答在工業(yè)過程控制中，數(shù)字PID控制算法通常又分為位置式PID控制算法和增量式PID控制算法（1）位置式PID控制算法

按模擬PID控制算法的算式，以一系列的采樣時(shí)刻點(diǎn)kT代表連續(xù)時(shí)間t，以和式代替積分，以增量代替微

分，作如下近似變換：

上式中T為采樣周期。為書寫方便，以后將e(kT)簡化表示為e(k)等，即省去T。將式代入式，可得離散的PID表達(dá)式

式中k采樣序號(hào)，K=0，1，2，…；

u(k)第k次采樣時(shí)刻的計(jì)算機(jī)輸出值；e(k)第k次采樣時(shí)刻輸入的偏差值；e(k-1)第(k-1)次采樣時(shí)刻輸入的偏差值；KI積分系數(shù)；Kp微分系數(shù)2）增量式PID控制算法

當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的不是控制量的絕對(duì)數(shù)值，而是其增量（例如去驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)）時(shí)，可由式導(dǎo)出提供增量的PID控制算法：

2）增量式PID控制算法可以進(jìn)一步改寫：

u(k)Ae(k)Be(k1)Ce(kTTD)TIT答：1)由于計(jì)算機(jī)每次只輸出控制增量，即對(duì)應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的變化量，故機(jī)器發(fā)生故障時(shí)影響范圍小，

3增量式的優(yōu)點(diǎn)？AK(1P

TD從而不會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)過程。

T2）手動(dòng)一自動(dòng)切換時(shí)沖擊小�？刂茝氖謩�(dòng)到自動(dòng)切換時(shí)，可以做到無擾動(dòng)切換。此外，當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)生故KPTD障時(shí)，由于輸出通道或執(zhí)行裝置具有信號(hào)的鎖存作用，故仍然能保持原值。

B3）算式中不需要累加�？刂圃隽緼u(k)的確定僅與最近k次的采樣值有關(guān)，較容易通過加權(quán)處理獲得比較好的控制效果。

4數(shù)字PID控制器算法的改進(jìn)

答積分分離PID算式不完全微分的PID控制算式微分先行PID算式帶有死區(qū)的PID控制

靜態(tài)比例控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖獲得。由上式可以看到，控制器的直流增益越大，控制穩(wěn)態(tài)誤差越小。比例積分（PI）控制器時(shí)域上看：只要有偏差，就要積分頻域上看：穩(wěn)態(tài)增益為無窮大。4抑制共模干擾的措施有：

(1)采用差分放大器做信號(hào)前置放大(2)采用隔離技術(shù)將地電位隔開51．串模干擾及其抑制

可以采取下列措施盡量減少其影響。

◆采用輸入濾波器進(jìn)行電磁屏蔽和良好的接地選擇合適的ADC使用電流信號(hào)傳輸

例41某熱處理爐溫度測(cè)量儀表的量程為200～800℃，在某一時(shí)刻計(jì)算機(jī)采樣并經(jīng)數(shù)字濾波后的數(shù)字量為0CDH，求此時(shí)溫度值為多少？(設(shè)儀表量程為線性的)

解：已知A0＝200℃，Am＝800℃，Nx＝0CDH＝(205)D，Nm＝0FFH＝255，根據(jù)式(410)，此時(shí)溫度為

BKP(12)=

6標(biāo)度變換和非線性能否轉(zhuǎn)換？

(800200)十200＝682(℃)

答：生產(chǎn)過程的非電參數(shù)首先由測(cè)量儀表轉(zhuǎn)換成4-20mA或1-5V的模擬電信號(hào)，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后成為一定位數(shù)的數(shù)字量信號(hào)，才有可能被計(jì)算機(jī)采集，這數(shù)字量信號(hào)雖然與被測(cè)參數(shù)的大小有一定的聯(lián)系，但畢竟不是被測(cè)量的工程量值，為了能直接顯示或打印出被測(cè)的工程量值，應(yīng)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，把數(shù)字量恢復(fù)為工程量，因而才有“工程量轉(zhuǎn)換”之說，這種轉(zhuǎn)換也可稱為“標(biāo)度變換”。7

例6.6已知A1a10.2a10.6a20.5a20.2a30.9a30Aax40.3a4;BN0.7xNmbAb2A0b()3Ab41m10.30.1A1當(dāng)“若Ａ則Ｂ”，問若Ａ１是結(jié)果如何？2

當(dāng)“若Ａ１時(shí)的結(jié)果”為Ｂ１，則

T.30.10..72100R10.600.7因此

0.60.60.30.1B1A1R0.20.500..90.30.170.310.20.20.20.10.60.600.3000.100.50.50.30.10.20.20.20.18前饋－反饋控制的優(yōu)點(diǎn)

