新 计算机控制技术知识点总结

1计算机控制系统就是利用计算机（简称工业控制机）来实现生产过程自动控制的系统。

1、计算机控制系统的工作原理：1） 实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。 2）实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。

3）实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

3工业PC机(IPC)与PC机的差别：1.将大母板变成通用底板总线插座；

2.将母板分成几块PC插件（CPU板、存储器板等）；3.将普通电源变成工业电源；4.密封机箱，内部正压送风；5.工业应用 软件。

2、一个在线的系统部一定是一个实时系统，但一个实时控制系统必定是在线系统。因为在线采集的数据不一定在当时就进行处理。

3、常用的计算机控制系统主机：可编程序控制器（PC）、工控机（IPC）、单片机、DSP、智能调节器

4、工业控制机：（1）硬件组成主机板、内部总线和外部总线、人机接口、磁盘系统、通信接口、输入输出通道（2）软件组成 系统软件包括实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序，Windows等系统软件。

5、计算机控制系统典型型式

1）操作指导控制系统特点：优点是机构简单，控制灵活和安全。缺点是要由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。

2）直接数字控制（DDC）Direct Digital Control系统 特点：闭环控制，实时性好，可靠性高，可控多个回路。

3）监督控制系统（SCC）Supe rvisory Computer Control

SCC+模拟调节器的控制系统SCC+DDC的分级控制系统。

4）集散控制系统（DCS） 结构模式为“操作站—控制站—现场仪表”

5）现场总线控制系统（FCS） 结构模式为“操作站—现场总线只能仪表”

6）综合自动化系统 1计算机集成制造系统（CIMS）2计算机集成过程系统（CIPS）企业资源信息管理系统（ERP）、生产执行系统（MES）和生产过程控制系统（PCS）构成的3层结构，已成为综合自动化系统的整体解决方案。

6、所谓总线，就是计算机个模块之间互联和传送信息（指令、地址和数据）的一组信号线。以微处理器为核心，总线可以分为内部总线和外部总线，而内部总线又可以分为片级总线和系统总线。片级总线包括数据总线、地址总线、控制总线、IIC总线，SPI总线、SCI总线等；系统总线包括ISA总线、EISA总线、VESA总线、PCI总线等；外部总线包括RS—232C、RS—48

5、IEEE—48

8、USB等总线。 ISA：数据线宽度为16位总线，总线时钟为8MHzEISA：数据线宽度为32位总线，总线时钟为16MHz PCI主要性能：支持10台外设、总线时钟频率33.3MHZ/66MHz、总线宽度32位（5v）/64位（3.3v）。

7、1）小功率输入调理电路：采用积分电路消除开关抖动、R—S触发器消除开关两次反跳的方法 2）大功率输入调理电路：采用光电耦合器进行隔离

8、1）串模干扰：叠加在被测信号上的干扰噪声。抑制方法：滤波、用双积分式A/D转换器、对被测信号进行前置放大或完成模/数转换或采取隔离和屏蔽等措施、利用逻辑器件的特性、采用双绞线作信号引线

2）共模干扰：指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。抑制方法：变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽、采用仪表放大器提高共模抑制比

3）长线传输干扰抑制方法：终端阻抗匹配和始端阻抗匹配

10、数字控制，就是生产机械根据数字计算机输出的数字信号，按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动完成工作的控制方式。

