計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)考試知識(shí)點(diǎn)歸納總結(jié)

1、文檔編碼 : CD6P9H1T2S1 HL5V9A9G6W5 ZU6E9G10G4B4第一章 緒論 1,運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng)是在自動(dòng)把握技術(shù)和運(yùn)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的； 2,畫(huà)出典型 運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng) 的基本框圖 ,并分別說(shuō)明各單元的作用； A/D 轉(zhuǎn)換器 ：將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)反饋給運(yùn)算機(jī)； 把握器 ：將反饋信號(hào)與給定值信號(hào)進(jìn)行比較, 確定的把握算法輸出數(shù)字把握信號(hào) 得到的偏差信號(hào)依據(jù) D/A 轉(zhuǎn)換器 ：將數(shù)字把握信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬把握信號(hào)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器 執(zhí)行器 ：接受模擬把握信號(hào),轉(zhuǎn)變被控對(duì)象的把握參數(shù)值 被控對(duì)象 ：工藝參數(shù)需要把握的生產(chǎn)過(guò)程,設(shè)備或機(jī)器等； 2, 簡(jiǎn)述運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng)的一般 把握過(guò)程

2、； 1 數(shù)據(jù)采集及處理 ,即對(duì)被控對(duì)象的被控參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),并輸 給運(yùn)算機(jī)進(jìn)行處理； 2 實(shí)時(shí)把握 ,即按已設(shè)計(jì)的把握規(guī)律運(yùn)算出把握量,實(shí)時(shí)向執(zhí)行器 發(fā)出把握信號(hào)； 3, 運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng)的 組成 4, 與連續(xù)把握系統(tǒng)相比,運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng)具有哪些 特點(diǎn) ？ 1 運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng)是模擬和數(shù)字的混合系統(tǒng)； 2 在運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng)中,把握規(guī)律是由運(yùn)算機(jī)通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)的（數(shù) 字把握器）,修改一個(gè)把握規(guī)律,只需修改程序,因此具有很大的靈 活性和適應(yīng)性； 第 1 頁(yè),共 13 頁(yè)3 運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)模擬電路不能實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜把握規(guī)律； 4 運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng)并不是連續(xù)把握的,而是離散把握的； 5 一個(gè)數(shù)字把握器常

3、常可以接受分時(shí)把握的方式,同時(shí)把握多個(gè)回 路； 6 接受運(yùn)算機(jī)把握,如分級(jí)運(yùn)算機(jī)把握,集散把握系統(tǒng),運(yùn)算機(jī)網(wǎng) 絡(luò)等,便于實(shí)現(xiàn)把握與治理一體化, 提高； 5, 運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng)的 類型 使工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化程度進(jìn)一步 （ 1）操作指導(dǎo)把握系統(tǒng) ：運(yùn)算機(jī)的輸出不直接把握被控對(duì)象,只是 采集信息,操作人員依據(jù)結(jié)果操作執(zhí)行機(jī)構(gòu),是一種開(kāi)環(huán)把握結(jié)構(gòu)； （ 2）直接數(shù)字把握系統(tǒng) ：運(yùn)算機(jī)通過(guò)檢測(cè)元件對(duì)一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)參 數(shù)進(jìn)行巡回檢測(cè), 并經(jīng)過(guò)輸入通道送入運(yùn)算機(jī)； 運(yùn)算機(jī)依據(jù)規(guī)定的控 制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算, 然后發(fā)出把握信號(hào)直接去把握?qǐng)?zhí)行機(jī)構(gòu), 使系統(tǒng)的 被控參數(shù)達(dá)到預(yù)定值； （ 3）監(jiān)督運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng) ：由運(yùn)算機(jī)依

4、據(jù)描述生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型, 運(yùn)算出正確把握輸出送給模擬調(diào)劑器或者 DDC 運(yùn)算機(jī),最終由模擬 調(diào)劑器或者 DDC 運(yùn)算機(jī)把握生產(chǎn)過(guò)程,從而使生產(chǎn)過(guò)程始終處于最 佳工作狀態(tài)； （ 4）分級(jí)運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng) 督級(jí),企業(yè)治理級(jí) ：裝置把握級(jí),工廠集中把握級(jí),車間監(jiān) 其次章 運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件基礎(chǔ) 1,開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入通道 的主要作用是什么？ 在運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng)中, 為了獵取系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)或設(shè)定信息, 常常需 要進(jìn)行開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸入； 2,模擬量信號(hào)輸入通道 的主要作用是什么？ 把從把握對(duì)象檢測(cè)到的模擬信號(hào),轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào),經(jīng) I/O 接 口送入運(yùn)算機(jī)； 3,開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出通道 的主要作用是什么

