計(jì)算機(jī)控制技術(shù)總結(jié)

折點(diǎn)號(hào)H012345618910溫度T/r4001605205S06407007608208809401000熱電勢E/mV16,4018,9421.5024.0526,6029.133L6434.1036.5338.9341,27例某系統(tǒng)用鎳鉻—鎳鋁熱電偶測溫，先將溫度60℃一段劃分為10段，各段用直T-E值如表所列。線近似，折線上各折點(diǎn)的400-1000℃的范圍按每某時(shí)刻測得熱電勢 Ex=34.66mV,由該熱電偶的分度表可直接查出其相應(yīng)溫度 Tx=834400-1000℃的范圍按每TOC\o"1-5"\h\zEET—T， 、T=T +-n__n^L(E—E)xn-1E-Ex n-1口某系統(tǒng)用鎳鉻 一鎳鋁熱電偶測溫，先將溫度線近似，折線上各折點(diǎn)的 T-E值如表所列。400-1000℃的范圍按每口某系統(tǒng)用鎳鉻 一鎳鋁熱電偶測溫，先將溫度線近似，折線上各折點(diǎn)的 T-E值如表所列。400-1000℃的范圍按每601一段劃分為10段，各段用直現(xiàn)用式計(jì)算，先從表中查得所策熱電勢值處于 7-8號(hào)折點(diǎn)的段內(nèi)，將各有關(guān)數(shù)值代入上式得：880-820T=820oC+(34.66—34.10)=833.827x 36.53—34.10其相對誤差為：833.827—834833.827—834834x100%=—0.02%口某系統(tǒng)用鎳鉻一鎳鋁熱電偶測溫，先將溫度 400-1000℃的范圍按每 60℃一段劃分為 10段，各段用直線近似，折線上各折點(diǎn)的 T-E值如表所列。再用前式計(jì)算T=(((aE+a)E+a)E+a)E+a=833.887x 4x3x2x1x0口某煙廠用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集煙葉發(fā)酵室的溫度變化情況，口室溫度測量范圍是 20-80］，所得模擬信號(hào)為 1-5Y采用鉑熱電阻電性傳感元件)測溫，用 8位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，轉(zhuǎn)換器輸入 0-5V時(shí)輸出是00H-0FFH。某一時(shí)刻，計(jì)算機(jī)采集到的數(shù)字量為 0B7H。由計(jì)算式作工程量線性轉(zhuǎn)換。由給定條件得為： ymax=80℃,ymin=20℃,Nmax=0FFH=255,Nx=0B7H=183,在溫度為201時(shí)，因檢測所得模擬電壓是 1V.所以相應(yīng)的數(shù)字量應(yīng)為 255X1/5=51,對測量數(shù)字量 OB7H的工程量線性轉(zhuǎn)換結(jié)果為y=20℃十( 80-20)(183-51)／( 255-51)=58.21℃工程量線性轉(zhuǎn)換的程序框圖如圖十 9所示．1現(xiàn)場總線有何特點(diǎn)現(xiàn)場總線技術(shù)特點(diǎn)1、系統(tǒng)的開放性2、互可操作性與互用性3、現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性4、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性5、對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性1為什么PI控制器引入積分環(huán)節(jié)可消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差？答：PI控制器對于偏差的階躍響應(yīng)除有按比例變化的成分外，還帶有累積的成分，即積分作用成分。只要偏差 e(t)不為零，它將通過累積作用影響控制量 u(t),以求減小偏差，直至偏差為零，控制作用不再變化，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)。因此，積分作用的加入可以消除系統(tǒng)靜差2寫出位置式和增量式？答在工業(yè)過程控制中，數(shù)字 PID控制算法通常又分為位置式 PID控制算法和增量式 PID控制算法口1)位置式 PID控制算法按模擬PID控制算法的算式，以一系列的采樣時(shí)刻點(diǎn) kT代表連續(xù)時(shí)間 t,以和式代替積分，以增量代替微 分 ，作 如 下 近似 變 換 ：(4—18)o o上式中T為采樣周期。為書寫方便，以后將 e(kT)簡化表示為 e(k)等，口省去 T。將式代入式，可得離散的PID表達(dá)式式中k采樣序號(hào)， K=0,1,2,…；u(k) 第k次采樣時(shí)刻的計(jì)算機(jī)輸出值；e(k) 第k次采樣時(shí)刻輸入的偏差值；e(k-1) 第(k-1)次采樣時(shí)刻輸入的偏差值；KI 積分系數(shù)；Kp 微分系數(shù) ?2電量式 PID控制算法當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的不是控制量的絕對數(shù)值，而是其增量(例如去驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī))時(shí)，可由式導(dǎo)出提供增量的PID0000：Au(k)=Kp[e(k)-e(k-l)]+K1e(k)+Kd[e(k)-2e(k-l)+e(k-2)]2)增量式 PID控制算法可以進(jìn)一步改寫：Au(k)=Ae(k)+Be(k—1)+Ce(k—2)

