第一章绪论

♥图1-1 典型计算机闭环控制系统 P2

计算机控制系统包括控制计算机和生产过程

模拟/数字两种信号的区别 P2

1.以计算机为核心的控制器的输入/输出信号和内部处理都是数字信号

2.生产过程的输入/输出信号都是模拟信号

图1-2 P3 jdt

记住

计算机控制系统的硬件主要由主机外围设备过程输入/输出通道和生产过程组成。

♥系统的典型结构 P4 jdt

1.OGC 操作指导控制系统可能简答题计算机根据一定的算法，根据检测仪表测得的数据，由数据处理系统进行分析，并提供给操作人员，操作人员根据提供的信息去操作执行机构。

2 DDC 直接数字控制系统计算机直接对被控对象进行控制.DDC是闭环控制。给定值是预先设定的

3 SCC 计算机监督控制系统计算机按照生产过程的数学模型计算出最佳的给定值在送给DDC或者模拟调节器

4.DCS 集散控制系统操作管理功能的集中和控制功能的分散缺点：造价高，互换性和互操性差

5.FCS 现场总线控制系统 1.系统内设备的信号全数字化，提高了速度，精度和距离，可靠性提高 2.控制功能的彻底分散。

6.CIMS 工业过程计算机集成制造系统自下而上

第二章输入/输出接口与过程通道技术

图2-1 P15

看到这个图怎么把模拟信号转换为离散信号，能够描述出来

模拟量输入通道 P16

包括哪些部分，主要由什么组成

模拟量输入通道主要由传感器，信号调理单元，多路转换开关，程控放大器，采样保持器，A/D转换器和I/O接口电路组成

♥信号调理 P16

什么是信号调理，作用

作用：将传感器输出的不同种类和不同电平的被测模拟电信号变换为统一的电信号。

电桥电路 P17

冷端补偿：避免冷端温度波动引起的测量误差，从而达到热电偶温度自动补偿的目的

仪表放大器 P18

几个特点：

1.输入阻抗应远大于信号源内阻

2.抗共模电压干扰能力强

3.在预定的频带宽度内有稳定准确的增益，良好的线性，输入漂移和噪声足够小

4.能附加一些适应特定要求的电路

隔离放大器 P21

作用，为什么要采用隔离放大器

为了防止其他电磁干扰测量电路

输入信号和输出信号之间保持电气隔离同时实现输出电压与输入电压的线性传输

电流/电压转换器 P22

为什么要采用转换器将输出的电流信号(非标准的电压信号)转换为A/D转换器能直接采集的电压信号

♥多路转换开关 P24

采用多路转换开关的原因轮流切换各被控或被测回路与A/D,D/A转换电路之间的通路，以实现分时复用的目的

♥可编程增益放大器 P26

为什么要自动改变放大器的增益对不同的通路具有不同的增益，以实现相同的动态输出

♥采样保持器 P27 jdt

为什么要用，使用的原因给定充分的时间来转换信号

A/D在转换期间，输入的模拟信号保持不变，从而保证A/D转换精度

p28 例题

采样保持的主要参数：

1.孔径时间

2.捕捉时间

3.保持电压下降率

♥A/D转换器 P30 jdt

作用:将模拟信号转换为数字信号

主要参数

1.分辨率转换后的数字量的二进制位数表示

2.量程转换的电压范围

3.转换精度转换结果相对于实际值的准确度

绝对精度相对精度区别联系绝对精度用数字量的位数表示，相对精度用相对于满量程的百分比表示

4.转换时间 A/D启动到转换结束所需的时间

5.工作温度范围 A/D转换器的工作温度的范围

♥模拟量输出通道 P36

图2-33 如何把数字转换为模拟

模拟量输出通道由 D/A转换器,输出保持，多路切换开关，功放电路。

每个通道设置一个D/A 多个通道公用一个D/A

♥D/A转换器 P37 jdt

串行：特殊用途

并行：转换速度快

技术指标:

