微型计算机控制总结_微型计算机知识总结

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第一章

 控制：为达到规定的目标，对元件或系统的工作特性所进行的调节或操作。

 控制系统：是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系

统。

 计算机控制系统：是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获

得一定控制目的而构成的系统。

 连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？

 答：与连续控制系统相比，计算机控制系统具有以下特点：

(1)计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。

(2)在计算机控制系统中，控制规律是由计算机通过程序实现的（数字控制器），修改一

个控制规律，只需修改程序，因此具有很大的灵活性和适应性。

(3)计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。

(4)计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。

(5)一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式，同时控制多个回路。

(6)采用计算机控制，如分级计算机控制、集散控制系统、计算机网络等，便于实现控

制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提

 计算机控制系统的组成：

硬件组成：计算机主机、操作台、通用外围设备、I/O接口与I/O通道、传感器。

软件组成：系统软件，应用软件。

 计算机在控制中的典型应用方式：1.操作指导控制系统2.直接数字控制系统3.监督计算

机控制系统4.分级计算机控制系统5.网络控制系统。

 工业控制机的特点：1.实时性2.高可靠性3.硬件配置的可装备可扩充性4.可维护性。 集散控制系统：又称为以微处理器为基础的分散型信息综合控制系统。

 智能控制系统：所谓智能控制系统就是驱动自主智能及其以实现其目标而而无需操作人

员干预的自动控制系统。

第二章

 I/O接口电路也简称接口电路。它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件。

 I/O通道也称为过程通道。它是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。 I/O接口、I/O通道作用：I/O接口和I/O通道都是为实现主机和外围设备之间信息交换

而设的器件，其功能都是保证主机和外围设备之间能方便、可靠、高效率的交换信息。 I/O信号的种类：1.数据信息（数据信息又可分为数字量、模拟量、开关量和脉冲量）2.状态信息3.控制信息。

 并行通信优缺点：其优点是传送速度快、信息率高。

 全双工方式：串行接口和外围设备间除公共地线外，有二根数据传输线，串行接口可以

同时输入和输出数据，计算机可同时发送和接收数据，这种串行传送方式就成为全双工方式。

 串行通信可分：1.全双工方式2.半双工方式3.同步通信4.异步通信。

 I/O控制方式：程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式。

 查询式I/O方式的优缺点：从理论上看，查询式比无条件传送方式可靠，接口电路简单，不占用中断输入线，同时查询程序也简单，易于设计调试。特别适用于多个按一定规律顺序工作的生产机械或生产过程的控制。

 中断控制I/O时应解决的问题：第一、保存现场和恢复现场；第二、正确判断中断源；

第三、实时响应；第四、按优先权顺序处理。

 中断优先级问题的解决：1.软件查询方式2.雏菊链法3.专用硬件方式。

 信号预处理装置一般包括标度变换器、滤波电路、线性化处理及电参量间的转换电路等。 采样定理：模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时，即：fs.max>=2fmax,则采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般取2.56-4倍的信号最大频率。

 采样过程: 是用采样开关(或采样单元)将模拟信号按一定时间间隔抽样成离散模拟信号的过程。

 串行D／A转换器的基本工作原理：是先把数字量转换成一系列的脉冲，一个脉冲相当

于数字量的一个单位，再把每一个脉冲变成单位模拟量，然后将所有单位模拟量相加，从而得到和数字量成正比的总的模拟量输出。

 D/A转换器按工作方式分为并行和串型两种。

 分辨率：当输入数字量变化1时，输出模拟量变化的大小。

 稳定时间：是D/A转换器转换速率的量度，是指D/A转换器代码有满刻度值变化时，其

输出达到并保持在所给定的百分数误差范围内所需要的时间。

 A/D转化器种类：1.计数器式A/D转换器2.双积分式A/D转换器3.逐次逼近式A/D转换

器。

 A/D转换器的主要技术参数：1.分辨率2.量程3.转换精度4.转换时间5.工作温度范围。 串模干扰是叠加在被测信号上的干扰信号。

 抑制串模干扰的方法:

1、加输入滤波器

2、为避免干扰从传输导线窜入检测回路，可采

用带屏蔽层的双绞线或同轴电缆连接一次仪表和转换设备，屏蔽层应良好接地

3、在靠近传感器位置将被测信号进行前置放大，从而提高回路的信号噪声比。再利用逻辑器件的特性来抑制干扰。提高阈值电平可抑制低噪声干扰；采用低速逻辑器件或加电容器降低速度，可以抑制高频干扰