10.30.1答□可簡化前饋控制系統(tǒng)，只須對(duì)影響被控參數(shù)最顯著的干擾進(jìn)行補(bǔ)償，而對(duì)其他許多次要的干擾仍由反0000饋予以克服，這樣即保證了精度又簡化了系統(tǒng)。2由于反饋回路的存在，降低了對(duì)前饋控制算式精度的要求。3前饋－反饋控制可實(shí)現(xiàn)控制精度高、穩(wěn)定性好和控制及時(shí)。4提高了前饋控制模型的適應(yīng)性。9常用的A/D轉(zhuǎn)換方式有逐次逼近式和雙斜積分式。

逐次逼近式：轉(zhuǎn)換時(shí)間短（幾個(gè)微秒～幾百個(gè)微秒），但抗干擾能力較差。雙斜積分式：轉(zhuǎn)換時(shí)間長（幾十個(gè)毫秒～幾百個(gè)毫秒），抗干擾能力較強(qiáng)。10（3）采樣/保持器必要性：

A/D轉(zhuǎn)換器都需要一定的時(shí)間完成量化及編碼的操作。在轉(zhuǎn)換過程中，如果模擬量變化，將直接影響轉(zhuǎn)換

0.50.30.30.1b1b2b3b在同步系統(tǒng)中，幾個(gè)并聯(lián)的量均需要取同一瞬時(shí)的值。

精度。

B1作用：

使輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量在整個(gè)轉(zhuǎn)換過程中保持不變。但轉(zhuǎn)換之后，A/D變換器的輸入信號(hào)能夠跟蹤模擬量的變化。

114.1.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般應(yīng)具有以下幾個(gè)方面的功能

1)對(duì)多個(gè)輸入通道輸入的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息能夠按順序逐個(gè)檢測(cè)（巡回檢測(cè)），或按指令對(duì)某一通道進(jìn)行檢測(cè)（選擇檢測(cè)）。

2)能夠?qū)λ�采集的�?shù)據(jù)進(jìn)行檢查和處理。

3)當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)超出上限或下限值時(shí)，系統(tǒng)能夠產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)，提示操作人員處理。4)在系統(tǒng)內(nèi)部能存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)。

5)能定時(shí)或按需隨時(shí)以表格形式打印采集數(shù)據(jù)。6)具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘。

7)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，可隨時(shí)接受由鍵盤輸入的命令，以達(dá)到隨時(shí)選擇采集、顯示、打印的目的。12模糊控制特點(diǎn)：

(1)適用于不易獲得精確數(shù)學(xué)模型的被控對(duì)象，其結(jié)構(gòu)參數(shù)不很清楚或難以求得，只要求掌握操作人員或領(lǐng)城專家的經(jīng)驗(yàn)或知識(shí)。

(2)模糊控制是一種語言變量控制器。

(3)系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，尤其適用于非線性、時(shí)變、滯后系統(tǒng)的控制．

模糊關(guān)系運(yùn)算

設(shè)R，S是集合A到集合B的兩個(gè)模糊關(guān)系，RAB和SAB它們的關(guān)系矩陣分別是Rrij和Ssij（1）并運(yùn)算

（2）交運(yùn)算

設(shè)RSQqij,則qijrijsijmin[rij,sij]

（3）補(bǔ)運(yùn)算（4）合成運(yùn)算

如果R是集合A到B的關(guān)系，S是集合B到C的關(guān)系，設(shè)Q是由定義的關(guān)系，則稱Q為R和S的合成關(guān)系，其相應(yīng)的運(yùn)算稱為合成運(yùn)算。

設(shè)RSQqij,則qijrijsijmaxrij,sij

例6.4在研究人的年齡這個(gè)論域中，年齡分別為25歲、30歲和35歲的3個(gè)人是否屬于“年輕人”集合的問題時(shí)，可設(shè)“年輕人”模糊集合A的隸屬函數(shù)為

x2521A(x)[1()]510x2525x100x125,x230,x335An例6.5設(shè)集合A表示甲、乙兩個(gè)學(xué)生（x1電氣工程學(xué)院學(xué)生，x2為建筑工程學(xué)院學(xué)生）；集合B為表示ijikkjikkjk1某學(xué)生考試科目，B＝｛高等數(shù)學(xué)，大學(xué)英語，控制理論，建筑學(xué)原理｝，兩學(xué)生的期末成績?nèi)缦卤怼?/p>

A(25)1,設(shè)RSQ,如果Rrik,Qqik,Sskj則q(rs)maxmin(r,s)高數(shù)y1英語y2R9283A(30)0.5,(35)0.2物理控制論建筑學(xué)y5086

y4qijy3，rij1rij8966810甲乙

x1x2851

學(xué)生集合A與考試科目集合B之間關(guān)于成績的模糊關(guān)系為

相應(yīng)的模糊關(guān)系矩陣

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的個(gè)電路模塊之間，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集與計(jì)算機(jī)控制之間，弱電控制羽搶點(diǎn)控制之間的隔離方式有變壓器隔離、繼電氣隔離和光電隔離等。

0.850.920.890.810R(x1,y1)(x1,y2)(x1,y3)(x1,y4)(x1,y5)10.830.7600.87(x2,y1)(x2,y2)(x2,y3)(x2,y4)(x2,y50.850.920.890.810R0.830.7600.8

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