11、数字控制器的连续化设计步骤：1）设计假想的连续控制器D（s）2)选择采样周期T3）将D(s)离散化为D（z） 4）设计由计算机实现的控制算法 5）校验

12、增量式算法与位置式算法相比，具有以下优点：

1）增量算法不需要做累加，误差较小，而位置算法要用到过去的误差的累加值，容易产生大的累加误差。

2）增量式算法得出的是空置量的增量，增量误动作影响小，而位置算

法的输出时空置量的全量输出，误动作影响大

3）采用增量式算法易于实现手动到自动的无冲击切换

13、PID参数整定

1）采样周期的选择T≤π/WmaxTmin≤T≤TmaxT≥

2)按简易工程法整定PID参数

扩充临届比例度法扩充响应曲线法：

3)优选法

4）试凑法确定PID参数

14反馈控制：对偏差进行控制，以抵消干扰的影响。前馈控制：按扰动量

进行控制，在控制算法和参数选择合适的情况下，可达到很高的精度。

14、HMI（Human Machine Interface）系统必须有几项基本的能力：

（1）实时资料趋势显示（4）警报的产生于记录

（2）历史资料趋势显示（5）报表的产生于打印

（3）自动记录资料（6）图形接口控制

HMI广义解释就是“使用者与机器间沟通、传达及接收信息的一个接口”。

及人机接口。

15、SCADA凡是具有系统监控和数据采集功能的软件都可成为SCADA软

件（Supervisor Control And Data Acqusition）SCADA软件和硬件设备的链接方式主要可归纳为3种：

（1） 标准通信协议ARCNET，CAN Bus，Device Net，Lon Work，

Modbus，Profibus。SCADA软件和硬件设备，只要使用相同的通信协议，就可以直接通信，不需要安装其它驱动程序

（2） 标准的资料交换接口DDE与OPC 要驱动

（3） 绑定驱动（Native Driver）

15 标度变换方法: 1线性变换公式 2公式转换法 3其它标度变换法

15 越限报警处理:

(1)上限报警若xn＞xmax，则上限报警，否则继续执行原定操作。

(2)下限报警若xn＜xmin，则下限报警，否则继续执行原定操作。

(3)上下限报警 若xn＞xmax，则上限报警，否则对下式做判别；

xn＜xmin否?若是则下限报警，否则继续原定操作。

17、数字滤波技术：（1）算术平均值法：适用于周期性干扰

（2）中位值滤波法：适用于偶然脉冲干扰

（3）限幅滤波法：适用于偶然脉冲干扰

（4）惯性滤波法：适用于高频及低频的干扰信号

18、软件抗干扰技术包括：

开关量的软件抗干扰技术数字滤波技术

指令冗余技术软件陷阱技术

19、网络拓扑结构：（1）星形结构（2）环形结构（3总线型（4）树形结构

20、信息交换技术：

（1）线路交换：是指通过网络中的节点在两个站之间建立一条专用的

物理线路进行数据传送，传送结束再“拆除”线路。线路交换方式的通信分3步：建立线路，传送数据，拆除线路。线路的利用率低。

（2）报文交换：不需要在两个站之间建立一条专用线路。如果某站相

发送一个报文，它把目的站名附加在报文上，然后把报文交个节点传送。传送过程中，节点接收整个报文，并暂存这个报文，然后发送到下一个节点，直到目的站。 优点：线路的利用率高，可以把一个报文发送到多个目的站缺点：由于报文要在节点排队等待，延长了报文到达目的站的时间。

（3）分组交换：将报文分成若干个报文段，并在每个报文段上附加传

送时所必须的控制信息，这些报文段经不同的路径分别传送到目的站后，在拼装成一个完整的报文。管理报文分组流：数据报方法和虚电路方法

21、OSI层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、

应用层

22、FCS现场总线控制系统（FCS，Fieldbus Control System）

5种典型的现场总线：CAN（控制器局域网）、LONWORKS(局部操作

网络)、PROFIBUS（过程现场总线）、HART（可寻址远程传感器数据通道）、FF（现场总线基金会）现场总线

23、DCS分布式控制系统（Distributed Conrol System,DCS）也成集散控制

系统。体系结构分3级：第一级为分散过程控制级（通信网络低速）；第二级为集中操作监控级（通信网络中速）；第三级为综合信息管理级（通信网络高速）

24、工业以太网（Industrial Ethernet），就是应用于工业自动化领域的以太

网技术。

25、数字PID控制器的改进

1)积分项的改进：在PID控制器中，积分的作用是消除残差，为了提高控

制性能，对积分项可采取以下4条改进措施。

1、积分分离

2、抗积分饱和

3、梯形积分

4、消除积分不灵敏区

2）微分项的改进：

1、不完全微分PID控制算法

2、微分先行PID控制

算式

3）时间最优PID控制

4）带死区的PID控制算法

20 OSI开放系统互连参考模型 Open System Interconnection

22单极性双极性电压输出电路：

单：Vout1=

双：Vout2=

23 报文交换（MeageSwitching） 的优点是线路的利用率高，这是因为许多报文可以分时共享一条结点到结点的线路。并且能把一个报文发送到多个目的站，只需把这些目的站名附加在报文上。由于报文要在结点排队等待，延长了报文到达目的站的时间。

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