1.分辨率计算机数字量输出对执行部件控制的灵敏度

2.稳定时间 D/A转换器转换速率的度量

3.线性误差输入/输出直线的线性误差

4.输出方式和极性电流输出/电压输出

5.温度范围 D/A转换器的工作温度范围

电压/电流转换器 P40

为什么要使用电压电流转换器:

工业现场的智能仪表和执行器常常要以电流方式传输,这是因为在长距离传输信号时

容易引入干扰,而电流传输具有较强的抗干扰能力

♥数字量输入/输出通道 P42 jdt

什么是开关量:电气控制系统的继电器触点具有闭合与断开两种状态,这种信号形式称为开关量

按类型分有电平式和触点式，按电源分为有源和无源

开关量输入/输出通道三部分组成： CPU接口逻辑电路输入缓冲器和输出锁存器输入/输出电气接口

信号调理电路,怎么把一个非标准转换为标准信号外部信号经过电平转换，滤波，隔离和过电压保护

♥驱动电路 P44

1.小功率驱动电路

2.中功率驱动电路

3.大功率驱动电路

♥数字滤波技术 P53 很重要 zhjst

1.限幅滤波公式2-33 比较n与n-1时刻的两个采样值，如果差值过大，用n-1代替第n次的采样值又称程序判断法

2.中位值滤波取中间值为采样值

3.算术平均滤波怎么实现公式2-34 取算数平均为采样值

4.递推平均滤波怎么实现公式2-35 把N个采样数据求算数平均，队尾进来一个，队头丢弃一个

5.加权递推平均滤波法公式两个条件 1.每个C相加为1 2.每个C>0 不同时刻赋予不同的权重。

6.一阶惯性滤波公式2-37 给定T,Tf 计算a a=1/(1+T/Tf)

2.6.2上面,应用场合:

中位值滤波和限幅滤波使用于偶然的脉冲干扰

平均值滤波法适用于周期干扰

加权平均滤波适用于纯滞后较大的被控对象

惯性滤波适用于高频或者低频的干扰信号

如果同时使用,先用中位值滤波或限幅滤波,然后再用平均值滤波

♥标度变换 P56 jdt

公式2-41,例题 2-1 Ax=Ao+(Am-Ao)(Nx-No)/(Nm-No)