TTA=K(1+ +f)PTTITB=K(1+2f)PTKTB二一p-^-T3增量式的優(yōu)點(diǎn)？口：1)由于計(jì)算機(jī)每次只輸出控制增量，即對應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的變化量，口機(jī)器發(fā)生故障時(shí)影響范圍小，從而不會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)過程。2電動(dòng)一自動(dòng)切換時(shí)沖擊小?？刂茝氖謩?dòng)到自動(dòng)切換時(shí)，可以做到無擾動(dòng)切換。此外，當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，由于輸出通道或執(zhí)行裝置具有信號(hào)的鎖口作用，故仍然能保持原值。3)算式中不需要累加?？刂圃隽?Au(k)的確定僅與最近 k次的采樣值有關(guān)，較容易通過加權(quán)處理獲得比較好的控制效果。4數(shù)字PID控制器算法的改進(jìn)口積分分離PID算式不完全微分的 PID控制算式微分先行PID算式帶有死區(qū)的PID控制靜態(tài)比例控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖獲得。由上式可以看到，控制器的直流增益越大，控制穩(wěn)態(tài)誤差越小。比例積分( PI)控制器 時(shí)域上看：只要有偏差，就要積分 頻域上看：穩(wěn)態(tài)增益為無窮大。4抑制共模干擾的措施有：(1)采用差分放大器做信號(hào)前置放大(2)采用隔離技術(shù)將地電位隔開511串模干擾及其抑制可以采取下列措施盡量減少其影響?？诓捎幂斎霝V波器 進(jìn)行電磁屏蔽和良好的接地 選擇合適的ADC使用電流信號(hào)傳輸例4—1某熱處理爐溫度測量儀表的量程為 200口8001，在某一時(shí)刻計(jì)算機(jī)采樣并經(jīng)數(shù)字濾波后的數(shù)字量為 0CDH,求此時(shí)溫度值為多少？ (設(shè)儀表量程為線性的 )A0口200口，Am口A0口200口，Am口800口，Nx口0CDH口(205)D,Nm口解：已知根據(jù)式 (4—10),此時(shí)溫度為N 205MA—A)N 205MA—A)+A Nm0 0255m = (800—200)十200口682(℃6標(biāo)度變換和非線性能否轉(zhuǎn)換？口：生產(chǎn)過程的非電參數(shù)首先由測量儀表轉(zhuǎn)換成4-20mA或)1-5V的模擬電信號(hào)，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后成為一定位數(shù)的數(shù)字量信號(hào)， 才有可能被計(jì)算機(jī)采集， 這數(shù)字量信號(hào)雖然與被測參數(shù)的大小有一定的聯(lián)系，但畢竟不是被測量的工程量值，為了能直接顯示或打印出被測的工程量值，應(yīng)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，把數(shù)口量恢復(fù)為工程量，因而才有 “工程量轉(zhuǎn)換”之說，這種轉(zhuǎn)換也可稱為 成為一定位數(shù)的數(shù)字量信號(hào)， 才有可能被計(jì)算機(jī)采集， 這數(shù)字量信號(hào)雖然與被測參數(shù)的大小有一定的聯(lián)系，但畢竟不是被測量的工程量值，為了能直接顯示或打印出被測的工程量值，應(yīng)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，把數(shù)口量恢復(fù)為工程量，因而才有 “工程量轉(zhuǎn)換”之說，這種轉(zhuǎn)換也可稱為 “標(biāo)度變換 ”。7例6.6已知,1 0.60.20n0.7 1 0.30.1A=一十——十——十—;B=——十—+——十——aaaabbbb12 34 12340.2——4a1當(dāng)“若口則口”，問口口是結(jié)果如何？R=10.60.201tob.710.30.110.7 1 0.3 0.10.60.60.30.1=0.20.20.20.1_0 0 0 0當(dāng)“若□□時(shí)的結(jié)果”為口口，則。7 1 0.30.1一「]0.60.60.30.1B=AoR=10.20.50.90.3」。1 10.20.20.20.1_0000_R=10.60.201tob.710.30.110.7 1 0.3 0.10.60.60.30.1=0.20.20.20.1_0 0 0 0當(dāng)“若□□時(shí)的結(jié)果”為口口，則。7 1 0.30.1一「]0.60.60.30.1B=AoR=10.20.50.90.3」。1 10.20.20.20.1_0000_=b.50.50.30.1」因此0.5