5、？ 答：在運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng)中,常常需要把握?qǐng)?zhí)行機(jī)構(gòu)的開(kāi) / 關(guān)或啟 / 停, 某些把握算法也需要把握?qǐng)?zhí)行機(jī)構(gòu)在確定時(shí)間 T 內(nèi)全負(fù)荷工作一段 時(shí)間 t0tT,這些把握可通過(guò)運(yùn)算機(jī)開(kāi)關(guān)量輸出通道來(lái)實(shí)現(xiàn)； 第 2 頁(yè),共 13 頁(yè)4,模擬量信號(hào)輸出通道 的主要作用是什么？ 把運(yùn)算機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量； 5, 說(shuō)明 光電耦合器 的作用,用法及留意事項(xiàng)； 光電耦合器的 作用 ：從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng) 獵取的信號(hào) 電平 往往 高于運(yùn)算機(jī) 系統(tǒng) 的規(guī)律電平 ,可能從現(xiàn)場(chǎng)引入高壓信號(hào) 損害運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)的安全 ；因此 用光電耦合器進(jìn)行電氣隔離； （電氣隔離和電平轉(zhuǎn)換） 光電耦合器的 用法 ：當(dāng)輸入側(cè) 即 發(fā)光二極管 流

6、過(guò)確定的電流 IF 時(shí), 發(fā)光二極管 開(kāi)頭 發(fā)光 ,它 觸發(fā)光 敏三極管 使其 導(dǎo)通 ；當(dāng)撤去該電 流時(shí),發(fā)光二極管熄滅,三極管 截止；這樣,就實(shí)現(xiàn)了以光路來(lái) 傳遞信號(hào),保證了兩側(cè)電路沒(méi)有電氣聯(lián)系,從而達(dá)到了隔離的目的； 光電耦合器的 留意事項(xiàng) ： 輸入側(cè)導(dǎo)通電流 ：要使光電隔離器件導(dǎo)通,必需在其輸入側(cè)供應(yīng) 足夠大的導(dǎo)通電流, 以使發(fā)光二極管發(fā)光； 不同的光電隔離器件的導(dǎo) 通電流也不同,典型的導(dǎo)通電流 IF=10mA； 頻率特性 ：受發(fā)光二極管和光敏元件響應(yīng)時(shí)間的影響,光電隔離 器件只能通過(guò)確定頻率以下的脈沖信號(hào)；因此,在傳送高頻信號(hào)時(shí), 應(yīng)當(dāng)考慮光電隔離器件的頻率特性, 挑選通過(guò)頻率較高的光

7、電隔離器； 輸出端工作電流 ：光電隔離器輸出端的灌電流不能超過(guò)額定值, 否就就會(huì)使元件發(fā)生損壞；一般輸出端額定電流在 mA 量級(jí),不能直 接驅(qū)動(dòng)大功率外部設(shè)備, 因此通常從光電隔離器至外設(shè)之間仍需設(shè)置 驅(qū)動(dòng)電路； 輸出端暗電流 ：這是指光電隔離器處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí),流經(jīng)輸出端 元件的電流,此值越小越好；在設(shè)計(jì)接口電路時(shí),應(yīng)考慮由于輸出端 暗電流而可能引起的誤觸發(fā),并予以處理； 隔離電壓 ：它是光電隔離器的一個(gè)重要參數(shù),表示了其電壓隔離 的才能； 電源隔離 ：光電隔離器件兩側(cè)的供電電源必需完全隔離；光電隔 離器件兩側(cè)的供電電源也必需完全隔離； 6, 開(kāi)關(guān)量輸出 的輸出信號(hào)處理； 第 3 頁(yè),共 13

