计算机控制技术复习

1、计算机控制系统的特点。

1）结构上是一个混合系统。

2）包含多种信号形式。

3）系统的设计和分析需要先进的理论。

4）能实现复杂的控制规律。

5）控制规律灵活多变。

6）可分时控制多个回路。

7）提高了企业的自动化程度。

2、计算机控制系统的控制过程。

a.实时数据采集--对来自测量变送器的被控量的瞬时值进行采集和输入；

b.实时控制决策--对采集到的被控量进行分析、比较和处理，按一定的控制规律运算，进行控制决策；

c.实时控制输出--根据控制决策，适时地对执行器发出控制信号，完成监控任务；

3、什么是实时？实时是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间间隔（采样周期）内完成，计算机对输入的信息必须以足够快的速度进行处理并在一定的时间内作出反映或者进行控制。一旦超出了这个时间间隔，就失去了控制的时机，控制就失去了意义。

4、中小功率直流电机调速原理。

设电机在额定电压下的转速为vmax，控制信号的占空比d= t /τ其中t代表通电时间，τ代表脉冲周期），则电机的的转速和控制信号的关系可用如下公式表示：v=vmax×d

5、用计算机实现数字控制器的优点：

可以分时控制，实现多回路控制；

控制算法灵活，功能强大，能实现复杂的控制规律；

系统的可靠性高，稳定性好；

保证安全生产，改善劳动条件。

6、设计步骤。

1）、求出模拟调节器的传递函数d(s)

2）、选择合适的采样周期t

3）、把d(s)离散化，求出数字控制器的脉冲传递函数d(z)

4）、检验系统的闭环特性是否满足设计要求。

5）、把d(z)变换成差分方程的形式，并编程实现。

6）、现场调试。

7、模拟调节器的离散化方法。

8、离散化过程分为三步：

1）连续时间离散化。

2）积分项用累加求和来近似。

3）微分项用一阶后向差分来近似。

9、增量式pid控制器的优点：

1）不需要累加误差，计算误差或精度对控制量的影响比较小。

2）当控制器的输出产生误动作，增量式pid控制器对系统的影响比较小。

3）在切换控制方式时，不会对系统产生太大的冲击。

10、扩充临界比例度法整定步骤如下：

1）选择一个足够短的采样周期，如果被控对象带有纯滞后环节，采样周期应该小于0.1倍的滞后时间常数。

2）求取临界比例系数kc和临界振荡周期tc

3）选择控制度。

4）根据选择的控制度，查表求出各个pid参数。

5）调试 11、离散化方法设计数字控制器的步骤：

如果已知被控对象的传递函数g0(s)，并且可以根据控制系统的性能指标确定闭环系统的脉冲传递函数φ(z)，可以得到离散化方法设计数字控制器的步骤：

1）根据式（5-2）求出广义被控对象的脉冲传递函数g(z)。

2）根据系统的性能指标要求和其它约束条件，确定闭环系统的脉冲传递函数φ(z)。

3）根据式（5-7）求出数字控制器的脉冲传递函数d(z)。

4）根据数字控制器的脉冲传递函数d(z)，求出差分方程，编写控制程序。

5）与硬件连接，进行系统调试。

13、最小拍无差随动系统定义：

一个采样周期为一拍；

最少拍要求时间最优，速度最快；

最少拍无差数字控制器的设计任务：根据式（5-7）求出数字控制器的脉冲传递函数d(z)，使闭环系统在某种特定的典型输入作用下，能以最少拍结束响应过程，而且在采样时刻系统不存在稳态误差，输出能够准确地跟踪输入。

14、最少拍特性，提出设计要求：（1）快速性要求（2）无静差要求。

3）数字控制器的物理可实现性要求。

4）稳定性要求。

15、最少拍控制器的物理可实现性和稳定性要求。

1）最少拍控制器的物理可实现性要求。

在控制算法中不允许出现未来时刻的偏差值，数字控制器的脉冲传递函数d(z)不含有z的正幂次项。式中常数项b0 不等于零；如果控制器是可实现的，不允许出现未来时刻的偏差值，即m<=n。同时满足以上两个条件，才是物理可实现。

2）最少拍控制器的稳定性要求。

当g(z)中包含单位圆上或圆外的零点时，在φ(z)的表达式中应该把这些零点作为φ(z)的零点保留下来；

当g(z)中包含单位圆上或圆外的极点时，在φe(z)的表达式中应该把这些极点作为φe(z)的零点保留下来。

16、最少拍无纹波随动系统的设计。

1）设计无纹波系统的必要条件。

2）最少拍无纹波设计的约束条件。

3）最少拍无纹波系统设计的一般方法。

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