4、采用数字滤波技术。

第三章

 为什么用计算机来实现数字控制：1.数字控制器能实现复杂控制规律的控制2.计算机具

有分时控制能力，可实现多回路控制3.具有灵活性4.采用计算机除实现PID数字控制外，还能实现监控、数据采集、数字显示等其他功能。

 模拟化设计方法：当系统的采样频率足够高时，采样系统的特性接近于连续变化的模拟

系统。

 离散化方法：

1、差分变换法

2、零阶保持器法

3、双线性变换法。

 PID：利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的系统。

 PID控制：PID控制是一种负反馈控制，特别适用于过程的动态性能良好而且控制要求

性能不太高的情况。

 PID增量算法：

 积分整量化误差：

 防止积分整量化误差的方法：1.扩大计算机运算的字长，提高精度计算2.当积分项

KIe(k)时，积分项单独累加，直到产生溢出。

 积分饱和：由于主要是积分项的存在，引起了而PID运算的“饱和”，因此，这种饱和称

为“积分饱和”。积分饱和增加了系统的调整时间和超调量，称为“饱和效应。

 不完全微分的PID算法：仿照模拟调节器的实际微分调节器，加入惯性环节，以克服完

全微分的缺点。

 二自由度PID控制：就是使目标值跟踪特性为最优的PID参数和使外扰抑制特性最优的PID参数，能分别独立地进行整定，使两特性同时达到最优。

 PID控制器参数对系统性能的影响：1.比例系数KP对系统性能的影响2.积分时间常数TI

对系统性能的影响3.微分时间常数TD 对系统性能的影响。

 采样周期：周期性采样控制系统中两次采样之间的时间间隔。

第四章

 最少拍无差系统：是指在典型的控制输入信号作用下能在最少几个采样周期内达到稳态

无静差的系统。

 波纹：在采样点之间的输出响应可能是波动的，这种波动称为波纹。

 振铃：大林把这种控制量以0.5的采样频率振荡现象

 怎样抑制振铃现象：大林算法提出一种简单的修正方法，以防止振铃现象，令数字控制

器中产生振铃现象的极点的因子中的z=1就可以消除振铃现象。

第五章

 模糊控制器：应用模糊语音变量按照人的思想工作的控制器。

 论域的确定输入输出量化，量化因子定义为Ke

第六章

 微型计算机控制系统设计一般可分为以下几个步骤：系统总体控制方案设计、微型计算

机选择、控制算法设计、硬件设计、软件设计、系统联调。

 软件的分类：1.系统软件2.应用软件

 应用程序的语言选择1.机器语言2.汇编语言3.高级语言。

 动态滤波

 静态滤波

第七章

 多微处理机系统：是指一个具有两个或多个微处理机并能相互进行通信以协同解决一个

大的给定问题的微机系统。

 多微处理机控制系统的优缺点：

优点：1.有较高的处理速度2.提高系统的可靠性3.系统便于扩充和修改4.实现复杂分散控制和管理一体化5.通过多微处理机实现并行处理，是开发超级计算机的重要途径

缺点：1.系统的结构形式和通信方案2.任务分割和开发并行性问题3.正确处理资源竞争和死锁问题4.提高系统可靠性和动态重组问题

 集散控制系统：它是随着现代大型工业生产自动化的发展和过程控制要求的日益复杂而

产生的综合控制系统。

 集散控制系统的优点：1.系统具有很高的可靠性2.系统功能全面，可实现控制和管理一

体化3.系统使用、操作方便4.性能、价格比好。

第八章

 工作可靠性：这是指系统在实际运行和执行任务时的可靠性。

 计算机控制系统的可靠性：在规定的工作条件下和规定的时间内，该系统正确完成规定

功能的能力。

 固有可靠性：由这一过程所决定的可靠性是系统的内在可靠性，称为系统的固有可靠性。 提高系统可靠性的途径：1.改进元、部件的可靠性2.降低使用应力水准3.简化系统结构

4.采用冗余设计5.是高维护技术。

 常见的耦合方式：阻容耦合、磁耦合、静电耦合。

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