8、 頁(yè)（ 1）隔離處理（ 2）電平轉(zhuǎn)換和功率放大（小功率低壓開(kāi)關(guān)量輸出, 繼電器輸出,晶閘管輸出, 功率場(chǎng)效應(yīng)管輸出,集勝利率電子開(kāi)關(guān)輸 出 ） 7, 多路 A/D 轉(zhuǎn)換器電路 有幾種常見(jiàn) 方案 ,各有什么優(yōu),缺點(diǎn)？ （ 1）接受集成多路 A/D 轉(zhuǎn)換器 ,或挑選內(nèi)含集成多路 A/D 轉(zhuǎn)換器的 微處理器； 優(yōu)點(diǎn) :設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔,牢靠性高 缺點(diǎn)： 有時(shí)各模擬量輸入相互 串?dāng)_； （ 2）每個(gè)模擬量輸入配置一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器 ；缺點(diǎn) ：當(dāng)系統(tǒng)中模擬量 輸入較多時(shí),硬件費(fèi)用會(huì)快速增加,牢靠性降低,一般不接受這種方 案,僅在考慮轉(zhuǎn)換速度,各模擬量相互串?dāng)_等情形下使用； （ 3）實(shí)行多路模擬量輸入復(fù)用一個(gè) A

9、/D 轉(zhuǎn)換器的方案 ； 8,在 A/D 轉(zhuǎn)換器前使用 采樣 -保持器 有什么作用？這里采樣保持器中 的“采樣”和 節(jié)中的“采樣”有何區(qū)分？ 答：在進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí), 假如模擬信號(hào)的頻率較高, 就會(huì)由于 A/D 轉(zhuǎn) 換器的孔徑時(shí)間 即轉(zhuǎn)換時(shí)間 而造成較大的轉(zhuǎn)換誤差,克服的方法是 在 A/D 轉(zhuǎn)換器之前設(shè)置采樣保持電路；采樣保持器平常處于“采樣” 狀態(tài),跟蹤輸入信號(hào)變化； 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換之前使其處于 “保持”狀態(tài), 就在 A/D 轉(zhuǎn)換期間始終保持轉(zhuǎn)換開(kāi)頭時(shí)刻的模擬輸入電壓值； 轉(zhuǎn)換結(jié) 束后,又使其變?yōu)椤安蓸印睜顟B(tài)； 號(hào)在離散時(shí)間瞬時(shí)值的序列過(guò)程； 節(jié)中的“采樣”指抽取連續(xù)信 9, 模擬量輸入 隔

10、離,放大,濾波； 隔離 ：光電隔離,共模電壓的隔離（光電隔離,電容隔離技術(shù),隔離 放大器） 放大 ：測(cè)量放大器,程控增益放大器 濾波 ：硬件,軟件 10,多路 D/A 轉(zhuǎn)換器電路 有幾種常用 方案 ,各有何優(yōu),缺點(diǎn)？ （ 1）為每一個(gè)通道設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的 D/A 轉(zhuǎn)換器 ；優(yōu)點(diǎn) ：轉(zhuǎn)換速度快, 精度高, 工作牢靠, 即使某一通道顯現(xiàn)故障也不會(huì)影響其他通道的工 作,相應(yīng)軟件的編制也比較簡(jiǎn)潔； 缺點(diǎn)： 假如模擬量信號(hào)輸出通道較 多,就會(huì)使系統(tǒng)造價(jià)增加很多,特殊是接受高精度的 D/A 轉(zhuǎn)換器時(shí)； （ 2）多通道復(fù)用一個(gè) D/A 轉(zhuǎn)換器,并輔以多路模擬開(kāi)關(guān)和采樣保持 放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)； 這個(gè)方案是由運(yùn)算機(jī)通

11、過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)分時(shí)地把一個(gè) D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出送至各個(gè)采樣保持放大器, 并由保持電容對(duì)模擬量 信號(hào)進(jìn)行保持； 優(yōu)點(diǎn)： 成本較低； 缺點(diǎn) ：電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜,精度低,可 靠性差, 受運(yùn)算放大器的輸入阻抗, 模擬開(kāi)關(guān)和保持電容的漏電阻等 第 4 頁(yè),共 13 頁(yè)因素的影響, 導(dǎo)致保持電容上的電壓信號(hào)逐步衰減, 需要運(yùn)算機(jī)定時(shí) 刷新輸出,也因此占用了 對(duì)速度要求不高的場(chǎng)合； 11,常用的 集成穩(wěn)壓器 CPU 的大量時(shí)間；適用于輸出通道不多 且 三端輸出電壓 固定式正輸出 / 負(fù)輸出,可調(diào)式 集成穩(wěn)壓器 12,簡(jiǎn)述典型的運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng)中所包含的 信號(hào)形式 ； 1 連續(xù)信號(hào) ：連續(xù)信號(hào)是在整個(gè)時(shí)間范疇均有

