计算机控制系统期末复习PPT

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,计算机控制技术,复习,需要掌握的知识点（一）,1,、,掌握计算机控制系统的六种典型结构；,2,、,掌握评价控制系统性能的指标；,3,、,掌握模拟量输入通道的组成以及各部分的作用；,4,、,掌握模拟量输出通道的组成以及各部分的作用；,5,、,掌握数字量输入、输出通道的组成以及各部分的作用,6,、,掌握数字滤波技术的几种方法以及相应的应用场合；,7,、,熟练应用,A/D,进行典型信号的工程值的计算。,8,、,了解,DCS,控制站的组成；,需要掌握的知识点（二）,9、,了解典型的外部总线和内部总线；,10、,掌握连续系统的离散化方法；,11、,熟练掌握,PID,算法的位置式和增量式算法；,12、,掌握几种,PID,算法的改进方法；,13、掌握PID三个参数对过程特性的影响规律；,14、,熟练掌握串级、前馈、以及,Smith,预估控制器的算式；,15、,熟练掌握模糊控制的合成以及清晰化方法；,16、,了解实时数据库的基本特征；,需要掌握的知识点（三）,17、,了解组态软件的基本特征；,18、了解,DCS,控制系统的典型结构；,19、,了解几种标准的,FCS,控制系统；,20、,了解常用的系统可靠性设计方法；,计算机控制系统的组成,计算机控制系统的典型结构（一）,计算机控制系统的典型结构（二）,计算机控制系统的典型结构（三）,计算机控制系统的典型结构（四）,计算机控制系统的典型结构（五）,计算机控制系统的典型结构（六）,信号调理,工,业,生,产,过,程,传感器,传感器,传感器,多,路,转,换,开,关,MUX,信号调理,信号调理,S/H,信号调理,A/D,转,换,器,工,业,控,制,计,算,机,总,线,与,接,口,温度,/,微电,压等信号,1.,桥式电路,2.,仪表放大器,AD620,3.,隔离放大器,AD210,4.,激励电源,420mA,电路信号,I/V,转换电路,频率信号,F/V,转化电路,CD4051/AD7501,CD4052/AD7506,CD4096/AD7507,LF398,AD582,THS00,AD574A,AD7703,ISA,总线,PCI,总线,RS485,CAN,Ethernet,GPIB,VXI,程,控,放,大,器,MCP6S2X,LH0084,模拟量输入通道,模拟量输出通道（一）,工,业,生,产,过,程,执行器,执行器,执行器,信号调理,D/A,转换器,工,业,控,制,计,算,机,总,线,与,接,口,D/A,转换器,D/A,转换器,功率放大,V/I,变换,放大,/,变换,锁存器,1,锁存器,2,锁存器,3,模拟量输出通道（二）,工,业,生,产,过,程,执行器,执行器,执行器,多,路,转,换,开,关,MUX,信号调理,V/I,变换,放大,/,变换,S/H,功率放大,D/A,转,换,器,工,业,控,制,计,算,机,总,线,与,接,口,S/H,S/H,开关量输入/输出通道,常用的数值滤波方法,加权平均值滤波法,适用于,纯迟延较大,的被控制对象,平均值滤波法,适用于,周期性干扰,中位值滤波法和限幅滤波法,适用于,偶然的脉冲干扰,惯性滤波法适用于,高频及低频的干扰信号,如果同时采用几种滤波方法，,一般先用中位值滤波法或限幅滤波法，然后再用平均值滤波法。,例题（一）,例,2-1,某热处理炉温度测量仪表的,量程为,200,800,，在某一时刻计算机采样并经数字滤波后的,数字量为,0CDH,，求此时温度值为多少？（设仪表量程为线性的）,解：已知,A,0,=200,，,A,m,=800,，,N,x,=0CDH=205,，,N,m,=0FFH=255,。此时温度为,总线,列举出常用的内部总线,列举出常用的外部总线,例题（二）,例 已知PID控制器算式如下所示，试用后向差分法对其对其进行离散化。,PID控制器,PID控制器的改进（一）,，则进行积分项的累加；,，则只累加负偏差；,，则只累加正偏差。