计算机控制理论答案
三个步骤原理: ①实时数据采集:对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输 入。 ②实时控制决策:对采集到的被控量进行分析和处理,并按已定的控制 规律,决定将要采取的控制行为。 ③实时控制输出:根据控制决策,适时地对执行机构发出控制信号,完 成控制任务。
2、实时、在线方式、离线方式的含义是什么?
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③系统供电与接地技术:对于系统供电添加电源异常保护措施;对于接地技 术有单点接地、低频接地技术、通道馈线接地技术、主机外壳接地但机芯浮空、 多机系统的接地等。
3、什么是采样过程、量化误差、孔径时间?
采样过程:按一定的时间间隔 T,把时间上连续和幅值上连续的模拟信号,转 变成在时刻 0、T、2T…、kT的一连串脉冲输出信号的过程叫做采样过程。
采样保持器的作用:采样器是一种开关电路或装置,它在固定时间点上取出 被处理信号的值。采样保持器则把这个信号值放大后存储起来,保持一段时间, 以供模数转换器转换,直到下一个采样时间再取出一个模拟信号值来代替原来的 值。
模拟输入通道中不一定非得采用采样保持器,如被采样的模拟信号的变化频 率相对于 A/D 转换的转换速度较低的话,可以不加采样保持器。
零阶保持器的作用:将输入信号的幅值保持一个采样周期 T,即在一个采样 周期将开始时输入的信号幅值保持不变,直到采样周期结束。
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第一讲 1、什么是计算机数字控制系统?一般由哪几部分组成?请 用框图形式给出实例,并简单说明其工作原理。
计算机控制系统就是利用计算机(通常称为工业控制机)来实现生产过 程自动控制的系统;一般由计算机和生产过程两部分组成;
计算机控制系统由工业控制计算机主体(包括硬件、软件与网格结构) 和生产过程两大部分组长。其中硬件系统有主机、输入输出通道、外部设备、 检测与执行机构组成;
3、简述计算机数字控制系统的发展趋势。
计算机数值控制系统的发展趋势有控制系统的网络化、扁平化、只能化、综 合化。
第二讲
1、简述计算机控制系统中过程通道的基本类型及其作用。
数字量输入通道:接受外部装置或产生过程的状态信号,同时将状态信号经 转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号;
数字量输出通道:把计算机输出的微弱数字信号转换成能对生产过程进行控 制的数字驱动信号;
第三讲(计算机数字控制系统理论基础部分)
1、指出采样保持器和零阶保持器在数字离散控制系统的功
能与作用。
采样保持器的作用:采样器是一种开关电路或装置,它在固定时间点上取出 被处理信号的值。采样保持器则把这个信号值放大后存储起来,保持一段时间, 以供模数转换器转换,直到下一个采样时间再取出一个模拟信号值来代替原来的 值。
量化误差:当离散信号采样值的电平落在两个相邻量化电平之间时,就要舍 入到相近的一个量化点评上,该量化电平与实际电平之间的差值称为量化误差。
孔径时间:在模拟量输入通道中,A/D 转换器将模拟信号转换成数字量总需 要一定的时间,完成一次 A/D 转换所需的时间称之为孔径时间。
4、采样保持器的作用是什么?是否所有的模拟量输入通道 中都需要采样保持器?为什么?
5、什么是串模干扰和共模干扰?如何抑制?
串模干扰:指叠加在被测信号上的干扰噪声,也称为常态干扰。 抑制方法:①如果串模干扰频率比被测信号频率高,则采用输入低通滤波器 来抑制高频率串模干扰;如果串模干扰频率比被测信号频率低,则采用高通滤波 器来抑制低频串模干扰;如果串模干扰频率落在被测信号频谱的两侧,则应用带 通滤波器。一般情况下,串模干扰均比被测信号变化快,故常用二级阻容低通滤 波网络作为模/数转换器的输入滤波器。当被测信号变化较快时,应相应改变网 络参数,以适当减小时间常数。 ②当尖峰型串模干扰成为主要干扰源时,用双积分式 A/D 转换器可以削弱串 模干扰的影响。因为此类转换器是对输入信号的积分值进行测量,而不是测量信
④从选择逻辑器件入手,利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰。 ⑤采用双绞线作信号引线的目的是减少电磁感应,并且使各个小环路的感应 电势互相呈反向抵消。选用带有屏蔽的双绞线或同轴电缆做信号线,且有良好接 地,并对测量仪表进行电磁屏蔽。
共模干扰:指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压,也成共态干扰。
抑制方法: ①变压器隔离; ②光电隔离; ③浮地屏蔽; ④采用仪表放大器提高共模抑制比。
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号的瞬时值。若干扰信号是周期性的而积分时间又为信号周期或信号周期的整数 倍,则积分后干扰值为零,对测量结果不产生误差。
③对于串模干扰主要来自电磁感应的情况下,对被测信号应尽可能早地进行 前置放大,从而达到提高回路中的信号噪声比的目的;或者尽可能早地完成模/ 数转换或采取隔离和屏蔽等措施。
实时:指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间围完成,亦即计算机对 输入信息,以足够快的速度进行控制,超出了这个时间,就失去了控制的时 机,控制也就失去了意义。
在线方式:在线方式亦称为联机方式,是指生产过程和计算机直接连接,并 受计算机控制的方式称为。
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.Leabharlann ..离线方式:离线方式亦称为脱机方式,是指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做相应操作的方式。
模拟量输入通道:把被控对象的过程参数如温度、压力、流量、液位重量等 模拟信号转换成计算机可以接收的数字量信号;
模拟量输出通道: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、简述计算机控制系统抗干扰技术的基本措施。
克服干扰的措施主要有:硬件措施、软件措施和软硬结合的措施。 其中硬件抗干扰措施包含:①过程通道抗干扰技术;②CPU 抗干扰技术;③ 系统供电与接地技术。针对不同的干扰采用不用的抗干扰技术: ①过程通道抗干扰技术:针对串模干扰,采用滤波器、双积分式 A/D 转换器、 双绞线作信号引线等方法来抑制;针对共模干扰,采用变压器隔离、光电隔离、 浮地屏蔽、采用仪表放大器提高共模抑制比等方式;针对长线传输干扰可采用双 绞线与同轴电缆进行传输; ②CPU 抗干扰技术:使用 Watchdog(俗称看门狗)、电源监控(掉电检测及保 护)、复位等;