12、定義的信號(hào),它的幅 值可以是連續(xù)的 ,也可以是斷續(xù)的； 2 模擬信號(hào) ：模擬信號(hào)是在整個(gè)時(shí)間范疇均有定義的信號(hào),它的幅 值在某一時(shí)間范疇內(nèi)是連續(xù)的； 模擬信號(hào)是連續(xù)信號(hào)的一個(gè)子集, 在 大多數(shù)場(chǎng)合與很多文獻(xiàn)中,將二者等同起來(lái),均指模擬信號(hào)； 3 離散信號(hào) ：離散信號(hào)是僅在各個(gè)離散時(shí)間瞬時(shí)上有定義的信號(hào)； 4 采樣信號(hào) ：采樣信號(hào)是離散信號(hào)的子集,在時(shí)間上是離散的,而 幅值上是連續(xù)的； 在很多場(chǎng)合中,我們提及離散信號(hào)就是指采樣信號(hào)； 5 數(shù)字信號(hào) ：數(shù)字信號(hào)是幅值整量化的離散信號(hào),它在時(shí)間上和幅 值上均是離散的； 13,什么是 采樣或采樣過(guò)程 ？ 采樣或采樣過(guò)程,就是抽取連續(xù)信號(hào)在離散時(shí)間瞬時(shí)值

13、的序列過(guò)程, 有時(shí)也稱為離散化過(guò)程； 14,什么是 采樣開(kāi)關(guān) ？常見(jiàn)的 采樣方式 有幾種？ 完成采樣操作的裝置稱為采樣開(kāi)關(guān)； 1 周期采樣 ：指相鄰兩次采樣的時(shí)間間隔相等,也稱為一般采樣； 2 同步采樣 ：假如一個(gè)系統(tǒng)中有多個(gè)采樣開(kāi)關(guān),它們的采樣周期相 同且同時(shí)進(jìn)行采樣,就稱為同步采樣； 3 非同步采樣 ：假如一個(gè)系統(tǒng)中有多個(gè)采樣開(kāi)關(guān),它們的采樣周期 相同但不同時(shí)開(kāi)閉,就稱為非同步采樣； 4 多速采樣 ：假如一個(gè)系統(tǒng)中有多個(gè)采樣開(kāi)關(guān),每個(gè)采樣開(kāi)關(guān)都是 周期采樣的,但它們的采樣周期不相同,就稱多速采樣； 5隨機(jī)采樣 ：如相鄰兩次采樣的時(shí)間間隔不相等, 就稱為隨機(jī)采樣； 15, 函數(shù) 的數(shù)學(xué)定義是

14、什么？區(qū)分 t和 t-kT的含義,并畫(huà)出 它 第 5 頁(yè),共 13 頁(yè)們的幾何圖形； 函數(shù)有以下性質(zhì) ： t t d t 1；即在任意 t0 時(shí)刻, 數(shù)的積分或 函數(shù)的強(qiáng)度1；依據(jù) 函數(shù)的這個(gè)性質(zhì),對(duì)任意連為 續(xù) f t t kT dt f kT 函數(shù) ft 和任意整數(shù) k 有 其中, T 為采樣周期；從上式可以看出, t-kT 可以把 ft 在 kT 時(shí)刻的值提取出來(lái),也就是說(shuō), 函數(shù)具有采樣功能； 16,寫(xiě)出 抱負(fù)采樣開(kāi)關(guān)的數(shù)學(xué)表達(dá)式 ,并給出其圖形表達(dá)方式； 函數(shù)表示為： t kT 1；k 為任意整數(shù)； 那么抱負(fù)采樣開(kāi)關(guān)可以 Tt t kT 描述為抱負(fù)單位脈沖函數(shù)序列： k 17,簡(jiǎn)述