b0.30.30.1卜——+——+—bbb12 3 48前饋口反饋控制的優(yōu)點(diǎn)答□可簡化前饋控制系統(tǒng)，只須對影響被控參數(shù)最顯著的干擾進(jìn)行補(bǔ)償，而對其他許多次要的干擾仍由反饋予以克服，這樣即保證了精度又簡化了系統(tǒng)。2由于反饋回路的存在，降低了對口饋控制算式精度的要求。3口饋口反饋控制可實(shí)現(xiàn)控制精度高、穩(wěn)定性好和控制及時(shí)。4提高了前饋控制模型的適應(yīng)性。9常用的A/D轉(zhuǎn)換方式有逐次逼近式和雙斜積分式。逐次逼近式：轉(zhuǎn)換時(shí)間短（幾個(gè)微口時(shí)百個(gè)微秒），但抗干擾能力較差。雙斜積分式：轉(zhuǎn)換時(shí)間長（幾十個(gè)毫秒口幾百個(gè)毫秒），抗干擾能力較強(qiáng)。1013電樣 /保持器必要性：A/D轉(zhuǎn)換器都需要一定的時(shí)間完成量化及編碼的操作。在轉(zhuǎn)換過程中，如果模擬量變化，將直接影響轉(zhuǎn)換精度。在同步系統(tǒng)中，幾個(gè)并聯(lián)的量均需要取同一瞬時(shí)的值。作用：使輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量在整個(gè)轉(zhuǎn)換過程中保持不變。但轉(zhuǎn)換之后，A/D變換器的輸入信號(hào)能夠跟口模擬量的變化。114.1.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般應(yīng)具有以下幾個(gè)方面的功能1）對多個(gè)輸入通道輸入的生產(chǎn)現(xiàn)場信息能夠按順序逐個(gè)檢測口巡回檢測），或按指令對某一通道進(jìn)行檢測（選口檢測）2）能夠?qū)λ杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行檢查和處理。3）當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)超出上限或下限值時(shí)，系統(tǒng)能夠產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)，提示操作人員處理。4）在系統(tǒng)內(nèi)部能存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)。5）能定時(shí)或按需隨時(shí)以表格形式打印采集數(shù)據(jù)。6）具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘。7）系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，可隨時(shí)接受由鍵盤輸入的命令，以達(dá)到隨時(shí)選擇采集、顯示、打印的目的。12模糊控制特點(diǎn)：（1）適用于不易獲得精確數(shù)學(xué)模型的被控對象，其結(jié)構(gòu)參數(shù)不很清楚或難以求得，只要求掌握操作人員或領(lǐng)

城專家的經(jīng)驗(yàn)或知識(shí)。(2)模糊控制是一種語言變量控制器。(3)系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，尤其適用于非線性、時(shí)變、滯后系統(tǒng)的控制．模糊關(guān)系運(yùn)算設(shè)R,S設(shè)R,S是集合A到集合B的兩個(gè)模糊關(guān)系，R三AxB和S屋AxB它們的關(guān)系矩陣分別是ijijij則vs-maxijij則vs-maxijijij,s1ijij(2時(shí)運(yùn)算，°q，°qijrasij ijmin[r,s]ijij，產(chǎn)-1一r(3時(shí)運(yùn)算i(3時(shí)運(yùn)算ijijij口4時(shí)成運(yùn)算如果R是集合B的關(guān)系，S是集合B到C如果R是集合B的關(guān)系，S是集合B到C的關(guān)系，設(shè)Q是由定義的關(guān)系，則稱s的合成關(guān)系即相應(yīng)的運(yùn)算稱為合成運(yùn)算。R-r」Q-qikik1s-kj-maxijk-1ikkjikkj6.4在研究人的年齡這個(gè)論域中，年齡分別為25歲、30歲和35ijk-1ikkjikkj6.4在研究人的年齡這個(gè)論域中，年齡分別為25歲、30歲和35歲的3個(gè)人是否屬于“年輕人”集合的問題時(shí)，可設(shè)“年輕人”模糊集合A的隸屬函數(shù)為[1252525100350.225350.2(25)(35(25)A高數(shù)英語物理控制論建筑學(xué)yl85y292y389y481y5甲x1乙x21008366086A表示甲、乙兩個(gè)學(xué)生(x1電氣工程學(xué)院學(xué)生，x2為建筑工程學(xué)院學(xué)生)例6.5設(shè)集合B時(shí)高等數(shù)學(xué)，大學(xué)英語，控制理論，建筑學(xué)原理口某學(xué)生考試科目，，兩學(xué)生的期末成績?nèi)缦卤怼?集合B為表示兩學(xué)生考試成績滿分的隸屬度表yiy2y3y4y5si0.850.920.890.810k210.830.6600.86學(xué)生集合 A與考試科目集合 B之間關(guān)于成績的模糊關(guān)系為TOC\o"1-5"\h\z“ 0.85 0.92 0.89 0.81 0R= + + + + (x,y)(x,