安徽工程大学期末考试《计算机控制技术》范围总结2汇编.docx

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安徽工程大学期末考试《计算机控制技术》范围总结2汇编

1.什么是计算机控制系统？

它的工作原理是什么?

计算机控制系统的定义：

利用计算机来实现生产过程自动控制的系统.

工作原理：

1.实时数据采集2.实时控制决策3.实时控制输出

2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？

在线方式：

生产过程和计算机直接连接,并受计算机控制的方式.

离线方式：

生产过程不和计算机相连,且不受计算机控制,而是靠人进行联系并作相应操作的方式.

实时（Realtimecontrol）：

是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，实时控制系统必定是在线系统

3.RS-485为半双工,只需一对平衡差分信号线，RS-485电路结构是在平衡连接的电缆上挂接发送器、接收器或组合收发器,且在电缆两端各挂接一个终端电阻用于消除两线间的干扰。

4.总线

总线是一组信号线的集合,它定义了各引线的信号特性、电气特性和机械特性,使计算机箱内各模板之间以及主机与外部设备之间建立起信号联系,进行信息传送和通信.

①内部总线

内部总线是指IPC内部各个功能模板之间的信息通路,它是构成完整的计算机系统的内部信息枢纽，分为数据总线DB、地址总线AB、控制总线CB和电源总线PB四大部分.

②外部总线

外部总线是指计算机与计算机之间、计算机与远程终端之间、计算机与外部设备以及测量仪器仪表之间的信息通路,常称为通信总线.数据传输方式可以是并行的,也可以是串行的,可分别称为并行通信总线和串行通信总线.

5.PC104总线

Pc104是一种专门为嵌入式控制而定义的工业控制总线，pc104实质上就是一种紧凑的IEEE-966，其信号定义和PC/AT基本一致，但电气和机械规范却完全不同，是一种优化的、小型、堆栈式结构的嵌入式控制系统。

6.计算机控制系统的模拟量输出通道（后向通道）

1）.模拟量输出通道的任务-----把计算机处理后的数字量信号转换成模拟量电压或电流信号,去驱动相应的执行器,从而达到控制的目的;

2.）模拟量输出通道（称为D/A通道或AO通道）构成-----一般是由接口电路.数/模转换器（简称D/A或DAC）和电压/电流变换器等;

3）.模拟量输出通道基本构成--多D/A结构和共享D/A结构。

特点:

1.一路输出通道使用一个D/A转换器

2.D/A转换器芯片内部一般都带有数据锁存器

3.D/A转换器具有数字信号转换模拟信号.信号保持作用

4.结构简单,转换速度快,工作可靠,精度较高,通道独立

5.缺点是所需D/A转换器芯片较多

7.A/D，D/A波形发生器

A/D转换器

A/D（Analog/Digital）转换器是将模拟量转换为数字量的器件,这个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量,但在一般情况下,模拟量是指电压而言的.

作用：

将模拟量转换为数字量,以便计算机接收处理。

D/A转换器性能指标有：

（1）分辨率

（2）转换精度（3）偏移量误差（4）稳定时间

典型芯片-DAC0832（掌握）

性能：

一个8位D/A转换器

电流输出方式

稳定时间为1μs

采用DIP-20封装

同系列芯片还有DAC0830,DAC0831

上升锯齿波

源程序清单如下：

ORG0200H

MOVDPTR,#0E000H;指向输入寄存器地址

MOVA,#00H;转换初值

WW:

MOVX@DPTR,A;WR1有效,启动D/A转换

INCA

NOP;延时

NOP

AJMPWW

下降锯齿波

ORG0200

MOVDPTR,#0E000H;指向输入寄存器地址

MOVA,#0FFH;转换初值

WW:

MOVX@DPTR,A;WR1有效,启动D/A转换

A

NOP;延时

NOP

AJMPWW

生成三角波的程序

DAC0832EQU0F200H

ORG0000H

AJMPSTART

ORG0100H

START:

MOVSP,#60H

MOVDPTR,#DAC0832

MOVR0,#00H

LOOP1:

MOVA,R0

MOVX@DPTR,A

INCR0

ACALLDELAY

CJNER0,#0FFh,LOOP1

LOOP2:

DECR0

MOVA,R0

MOVX@DPTR,A

ACALLDELAY

CJNER0,#00H,LOOP2

AJMPLOOP1

DELAY:

MOVR7,#10

DJNZR7,$

RET

D/A转换模板设计主要考虑以下几点：

（1）安全可靠:

尽量选用性能好的元器件,并采用光电隔离技术.

（2）性能/价格比高:

既在性能上达到预定技术指标,又在技术路线/芯片元件上降低成本.

（3）通用性:

D/A转换模板应符合总线标准,其接口地址及输出方式应具备可选性.

D/A转换模板的设计步骤：

确定性能指标

设计电路原理图SCH

设计和制造印制线路板PCB

最后焊接和调试电路板

电机控制方式为四相八拍

A-AB-B-BC-C-CD-D-DA

BAEQUP1.3

BBEQUP1.2

BCEQUP1.1

BDEQUP1.0

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG0100H

MAIN:

MOVSP,#60H

ACALLDELAY

SMRUN:

MOVP1,#08H;A

ACALLDELAY

MOVP1,#0CH;AB

ACALLDELAY

MOVP1,#04H;B

ACALLDELAY

MOVP1,#06H;BC

ACALLDELAY

MOVP1,#02H;C

ACALLDELAY

MOVP1,#03H;CD

ACALLDELAY

MOVP1,#01H;D

ACALLDELAY

MOVP1,#09H;DA

ACALLDELAY

SJMPSMRUN;循环转动

DELAY:

MOVR4,#10;单步延时程序

DELAY1:

MOVR5,#250

DJNZR5,$

DJNZR4,DELAY1

RET（作用？

）

END

8.采样保持器的原理和作用是什么？

是否所有的模拟输入通道中都需要采样保持器？

为什么？

①采样/保持器：

模拟信号进行A/D转换时,从启动转换到转换结束输出数字量,需要一定的转换时间.在这个转换时间内,模拟信号要基本保持不变.如果输入信号变化较快（频率较高）,就会引起较大的转换误差.要防止这种误差的产生,必须在A/D转换开始时将输入信号的电平保持住,而在A/D转换结束后又能跟踪输入信号的变化.能完成这种功能的器件叫采样/保持器.