15、采樣定理 的基本內(nèi)容及 采樣周期選取 的一般原就 采樣定理 : 假如連續(xù)信號(hào) f t 具有有限頻譜,其最高頻率為 max ,就對(duì) f t 進(jìn)行周期采樣且采樣角頻率 s 2 max 時(shí),連續(xù)信號(hào) f t 可以由采樣 * *信號(hào) f t 唯獨(dú)確定,亦即可以從 f t 無(wú)失真地復(fù)原 f t ； 從理論上講, 采樣頻率越高就越能照實(shí)反映被采樣的連續(xù)信號(hào)的特點(diǎn) 信息；但是,從運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng)角度來(lái)講,選取過(guò)高的采樣頻率會(huì)使 系統(tǒng)對(duì)硬件的要求過(guò)高, 造成成本攀升, 并且仍會(huì)使干擾對(duì)系統(tǒng)的影 響明顯上升； 因此, 應(yīng)當(dāng)綜合考慮運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng)中采樣周期的挑選 問(wèn)題；（按系統(tǒng)閉環(huán)頻帶選取,系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)選取,

16、系統(tǒng)開(kāi)環(huán) 階躍響應(yīng)的上升時(shí)間選取,生產(chǎn)過(guò)程把握的體會(huì)選?。?18,什么是 信號(hào)重構(gòu) ？ 答：把離散信號(hào)變?yōu)檫B續(xù)信號(hào)的過(guò)程,稱為信號(hào)重構(gòu),它是采樣的逆 第 6 頁(yè),共 13 頁(yè)過(guò)程； 19,試推導(dǎo) 零階采樣 -保持器 的傳遞函數(shù),說(shuō)明它和抱負(fù)低通濾波器 之間的特性差異； 引入 零階保持器 對(duì)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)有何影 響？ H 0 s 答： 1eTs 零階保持器在奈奎斯特頻率以外的增益不為零, s 在相位上相當(dāng)于引入 T/2 的時(shí)間推遲, 因此其性能劣于抱負(fù)低通濾波 器,信號(hào)復(fù)原成效也稍差； 不影響 ； 20,數(shù)字濾波 的概念及方法； 答：是把 A/D 轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)通過(guò)軟件依據(jù)確定的算法進(jìn)行

17、平滑加工 等處理,再送給把握程序運(yùn)算,以增強(qiáng)其有效信號(hào),排除或減小各種 干擾和噪聲,從而提高把握精度和系統(tǒng)的牢靠性與穩(wěn)固性； 限幅濾波方法,中值濾波方法,算術(shù)平均濾波方法,一階滯后濾波方 法,復(fù)合濾波方法； 21,已知連續(xù)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 ； G s s 4K s 51600 s 2 48s 試求接受運(yùn)算機(jī) 閉環(huán)把握時(shí)采樣周期的挑選范疇 答：將系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)寫(xiě)成 G s s 1K s 5232 1 2 /32 秒；得 s 1從而： T1 min秒； 122,差分方程式離散系統(tǒng)的一個(gè)完整描述, 它完全反映了一個(gè)實(shí)際物 理系統(tǒng)的特點(diǎn)；系統(tǒng)的穩(wěn)固性只取決于系統(tǒng)的 通解 ,即系統(tǒng)的 特點(diǎn)根 ；

18、 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性取決于 特點(diǎn)根的分布 ； 23,開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)基本類型： 數(shù)字脈沖信號(hào)； 1 位的狀態(tài)信號(hào),成組的開(kāi)關(guān)信號(hào), 24,共模電壓是指多根信號(hào)線對(duì)參考電壓的相等的部分； 如是相差的 部分就為差模電壓； 第 7 頁(yè),共 13 頁(yè)25,W7800 系列是三端式正輸出集成穩(wěn)壓器；輸入端 1,輸出端 2, 公共端 3；輸入端和公共端之間電容 C1 為濾波電容, ,改善紋 波和抑制高頻干擾；輸出端和公共端之間電容 C2,改善負(fù)載 的瞬態(tài)響應(yīng)； W7900 系列三端固定式輸出集成穩(wěn)壓器； W7800 的 3 為公共端, W79001 位公共端； 第四章 運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng)特性分析 1,穩(wěn)固 ：在有界

