计算机控制系统考试重点

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1、计算机控制系统的设计方法：一种是基于连续系统设计方法的模拟化设计方法；另一种是基于离散系统设计方法的宜接数字化设计方法。信号类型的区别：从幅值上可以区分为：1、模拟量；2、离散量；3数字量。从时间上可以分为：1、连续时间信号；2离散时间信号。计算机控制系统的信号类型：1、连续控制系统。2、离散控制系统3采样控制系统。4、数字控制系统。极点位置越靠近原点，收敛越快；极点的和角越大，振荡频率越高。若相角为零(即在正实轴上)，则单调变化。计算机控制系统模拟化设计步骤：1、设计模拟控制器D(s)；2、选择合适

2、的采样周期T；3、模拟控制器D(s)的离散化；4、仿真校验是否达到设计要求；5、数字控制器的计算机实现。模拟控制器离散化的方法：1、后向差分法；2、双线性变换法；3、加零阶保持器的Z变换方法。数字控制器的实现方法：1、直接程序设计法；2、串行程序设计法；3、并行程序设计法。PID控制器的输出是由比例控制、积分控制和微分控制三项组成。PID控制器分为1、比例控制器(P)；2、比例积分调节器(PI)；3、比例积分微分调节器(PID)PID控制器三个环节的作用：1、比例环节的作用：能迅速反应偏差，从而减少偏

3、差，但不能消除静差，Kp的加大，会引起系统的不稳定；2、积分坏节的作丿山只要系统存在偏差，积分环节就会产生控制作用减小偏羌，肯到最终消除偏差，但积分作用太强会使系统超调加大，甚至是系统出现振荡；3、微分环节的作用：冇助于系统减小超调，克服振荡，加快系统的响应速度，减小调丹吋间，从而改善了系统的动态性能，但Td过大，会使系统出现不稳定。PID控制算法：控制量为全量值输出，也就是每次的输出值都与执行机构的位置一一对应，所以把它称之为位置式数字PID控制算法。与位置式数字PID控制算法相比，增量式数字PID

4、控制算法有如下优点：1、位置式每次输出与整个过公状态有关,计算式中要用刀过去偏差的累加值，容易产生较大的累积计算误差。而在增量式中由于消去了积分项，从而可消除控制器的积分饱和，在精度不足时，计算误差对控制量的影响较小，容易取得较好的控制效果。2、为实现手动——自动无忧切换，在切换瞬时，必须首先将计算机的输出值设置为阀门原始开度Uo。由于增量式计算只与木次的偏差值冇关，与阀门原来的位置无关，其输出对应于阀门位置的变化部分，因此，易于实现从手动到口动的无扰切换。3、采用增量式算法吋所用的执行器本身都具有保

5、持功能，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。PID控制器三个参数对系统响应的彩响：1、增人比例系数Kp—般会加快系统的响应，在有静差的情况下有利于减小静差。但是如果比例系数过大，会使系统有较人的超调，并产纶震荡，稳定性下降。2、增人积分时间常数Ti冇利于超调，减小振荡，提高系统的稳定性，但加大消除静差的时间，使调节时间变长。3、增人微分时间常数Td有利于加快系统响应,减小超调，增加稳定性，但它使系统抗干扰的能力下降，对扰动有较敏感的响应。在数字控制过程中一个采样周期称为一

6、扌最小拍控制是指系统在典型输入信号作用下，经过最少个采样周期是系统输出的稳态课差为零。对最小拍控制系统设计的要求是：1、调节时间最短，即系统跟踪输入信号所需的采样周期数最少：2、在釆样点处无静差，即对特定的参考输入信号，在达到稳态后，系统在釆样点能精确实现对输入信号的跟踪；3、设计出來的数字控制器必须是物理上可以实现的；4、闭坏系统必须是稳定的。具冇纯滞后特性的被控对象对快速性的要求是次要的，而对稳定性、超调屋的要求是主要的。Dahlin算法的设计1=1标是设计一个合适的数字控制器D(z),使整个闭环

7、系统的传递函数①⑸相当于一个一阶惯性纯滞后环节，即式屮，丁为被控对象的纯滞后时间，t=NToTo为期望闭环传递函数的时间常数。数字控制器的输出u(k)以接近二分Z—的采样频率人幅度上卞5摆动，这称为振铃现象。它对系统的输出几乎是没有影响的，但会使执行机构因磨损而造成损坏。在有交互作用的多参数控制系统中，振铃现象还有可能影响到系统的稳定性，所以在系统设计中，应该设法消除振铃现象。产生振铃现象的原因是数字控制器D(z)在z平面上z=・l附近有极点。当z=・l时，振铃现象最严重，在单位圆内离z=-l越远，振

8、铃现象越弱。振铃现象的消除方法：1、参数选择法。对于一阶滞后对象，如果合理选择期望闭环传递函数的惯性时间常数To和采样周期T,使RAW0,也可以把RA减到最小，最大限度地抑制振铃。2、消除振铃因子法。找出数字控制器D(z)中引起振铃现象的因子(即z=・l附近的极点)，然后人为地令这个因子中的z=l,消除这个极点。Dahlin©法的一般设计步骤：1、根据系统性能要求，确定期望闭环系统的参数To,给出振铃幅度RA的指标。2、根据振铃幅度RA的要求，有RA的计