,PID控制器的改进（二）,PID控制器的改进（三）,PID控制器的改进（四）,PID控制器的改进（五）,P、I、D参数对过程特性的影响（一）,图,5-9,不同,K,p,时的阶跃响应波形,a)K,p,=1 b)K,p,=2 c)K,p,=4 d)K,p,=8,P、I、D参数对过程特性的影响（二）,图,5-10,不同,T,i,时的阶跃响应波形,a) T,i,=10 b) T,i,=1 c) T,i,=0.5 d) T,i,=0.25,P、I、D参数对过程特性的影响（三）,图,5-11,不同,T,d,时的阶跃响应波形,a) Td=0.05 b) Td=0.15 c) Td=0.3 d) Td=1,Smith预估控制（一）,Smith预估控制（二）,算法的计算顺序总是从最外面的回路向内进行，直到,u,(,k,),纯滞后补偿控制算法的实现步骤：,数字串级控制（一）,数字串级控制（二）,计算步骤？,前馈控制（一）,前馈控制（二）,若,令 ，则,由上式可得前馈控制器的微分方程,模糊控制（一）,图,6-34,常用的隶属函数,(a),三角形,(b),梯形,( c),高斯型,(d),广义铃型,例题（三）,例,6-4,设有一电加热炉，存在“如果炉温低，则应施加高电压”的经验规则，试问当炉温为“非常低”时，应怎样施加电压,?,解 设,x,，,y,分别表示“炉温”“和“电压”，其论域为,X,和,Y,，并有,X=Y=1,，,2,，,3,，,4,，,5,设,A,表示炉温低的模糊集合，,A,表示“炉温非常低”，,B,表示“高电压”，并定义,A,=“,炉温低”,A,=“,炉温非常低”,B,=“,高电压”,则本例的问题就可用“,if,x,is,A,then,y,is,B,，,x,is,A,，求,y,=?”,来描述。,例题（三）,模糊蕴涵关系,例题（三）,在,A,下的模糊结果,属于“高电压”模糊集。,例题（三）,模糊控制（三）,模糊控制（四）,清晰化接口经常采用下面三种方法,(1),选择隶属度大的原则,(2),加权平均原则,(3),中位数判决,组态软件,组态软件的组成,组态软件的特点,DCS控制系统,FCS控制系统,FF,PROFIBUS-FMS/PA/DP,CANBUS,LONWORKS,HART,MODBUS,EPA,计算机控制系统的可靠性（一）,模拟地,系统中的传感器、变送器、放大器、,A/D,和,D/A,转换器中模拟电路的零电位。由于模拟信号往往有精度要求，有时信号比较小，且直接与生产现场相连，必须认真对待。,数字地,计算机中各种数字电路的零电位，为避免对模拟信号造成数字脉冲的干扰，数字地应与模拟地分开。,安全地,又称为保护地或机壳地，其目的是让设备机壳（包括机架、外壳、屏蔽罩等）与大地等电位，以免因机壳带电而影响人身及设备安全。,系统地,上述几类地的最终回流点，直接与大地相连。由于地球是体积非常大的导体，其静电容量也非常大，电位比较恒定，所以人们将它的电位作为基准电位，即零电位。,交流地,计算机交流供电电源地，即动力线地，其地电位很不稳定。在交流地上任意两点之间很容易有几伏至几十伏的电位差存在，会带来各种干扰。因此交流地绝对不允许与上述几类地相连，并且交流电源变压器的绝缘性能要好，以绝对避免漏电现象。,计算机控制系统的可靠性（二）,根据接地理论，低频电路（频率小于,1MHz,）应单点接地，高频电路（频率大于,10MHz,）应就近多点接地。介于低频与高频之间时，单点接地的地线长度不得超过波长的,1/12,，否则应采用多点接地。单点接地的目的是避免形成地环路，地环路产生的电流会引入到信号回路内形成干扰。,a,）,b,）,图,9-9,微处理器监控电路,MAXl232,a,）引脚图,b,）内部结构,控制系统,CPU,可靠性,输入数字量的软件抗干扰技术,输出数字量的软件抗干扰技术,指令冗余技术,软件陷阱技术,控制系统软件可靠性,计算机控制系统的冗余技术可以分为多重化自动备用和简易的手动备用两种方式。,多重化自动备用就是对设备或部件进行双重化或三重化设置，万一发生故障时，备用设备或部件自动从备用状态切入到运行状态。又分为同步运转方式、待机运转方式、后退运转方式三种。,控制系统的冗余设计,谢谢！,