19、輸入作用下,系統(tǒng)的輸出也是有界的； 2, 線性離散把握系統(tǒng) 穩(wěn)固的充要條件 是什么？ 答： 閉環(huán)系統(tǒng)特點(diǎn)方程的全部根的模 zi 1,即閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù) 的極點(diǎn)均位于 z 平面的單位圓內(nèi)； 3,霍爾維茨判據(jù) ：由系統(tǒng)特點(diǎn)方程各系數(shù)組成的主行列式及其次序 主子式全部為正； 4,線性離散系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 程特性； ：系統(tǒng)在單位階躍信號(hào)輸入下的過(guò)渡過(guò) 5, 線性定常離散系統(tǒng)的 穩(wěn)態(tài)誤差 是否只與 系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù) 有 關(guān)？ 答：線性定常離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差, 不但與系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有 關(guān),而且與輸入序列的形式及幅值有關(guān)；除此之外,離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài) 誤差與采樣周期的選取也有關(guān)； 6,線性離散系統(tǒng) 的脈

20、沖傳遞函數(shù) 的定義 是什么？ 答：零初始條件下, 系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的輸出采樣函數(shù) 數(shù) z 變換之比； 第五章 運(yùn)算機(jī)把握系統(tǒng)的間接設(shè)計(jì)方法 z 變換和輸入采樣函 1,數(shù)字把握器的間接設(shè)計(jì)法 ：先依據(jù)給定的性能指標(biāo)及各項(xiàng)參數(shù), 應(yīng)用連續(xù)系統(tǒng)理論的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)模擬把握器, 模擬把握器離散化為數(shù)字把握器； 2,脈沖響應(yīng)不變法 基本思想 :離散近似后的數(shù)字把握器的脈沖響應(yīng) 再依據(jù)離散化方法將 gDkT是模擬把握器 第 8 頁(yè),共 13 頁(yè)的脈沖響應(yīng)采樣值 gkT的 T 倍； 特點(diǎn) :模擬把握器穩(wěn)固,就離散近似后的數(shù)字把握器也可保證穩(wěn)固； 由于 z 變換的多值映射特性,簡(jiǎn)潔顯現(xiàn)頻率“混疊”現(xiàn)象； 應(yīng)用范疇 ：

21、模擬把握器應(yīng)具有部分分式結(jié)構(gòu)或能較簡(jiǎn)潔地分解為并聯(lián) 結(jié)構(gòu)；模擬把握器具有陡衰減特性, 合； 3,階躍響應(yīng)不變法 且相宜應(yīng)用在有限帶寬信號(hào)的場(chǎng) 基本思想 ：離散近似后的數(shù)字把握器的階躍響應(yīng)序列與模擬把握器的 階躍響應(yīng)的采樣值一樣； 特點(diǎn) ：模擬把握器穩(wěn)固, 離散近似后的數(shù)字把握器亦穩(wěn)固；由于零階 保持器的低通濾波特性, 可削減“混疊”現(xiàn)象,可保持穩(wěn)態(tài)增益不變； 模擬把握器應(yīng)具有并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式或簡(jiǎn)潔分解成部分分式形式；由于 數(shù)字把握器內(nèi)含有零階保持器, 持階躍響應(yīng)不變的系統(tǒng)； 4,零極點(diǎn)匹配映射法 該方法只能用于低通網(wǎng)絡(luò), 且要求保 基本思想： 依據(jù) s 域與 z 域的轉(zhuǎn)換關(guān)系 z=eTs,可將 s

22、 平面的零極點(diǎn)直 接一一對(duì)應(yīng)地映射到 z 平面上, 使數(shù)字把握器的零極點(diǎn)與模擬把握器 的零極點(diǎn)完全相匹配； 5, z 變換設(shè)計(jì)法結(jié)論 （ 1）采樣周期 T 必需取得足夠小,才能使 Dz接近 Gcs的性能； （ 2）雙線性變換法是最好的離散化方法,它在低采樣頻率下仍舊保 持良好的性能； （ 3）假如以增益作為唯獨(dú)的準(zhǔn)就,零極點(diǎn)匹配法性能最好； （ 4）對(duì)連續(xù)傳遞函數(shù) Gcs=Gc1sGc2s, Gcns可分別對(duì) Gc1s , Gc2s , , , Gcns等效離散得到 D1z, D2z, , , Dnz,就 D1z , D2z , , , Dnz的乘積即為離散近似后的數(shù)字把握器 Dz； 6, 簡(jiǎn)

