合肥学院-计算机控制试题复习

1.什么是计算机限制系统它的工作原理是怎样的它由哪几部分组成 计算机限制系统就是利用计算机来实现生产过程自动限制的系统。从本质上看，计算机限制系统的工作原理可纳为以下三个步骤实时数据采集、实时限制决策、实时限制输出.计算机限制系统由工业限制机和生产过程两个大部分组成。工业限制机是指按生产过程限制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关装置。 2、微型计算机限制系统的特点是什么 微机限制系统与常规的自动限制系统相比，具有如下特点 a.限制规律敏捷多样，改动便利 b.限制精度高，抑制扰动实力强，能实现最优限制 c.能够实现数据统计和工况显示，限制效率高 d.限制与管理一体化，进一步提高自动化程度 3．实时、在线方式和离线方式的含义是什么 1实时所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在肯定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在肯定的时间内作出反应并进行限制，超出了这个时间就会失去限制时机，限制也就失去了意义。 2“在线”方式在计算机限制系统中，假如生产过程设备干脆与计算机连接，生产过程干脆受计算机的限制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。 3“离线”方式若生产过程设备不干脆与计算机相连接，其工作不干脆受计算机的限制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。 4.数字限制器的连续化设计步骤 答设计假想的连续限制器、选择采样周期T、将DS离散化为Dz、设计由计算机实现的限制算法、校验五个步骤。 5.简述光电耦合器的工作原理及在过程通道中的作用。 光电耦合器由封装在一个管壳内的发光二极管和光敏三极管组成，如下图所示。输入电流流过二极管时使其发光，照耀到光敏三极管上使其导通，完成信号的光电耦合传送，它在过程通道中实现了输入和输出在电气上的完全隔离。 6.什么是共模干扰如何抑制 共模干扰时指A/D转换器两个输入端上公有的干扰电压。其抑制方法变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽、采纳仪表放大器提高共模抑制比。 7.直线插补计算过程有哪几个步骤 偏差判别、坐标进给、偏差计算、终点推断 8.什么是数字PID位置型限制算法和增量型限制算法试比较它们的优缺点。 为了实现微机限制生产过程变量，必需将模拟PID算式离散化，变为数字PID算式，为此，在采样周期T远小于信号变更周期时，作如下近似T足够小时，如下靠近相当精确，被控过程与连续系统非常接近 于是有 uk是全量值输出，每次的输出值都与执行机构的位置如限制阀门的开度一一对应，所以称之为位置型PID算法。 在这种位置型限制算法中，由于算式中存在累加项，因此输出的限制量uk不仅与本次偏差有关，还与过去历次采样偏差有关，使得uk产生大幅度变更，这样会引起系统冲击，甚至造成事故。所以实际中当执行机构须要的不是限制量的肯定值，而是其增量时，可以采纳增量型PID算法。当限制系统中的执行器为步进电机、电动调整阀、多圈电位器等具有保持历史位置的功能的这类装置时，一般均采纳增量型PID限制算法。 与位置算法相比，增量型PID算法有如下优点 1位置型算式每次输出与整个过去状态有关，计算式中要用到过去偏差的累加值，简洁产生较大的累积计算误差；而在增量型算式中由于消去了积分项，从而可消退调整器的积分饱和，在精度不足时，计算误差对限制量的影响较小，简洁取得较好的限制效果。 2为实现手动自动无扰切换，在切换瞬时，计算机的输出值应设置为原始阀门开度u0，若采纳增量型算法，其输出对应于阀门位置的变更部分，即算式中不出现u0项，所以易于实现从手动到自动的无扰动切换。 3采纳增量型算法时所用的执行器本身都具有寄存作用，所以即使计算机发生故障，执行器仍能保持在原位，不会对生产造成恶劣影响。 9.简述比例调整、积分调整和微分调整的作用。 答1比例调整器比例调整器对偏差是即时反应的，偏差一旦出现，调整器马上产生限制作用，使输出量朝着减小偏差的方向变更，限制作用的强弱取决于比例系数KP。比例调整器虽然简洁快速，但对于系统响应为有限值的限制对象存在静差。加大比例系数KP可以减小静差，但是KP过大时，会使系统的动态质量变坏，引起输出量振荡，甚至导致闭环系统不稳定。 2积分调整器为了消退在比例调整中的残余静差，可在比例调整的基础上加入积分调整。积分调整具有累积成分，只要偏差e不为零，它将通过累积作用影响限制量u，从而减小偏差，直到偏差为零。积分时间常数TI大，则积分作用弱，反之强。增大TI将减慢消退静差的过程，但可减小超调，提高稳定性。引入积分调整的代价是降低系统的快速性。 3微分调整器为加快限制过程，有必要在偏差出现或变更的瞬间，按偏差变更的趋向进行限制，使偏差歼灭在萌芽状态，这就是微分调整的原理。微分作用的加入将有助于减小超调，克服振荡，使系统趋于稳定 10.什么是信号重构 答把离散信号变为连续信号的过程，称为信号重构，它是采样的逆过程。 11、什么叫积分饱和 解假如执行机构已经到极限位置，仍旧不能消退静差时，由于积分作用，尽管PID差分方程式所得的运算结果接着增大或减小，但执行机构已无相应的动作，这就叫积分饱和。 12.如何消退积分饱和现象 答减小积分饱和的关键在于不能使积分项累积过大。因此当偏差大于某个规定的门限值时，删除积分作用，PID限制器相当于一个PD调整器，既可以加快系统的响应又可以消退积分饱和现象，不致使系统产生过大的超调和振荡。只有当误差e在门限之内时，加入积分限制，相当于PID限制器，则可消退静差，提高限制精度。对计算出的限制量u（k）限幅，同时，把积分作用切除掉 13. 采样周期的选择须要考虑那些因素 1从调整品质上看，希望采样周期短，以减小系统纯滞后的影响，提高限制精度。通常保证在95的系统的过渡过程时间内，采样6次～15次即可。 2从快速性和抗扰性方面考虑，希望采样周期尽量短，这样给定值的变更可以快速地通过采样得到反映，而不致产生过大的延时。 3从计算机的工作量和回路成本考虑，采样周期T应长些，尤其是多回路限制时，应使每个回路都有足够的计算时间；当被控对象的纯滞后时间τ较大时，常选T（1/41/8）τ。 4从计算精度方面考虑，采样周期T不应过短，当主机字长较小时，若T过短，将使前后两次采样值差别小，调整作用因此会减弱。另外，若执行机构的速度较低，会出现这种状况，即新的限制量已输出，而前一次限制却还没完成，这样采样周期再短也将毫无意义，因此T必需大于执行机构的调整时间。 补充1、串级限制的特点串级限制系统的主要特点为 1在系统结构上，它是由两个串接工作的限制器构成的双闭环限制系统； 2系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的限制质量 3由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前限制的作用，因而削减了干扰对主变量的影响； 4系统对负荷变更时有肯定的自适应实力。 串级