②作用：

为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随时间变化较快的信号的要求，可采用带有保持电路的采样器，即采样保持器（为了防止在A/D转换之前信号就发生了变化，致使A/D转换的结果出错，因而采用采样保持器来使得信号维持一段时间）。

③不是所有的模拟输入通道中都需要采样保持器，因为采样保持器是为了防止在A/D转换之前信号就发生了变化，致使A/D转换的结果出错，所以只要A/D转换的时间比信号变化的时间短就不需要。

9.基于RS-485串行总线的主从分布式测控系统的结构形式是怎样的?

答：

基于RS-485总线可构成下图所示的主从分布式测控系统，其中可编程控制器（PLC）、智能调节器、智能远程I/O模块的等装置大都具有RS-485总线，可作为测控系统的从站，实现控制功能；PC或IPC作为系主站，并配有RS-232/485转换器，实现对系统定的监控与管理。

ＲＳ－２３２

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＲＳ－４８５

　　　　　ＲＳ－４８５　　　　　ＲＳ－４８５　　　　　ＲＳ－４８５　　ＲＳ－４８５

10.什么是串模干扰和共模干扰？

如何抑制？

答：

串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声。

抑制方法：

滤波器、双积分式A/D转换器、前置放大或者隔离屏蔽等、利用元器件的特性来抑制、选择带有屏蔽的双绞线或同轴电缆做信号线（具体见书64页）。

共模干扰是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。

抑制方法：

变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽。

１１.讨论多轴步进驱动控制技术和多轴伺服驱动控制技术各有何特点？

并分别列举设计

或应用实例。

①多轴步进驱动控制技术：

步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移的机电式数模（Ｄ／Ａ）转换器。

在开环数字程序控制系统中，输出控制部分常采用步进电动机作为驱动元件，步进电动机控制线路接受计算机发来的指令脉冲，控制步进电机作相应的转动，步进电动机驱动数控系统的工作台或刀具。

特点：

步进电机的转动是一步一步进行，每输入一个脉冲电信号，步进电机就转动一个角度。

通过改变脉冲频率和数量，即可实现调速和控制转动的角位移大小，具有较高的定位精度，其最小步距角可达0.75°，转动、停止、反转反应灵敏、可靠。

应用举例：

三轴步进电动机控制

②多轴伺服驱动控制技术：

在自动控制系统中，输出量能够以一定精确度跟随输入量的系统。

伺服系统的作用在于接受来自上位控制装置的指令信号，驱动被控制对象跟随指令脉冲运动，并保证动作的快速和准确，这就要求高质量的速度和位置伺服。

基本要求：

（1）稳定性好

（2）精度高（3）快速相应性好

特点：

精确地检测装置；有多种反馈原理和方法；高性能的伺服电动机；宽调速范围的速度调节系统

12.某系统的连续控制器设计为试用双线性变换法、前向差分法、后向差分法分别求取数字控制器D（z），并分别给出三种方法对应的递推控制算法。

解：

双线形变换法：

把代入，则

前向差分法：

把代入，则

后向差分法：

把代入，则

13.已知模拟调节器的传递函数为

试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算式，设采样周期T=0.2s。

解：

则

把T=0.2S代入得

位置型

增量型

14.组态的基本概念？

答：

组态即，利用软件工具将计算机的软硬件及各种资源进行配置，使其按照预定的功能实现待定的目的。

组态的设计步骤为：

1、组态的软件的安装，按照要求正确安装组态软件，并将外围设备的驱动程序、通信协议等安装就绪。

2、工程项目系统分析，首先要了解控制系统的工程和工艺流程，弄清被控制对象的特征，明确技术要求，然后再进行工程的整体规划，包括系统应实现哪些功能、需要怎样的用户界面窗口和哪些动态数据显示、数据库中如何定义及定义哪些数据变量等

3、设计用户操作菜单，为便于控制和监视系统的运行，通常应根据实际需要建立用户自己打的菜单以便操作，例如设立一按钮来控制电动机的起停

4、画面设计与编辑，画面实际分为画面建立、画面编辑和动画编辑与链接几个步骤，画面由用户根据实际工艺流程编辑制作，然后需要将画面与已定义的变量关联起来，以便使画面上的内容随生产过程的运行而实时变化

5、编写程序进行调试，程序由用户编写好之后需进行调试，调试前一般要借助一些模拟手段进行初调，检查工艺流程、动态数据、动画效果等是否正确。

6、综合调试，对系统进行全面的调试后，经验收方可投入试运行，在运行过程中及时完善系统的设计。

15.关于线性变换的方法？

16.数字滤波

数字滤波:

计算机系统对输入信号采样多次,然后用某种计算方法进行数字处理,以削弱或滤除干扰噪声造成的随机误差,从而获得一个真实信号的过程.常用的数字滤波方法有：

平均值滤波、中值滤波、限幅滤波、惯性滤波等.

优点：

1.数字滤波用程序实现,不需要增加任何硬件设备,可多通道共