23、述 比例調(diào)劑,積分調(diào)劑和微分調(diào)劑 的作用； 1比例調(diào)劑器 ：比例調(diào)劑器對(duì)偏差是 即時(shí)反應(yīng) 的,偏差一旦顯現(xiàn), 調(diào)劑器立刻產(chǎn)生把握作用, 作用的強(qiáng)弱取決于比例系數(shù) 使輸出量朝著 減小偏差的方向變化 ,把握 KP；比例調(diào)劑器雖然簡(jiǎn)潔快速,但對(duì)于 系統(tǒng)響應(yīng)為有限值的把握對(duì)象 存在靜差 ；加大比例系數(shù) KP 可以減 小 第 9 頁(yè),共 13 頁(yè)靜差,但是 KP 過(guò)大時(shí),會(huì)使系統(tǒng)的 動(dòng)態(tài)質(zhì)量變壞 ,引起 輸出量振 蕩 , 甚至導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)固； 2積分調(diào)劑器 ：為了排除在比例調(diào)劑中的 殘余靜差 ,可在比例調(diào)劑 的基礎(chǔ)上加入積分調(diào)劑； 積分調(diào)劑具有累積成分, 只要偏差 e 不為零, 它將通過(guò)累積作用影響

24、把握量 u,從而減小偏差,直到偏差為零；積 分時(shí)間常數(shù) TI 大,就積分作用弱,反之強(qiáng)；增大 TI 將減慢排除靜差 的過(guò)程, 但可 減小超調(diào) ,提高穩(wěn)固性 ；引入積分調(diào)劑的代價(jià)是 降低系 統(tǒng)的快速性 ； 3微分調(diào)劑器 ：為加快把握過(guò)程 ,有必要在偏差顯現(xiàn)或變化的瞬時(shí), 按偏差變化的趨向進(jìn)行把握, 使偏差毀滅在萌芽狀態(tài), 這就是微分調(diào) 節(jié)的原理； 微分作用的加入將有助于 于穩(wěn)固 ； 減小超調(diào), 克服振蕩, 使系統(tǒng)趨 7,增量型 PID 把握算式 具有哪些 優(yōu)點(diǎn) ？ 1運(yùn)算機(jī)只輸出把握增量, 影響??； 即執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的變化部分, 因而誤動(dòng)作 2在 i 時(shí)刻的輸出 ui,只需用到此時(shí)刻的偏差,以及前

25、一時(shí)刻,前兩 時(shí)刻的偏差 ei-1,ei-2 和前一次的輸出值 ui-1,這大大節(jié)省了內(nèi)存和 運(yùn)算時(shí)間； 3在進(jìn)行手動(dòng)自動(dòng)切換時(shí),把握量沖擊小,能夠較平滑地過(guò)渡； 8, PID 位置型把握算式 uiK e P i T iejTD e ie i1TI j 0 T 增量型 PID 把握算式 u i u i ui 1e i 1 T e iT D e 2e i 1 e 2 K P e T I T 遞推型 PID 把握算式 u iu i 1 K Pe e i 1 T e iTD e2e i i 1 e 2 TI T 9, 為什么會(huì)顯現(xiàn) 比例和微分飽和 現(xiàn)象？ 答：當(dāng)給定值發(fā)生很大躍變時(shí),在 PID 增量

26、把握算法中的比例部分和 第 10 頁(yè),共 13 頁(yè)微分部分運(yùn)算出的把握增量可能比較大 由于積分項(xiàng)的系數(shù)一般小得 多,所以積分部分的增量相對(duì)比較小 ；假如該運(yùn)算值超過(guò)了執(zhí)行元 件所答應(yīng)的最大限度,那么,把握作用必定不如應(yīng)有的運(yùn)算值抱負(fù), 其中運(yùn)算值的余外信息沒(méi)有執(zhí)行就遺失了,從而影響把握成效； 10, 如何 排除比例和微分飽和 現(xiàn)象？ 答：“積分補(bǔ)償法”；其中心思想是將那些因飽和而未能執(zhí)行的增量信 息積存起來(lái),一旦有可能再補(bǔ)充執(zhí)行； 這樣,動(dòng)態(tài)過(guò)程也得到了加速； 即,一旦 u 超限,就余外的未執(zhí)行的把握增量將儲(chǔ)備在累加器中； 當(dāng)把握量脫離了飽和區(qū), 就累加器中的量將全部或部分地加到運(yùn)算出 的把握

