计算机控制系统

计算机控制系统
2011年12月21日
　　所谓振铃现象，是指数字控制器的输出以三分之一采样频率大幅度衰减的震荡，这与前面所介绍的最少拍有纹波系统中的文波是不一样的。而振铃现象中的振铃振荡是衰减的。由于被控对象中惯性环节的低通特性，使得这种振荡对系统的输出无任何影响。
　　计算机控制系统原理：实时数据采集及处理、实时控制输出。实时：指信号的输入、计算和输出都要在一定时间（采样时间）内完成。
　　在线系统与实时系统的关系：实时系统一定是在线系统，在线系统不一定是实时系统。
　　操作 指导控制系统：开环、 OIS 、结构简单，控制灵活安全。直接数字控制系统：闭环、 DDS 、应用广泛，只通过修改程序就能有效地实现较复杂的控制。监督计算机控制系统：闭环、 SCC 。设定值控制系统：闭环、 SPC 。
　　光电耦合器是所有通道都需要的器件。光电耦合器件两侧的供电电源必须完全隔离，无论是输入隔离还是输出隔离，只要采取光电隔离措施，就必须保证隔离部分之间电气完全隔离。
　　A/D 转换器：将模拟电压信号转化成数字信号。 A/D 转换器按转换原理可分为逐次逼近式（直接）、双重积分式（间接，最慢）和并行式（直接，最快）。
　　当控制系统 cpu 数字输出有三态锁存时，可直接挂在微机总线上，直接利用片内 A/D 转换器完成模拟量输入转换。
　　多路转换开关的作用：分时地将多路数据转换成一路数据送给计算机。输入：多路转一路，输出：一路转多路。
　　计算机判断 A/D 转换结束的三种方法：查询、中断和软件延时。
　　采样保持器中必有器件：保持电容， CH 。保持电容对数据采集系统采样保持精度有很大影响，保持电容值小，则采样状态时充电时间常数小，即保持电容充电快，输出对输入信号的跟随性好，但在保持状态时放点时间常数也小，即保持电容放电快，保持性差；反之 CH 值大，保持性好，跟随性差。 CH 对采样保持的刷新频率（采样时间）有影响，它限制输入信号的刷新频率，同时也是对 A/D 转换的模拟信号的不失真最高频率又形成了限制。保持电容越大，刷新频率被限制的越低，其允许的输入信号的频率也越低。
　　根据采样过程特点，可分为： 1 、周期采样 2 、同步采样 3 、非同步采样 4 、多速采样 5 、随机采样。其中最常用的是同步同期采样。
　　确定采样周期的方法： 1 、按系统闭环频带选取 2 、按系统的开环传函选取 3 、按开环阶跃响应的上升时间选取， T=tr/(2~4).4 、根据生产过程控制经验选取。
　　软件滤波（数字滤波）的优点： 1 、不需要增加硬件设备，因而系统的可靠性高，不存在阻抗匹配问题。 2 、一般采用模拟滤波器，需给每个模拟输入通道配备一个硬件滤波器。系统造价较高，而数字滤波器不存在这一问题。 3 、数字滤波容易实现截止频率极低的模拟滤波器。 4 、可以根据需要选择不同的滤波方法和滤波器参数。
　　滤波方法： 1 、限幅滤波 2 、中值滤波（ n 个滤波效果好， n ∈ (5,9).3 、算数平均滤波（ n 个平滑度高，灵敏度低） 4 、一阶滞后滤波 5 、混合滤波
　　开环脉冲传函，结论： 1 、零阶保持器的引入，不会影响开环传函脉冲传递函数的极点，但影响零点 2 、加入零阶保持器后的脉冲传函为
　　线性离散控制系统稳定的充要条件是：闭环系统特征方程的所有根的模值 z<1 ，即闭环脉冲传函的极点均位于 z 平面的单位圆内。
　　Z 平面不可以直接运用劳斯判据。