第三章工业控制计算机

♥工业控制计算机的特点 P60

1.可靠性高 2.实时性好 3. 环境适应能力强 4.输入和输出模板配套好

5.系统通信功能强 6. 系统开放性和扩充性好 7.控制软件包功能强 8.后备措施齐全和具有冗余性

♥工业控制计算机的分类 P62

图 3-2 工业控制计算机的分类：

1总线型工控机 2.嵌入式工控机 3.PLC 4.单元式控制器 5.智能测控仪器

总线结构 P64 jtd

什么是:总线是连接一个或多个部件的一组电缆的总称，包括地址总线，数据总线，控制总线

1.片内总线:指微处理器芯片内的总线,用于连接微处理器内部的各逻辑功能单元

2.片间总线:又称元件级总线,指一个微处理器应用系统中连接各芯片的总线

3.内部总线:又称板级总线,实在计算机系统内连接各插件板的总线

4.外部总线:又称通信总线或接口总线,完成计算机系统之间或计算机与设备之间的通信任务

♥内部总线 P65

说出哪些是内部总线: PC/XT ISA EISA MCA PCI

♥外部总线 P66

RS-232C,RS-485 区别特点,应用场合都是串行通信

RS-232C 通信距离近

RS-485 通信距离远

RS-485比RS-232C有更长的通信距离更快的速度以及更多的节点，更适用于多台计算机或带微控制器设备之间的远距离数据通信。

DCS现场控制站 P70

组成:主控单元,智能I/O单元,总线与通信接口,电源单元和专用机柜

什么是DCS,特点是什么

第四章计算机控制系统的理论基础

香农采样定理 P78

定义:如果被采样的连续信号e(t)的最大角频率为Wm，且采样角频率Ws》=2Wm，则被采样信号e1(t)经过理想滤波器，可以无失真的恢复原来的信号

Z变换 Z反 P83

例题 4-1 4-2 4-3 4-4 对照表不用管

4-5 4-6

脉冲传递函数 P88

写法有无开关的区别

稳定性分析 P91

离散系统什么时候是稳定的例题4-13 充分条件：系统特征方程的所有根均分布在Z平面的单位圆内，或所有根的模小于1

1.求G(Z),

2.求特征方程，即闭环传递函数分母为0

3.解出根，看是否满足充要条件

第五章数字PID控制算法

♥PID控制器 P106

1.比例控制.作用: 成比例地反映系统的偏差信号，偏差一旦产生，就产生控制作用，减少偏差上升时间

2.积分. 作用: 主要消除静差，提高系统的无差度。积分常数T越大，积分作用就越弱，反之则越强。稳态误差

3.微分 .作用: 反映偏差的变化趋势，并在偏差变得太大之前，引入早期的修正量，加快系统的响应，减少调节时间。

♥基本数字PID控制 P107

位置式控制器 5-5

增量式控制器 5-7

♥数字PID的改进 P109

积分分离PID: 5-9

只使用积分会产生较大的偏差和超调。

引入后：既保持了积分作用，又可以减少超调量，使系统的控制性能得到很大的改善

基本思想：当偏差较大时，取消积分作用，当偏差小于某个阈值时，投入积分作用

不完全微分PID控制算法为什么要使用

微分控制分量的幅值较大，对执行机构会造成影响

在PID算法中加一个一阶惯性环节（低通滤波器）

1.在PID控制器后串联一个低通滤波器

2.直接在微分控制环节加入一个低通滤波器

图5-4 两种组成方法

微分先行PID

为什么采用防止给定值发生阶跃变化时

只对被控量进行微分，不对偏差进行微分

凑试法 P119

顺序:比例积分微分

第六章复杂控制算法

数字控制器设计原理 P130

4个步骤:

1.求广义对象的脉冲传递函数

2.确定闭环脉冲传递函数

3.求数字控制器的脉冲传递函数

4.导出控制器的输出

♥斯密斯预估P141

为什么要提出,提出的原则,针对的什么对象

在某些工业控制中，由于物料或能量的传输延迟，使得被控对象具有纯滞后性质，针对纯滞后系统

原理：引入一个补偿环节与对象并联，用来补偿被控对象中的纯滞后部分

滞后环节在闭环控制回路之外，不影响闭环系统的稳定性

原理和输出

♥串级控制 P147 jdt

设计的思路:不管串级控制有多少级,计算的顺序总是从最外面的回路向内进行

步骤：

1.计算主回路的偏差

2.计算主回路控制器的输出

3.计算副回路的偏差

4.计算副回路控制器的输出

♥前馈-反馈控制 P149

前提：被控量偏离设定值。

在干扰的作用下，对偏差进行控制，抵消干扰的影响

加入一个扰动的前馈控制

6-63 作用

给定类似图6-20 如何设计

模糊控制P163 不看了多半不考很烦考了分不要了

组成部分:模糊化知识库模糊推理清晰化

图6-32

例题 6-6 6-7 P170 P172

清晰化 P175

三种方法:1.选择隶属度最大的原则 2.加权平均原则 3.中位数判决

第七章计算机控制系统的软件设计

工业组态软件 P213

目前的软件有哪些举例 Intouch iFIX WinCC KingView MCGS 力控

使用的基本步骤 P216

1.设计图形界面

2.定义设备驱动,构造数据库变量

3.建立动画连接

4.运行和调试

画面数据动画

第八章分布式计算机控制系统

♥DCS特点 P217

什么是DCS 集散控制系统

独立性 2. 协调性 3. 友好性 4.适应性灵活性和可扩充性 5.实时性 6.可靠性

DCS的网络结构 P228

1.控制网络CNET 2.系统网络SNET 3.管理网络MNET 4.决策管理网络DNET

第九章计算机控制系统设计与实现

设计的原则 P258

1.安全可靠 2.满足工艺要求 3.操作维护方便 4.实时性强 5.通用性好 6.经济效益高

设计的步骤 P259

1.工程项目与控制任务的确定阶段

2.工程项目的设计阶段

3.离线仿真和调试阶段

4.在线调试和运行阶段

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第一章 绪论