27、增量上,以補(bǔ)充由于限制而未能執(zhí)行的把握； 11,何為 積分飽和 現(xiàn)象？ 答：在標(biāo)準(zhǔn) PID 位置算法中,把握系統(tǒng)在啟動(dòng),停止或者大幅度提降 給定值等情形下,系統(tǒng)輸出會(huì)顯現(xiàn)較大的偏差,這種較大偏差,不行 能在短時(shí)間內(nèi)排除,經(jīng)過(guò)積分項(xiàng)累積后,可能會(huì)使把握量 uk 很大, 甚至超過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的極限 umax；另外,當(dāng)負(fù)誤差的確定值較大時(shí), 也會(huì)顯現(xiàn) uumin 的另一種極端情形；明顯,當(dāng)把握量超過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 極限時(shí),把握作用必定不如應(yīng)有的運(yùn)算值抱負(fù),從而影響把握成效； 這類現(xiàn)象在給定值突變時(shí)簡(jiǎn)潔發(fā)生, “起動(dòng)效應(yīng)”； 12,如何 排除積分飽和 現(xiàn)象？ 而且在起動(dòng)時(shí)特殊明顯, 故也稱 答：減小積分飽和的關(guān)

28、鍵在于不能使積分項(xiàng)累積過(guò)大； 因此當(dāng)偏差大 于某個(gè)規(guī)定的門限值時(shí),刪除積分作用, PID 把握器相當(dāng)于一 PD 調(diào)劑器, 既可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)又可以排除積分飽和現(xiàn)象, 個(gè) 不致使系 統(tǒng)產(chǎn)生過(guò)大的超調(diào)和振蕩；只有當(dāng)誤差 e 在門限 之內(nèi)時(shí),加入積分 把握,相當(dāng)于 PID 把握器,就可排除靜差,提高把握精 度； 13,PID 參數(shù)整定方法 試湊法,簡(jiǎn)易工程法（擴(kuò)充臨界比例度法,擴(kuò)充響應(yīng)曲線法） 14,如何利用 試湊法 調(diào)整 PID 算法的參 數(shù)？ 1先整定比例部分 ：將比例系數(shù) KP 由小調(diào)大,并觀看相應(yīng)的系統(tǒng)應(yīng)趨勢(shì),直到得到反應(yīng)快, 超調(diào)小的響應(yīng)曲線；假如系統(tǒng)沒(méi)有靜差或 響 靜差已小到答應(yīng)范疇之

29、內(nèi), 同時(shí)響應(yīng)曲線已較令人中意, 那只需用比 例調(diào)劑器即可,最優(yōu)比例系數(shù)也由此確定； 第 11 頁(yè),共 13 頁(yè)2假如在比例調(diào)劑的基礎(chǔ)上系統(tǒng)的靜差不能中意設(shè)計(jì)要求,就需加 入積分環(huán)節(jié)； 整定時(shí)一般先置一個(gè)較大的積分時(shí)間系數(shù) TI,同時(shí)將第 一步整定得到的比例系數(shù) KP 縮小一些 比如取原先 80%,然后減小 積分時(shí)間系數(shù), 使在保持系統(tǒng)較好的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上, 系統(tǒng)的 的 靜差得到排除； 在此過(guò)程中, 可以依據(jù)響應(yīng)曲線的變化趨勢(shì)反復(fù)地改 變比例系數(shù) KP 和積分時(shí)間系 數(shù) TI,從而實(shí)現(xiàn)中意的把握過(guò)程和整定參 數(shù)； 3假如即使有比例積分把握器排除了偏差,但動(dòng)態(tài)過(guò)程仍不令人滿 意,就可以加入微分環(huán)節(jié),構(gòu)成 PID 把握器； 在整定時(shí),可先置微分 時(shí)間系數(shù) TD 為零,在其次步整定的基礎(chǔ)上,增大微分時(shí)間系 TD, 數(shù) 同時(shí)相應(yīng)地轉(zhuǎn)變比例系數(shù) KP 和積分時(shí)間系 T