計算機控制系統復習資料.

計算機控制系統復習

第一章·緒論

一．計算機控制系統的基本結構，控制過程，實時概念？

基本結構：

控制過程：1數據采集及處理 2.實時控制和信息處理

實施概念：信號的輸入計算和輸出都要在一定時間(采樣間隔)內完成

二．計算機控制系統的組成(框圖)

硬件：計算機 過程輸入、輸出通道外部設備 操作臺

軟件：系統軟件 應用軟件

三．計算機控制系統的特點

1.模擬、數字混合系統 2. 便于修改控制規律 3. 可實現復雜的控制規律 4. 離散控制 5.可分時控制多個回路 6.便于實現控制與管理一體化

四．計算機控制系統的類型及各自特點

1.操作指導控制系統：結構簡單控制靈活和安全，但人工操作，速度受限

2.直接數字控制系統：參與閉環控制，最普遍

3.監督計算機控制系統：

4.分級計算機控制系統：將控制任務分散，用于多臺計算機分別執行不同任務，既能控制又能管理

第二章

一．開關量輸入信號的基本類型，幾種預處理方法及光耦器件的工作原理及作用

基本類型： 1. 一位的狀態信號。如閥門的閉合與開啟、電機的啟動與停止、觸點的接通與斷開。

2. 成組的開關信號。如用于設定系統參數的撥碼開關組等。

3. 數字脈沖信號。許多數字式傳感器(如轉速、位移、流量的數字傳感器)將被測物理量值轉換為數字脈沖信號，這些信號也可歸結為開關量。

預處理方法：1信號轉換處理 2安全保護措施 3 消除機械抖動影響

4 濾波處理 5隔離處理 6光電耦合器件原理與使用

光耦器件工作原理：采用光作為傳輸信號的媒介，實現電氣隔離。

作用：用于現場設備與計算機系統之間的隔離保護

二．開關量輸出信號的具體通道設計

1. 隔離處理

2. 電平轉換和功率放大：小功率低壓開關量輸出 繼電器輸出 可控硅輸出

功率場效應輸出 集成功率電子開關輸出

三．多路A\D轉換系統的設計方案三種

1采用集成多路A/D轉換器

2每個模擬量輸入配置一個A/D轉換器

3多路模擬量輸入復用一個A/D轉換器

四．采樣/保持器的作用，工作原理

作用：在進行模數轉換時，如果模擬信號的頻率較高，就會由于A/D轉換器的孔徑時間(即轉換時間)而造成較大的轉換誤差，其作用為克服該誤差

原理：采樣保持器平時處于“采樣”狀態，跟蹤輸入信號變化：進行A/D轉換之前使其處于“保持”狀態，則在A/D轉換期間一直保持轉換開始時刻的模擬輸入電壓值；轉換結束之后，又使其變為采樣狀態

是否設置采樣保持器應根據模擬輸入信號的變化頻率和A/D轉換器的孔徑時間來確定

五．模擬輸入信號的隔離措施

1.光電隔離：在計算機接口和A/D轉換電路之間實施光電隔離 。這種隔離保證了模擬量信號輸入部分和計算機數字處理系統之間的徹底的電氣隔離

2.共模電壓的隔離：光電隔離： 能夠克服光電隔離輸出、輸入兩端設備的地線間的共模干擾，但無法克服模擬信號之間的共模干擾。

電容隔離技術

隔離放大器

六．多通道D/A轉換系統的設計方案

1. 每一個通道設置一個獨立的D/A轉換器 ：優點是轉換速度快、精度高、工作可靠，相應軟件的編制也比較簡單。但是，如果模擬量信號輸出通道較多，就會使系統造價增加很多，尤其是采用高精度的D/A轉換器時，這一問題尤為嚴重。

2. 多通道復用一個D/A轉換器：該方案優點是成本較低，缺點是電路結構復雜、精度低、可靠性差，受運算放大器的輸入阻抗、模擬開關和保持電容的漏電阻等因素的影響，導致保持電容上的電壓信號逐漸衰減，需要計算機定時刷新輸出，也因此占用了CPU的大量時間。此方案適用于輸出通道不多且對速度要求不高的場合。

七．信號采樣機理描述，香農采樣定理，信號重構定義及零階采樣保持器的傳遞函數

信號采樣機理描述：理想采樣開關可表示為

則采樣信號可表示為

或

或

香儂采樣定理：如果連續信號f(t)具有有限頻譜，其最高頻率為ωmax,則對f(t) 進行周期采樣且采樣角頻率ωs ≥2ωmax時，連續信號可以由采樣信號唯一確定， 亦即可以從f*(t)無失真地恢復f(t) 。

信號重構定義：把離散信號變為連續信號的過程，它是采樣的逆過程

零階采樣保持器的傳遞函數：

八．數字濾波(軟件濾波)的定義及常用方法

定義：是把A/D轉換得到的數據通過軟件按照一定的算法進行平滑加工等處理，再送給控制程序運算，以增強其有效信號、消除或減小各種干擾和噪聲，從

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總結

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