计算机控制技术总复习ppt课件.ppt

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1、第1章绪论1.1自动控制系统的一般形式1.2计算机控制系统的一般概念与组成1.3工业控制计算机的特点1.4计算机控制系统的分类1.5计算机控制系统的发展概况与趋势1.2计算机控制系统的一般概念与组成1.2.1计算机控制系统的一般概念如果把图1-1（a）中的控制器和比较环节用计算机来代替，再加上A/D转换器、D/A转换器等器件，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图1-2所示。图1-2计算机控制系统的基本框图1.2计算机控制系统的一般概念与组成1．硬件组成图1-3计算机控制系统的硬件组成框图第2章过程输入输出通道2.1信号的采样与恢复2.2

2、模拟量输入通道2.3模拟量输出通道2.4数字量输入输出通道2.1信号的采样与恢复2.1.1信号的采样过程1．信号类型在计算机控制系统中，常用的信号有3种类型。（1）模拟信号在时间和幅值上均连续取值而不发生突变的信号，一般用十进制数表示。这是控制对象需要的信号。（2）离散模拟信号在时间上不连续，而在幅值上连续取值的信号。这是在信号变换过程中需要的中间信号。（3）数字（离散）信号在时间和幅值上均不连续取值的信号，通常用二进制代码形式表示。这是计算机需要的信号。2.1信号的采样与恢复图2-2连续信号的采样过程2.1信号的采样与恢复这样，理想采样

3、器的输入信号和采样器的输出信号之间存在下面的关系（2-2）等价地，还可以写成（2-3）采样定理：如果连续信号具有有限频谱，其最高频率为ωmax，则对进行周期采样且采样角频率为ωs>2ωmax时，连续信号可以由采样信号惟一确定，亦即可以从不失真地恢复。2.1信号的采样与恢复1．零阶保持器零阶保持器的作用是把采样时刻kT的采样值恒定不变地保持（外推）到（k+1）T时刻，也就是说，在时间区间内，它的输出量一直保持为这个值，从而使得两个采样点之间不为零值。这样，零阶保持器把离散信号恢复成了一个阶梯波形信号，如图2-7所示。2.1信号的采样与恢复由

4、此可以看出，零阶保持器的传递函数为（2-14）2.2模拟量输入通道2.2.1模拟量输入通道的一般组成模拟量输入通道的一般组成框图如图2-11所示。图2-11模拟量输入通道的组成框图2.3模拟量输出通道2.3.1模拟量输出通道的结构形式多路模拟量输出通道的结构形式主要取决于输出保持器的构成方式。输出保持器的作用主要是在新的控制信号到来之前，使本次控制信号维持不变。保持器一般有数字保持方案和模拟保持方案两种。这就决定了模拟量输出通道的两种基本结构形式。2.4数字量输入输出通道2.4.1数字量输入通道1．数字量输入接口电路数字量输入接口电路一般

5、包括三态缓冲器和地址译码器组成，如图2-75所示。图中开关输入信号S0~S7接到缓冲器74LS244的输入端，当CPU执行输入指令时，地址译码器产生片选信号，将S0~S7的状态信号送到数据线D0~D7上，然后再送到CPU中。2.4数字量输入输出通道2.4.2数字量输出通道1．数字量输出接口数字量输出接口电路包括输出锁存器和地址译码器，如图2-79所示。数据线D0~D7接到输出锁存器74LS273的输入端，当CPU执行输出指令时，地址译码器产生写数据信号，将D0~D7状态信号送到锁存器的输出端Q0~Q7上，再经输出驱动电路送到开关器件。第3

6、章常用应用程序设计3.1数字滤波3.2标度变换3.3越限报警3.4键盘控制程序3.5显示程序设计3.1数字滤波3.1.1程序判断滤波程序判断滤波的方法，是根据生产经验，确定两次采样输入信号可能出现的最大偏差△y。>△y——输入信号是干扰信号，去掉；<△y——输入信号作为本次采样值。3.1数字滤波3.1.2算术平均值滤波算术平均值法滤波的实质即把一个采样周期内对信号的n次采样值进行算术平均，作为本次的输出，即（3-3）3.1数字滤波3.1.3加权平均值滤波加权平均值滤波法公式为（3-4）其中，k0、k1、…kn-1为加权系数，体现了各次采样

7、值在平均值中所占的比例，它们都为大于0的常数项，且满足（3-5）3.1数字滤波3.1.4中值滤波所谓中值滤波是对某一参数连续采样n次（一般n取奇数），然后把n次的采样值从小到大或从大到小排队，再取中间值作为本次采样值。3.1数字滤波3.1.5去极值平均滤波去极值平均值滤波的算法是：连续采样n次，去掉一个最大值，再去掉一个最小值，求余下n-2个采样值的平均值。为使平均滤波方便，n-2应为2、4、8、16，故n常取4、6、10、18。3.1数字滤波3.1.6滑动平均滤波滑动平均滤波法把n个测量数据看成一个队列，队列的长度固定为n，每进行一次新

8、的采样，把测量结果放入队尾，而去掉原来队首的一个数据，这样在队列中始终有n个“最新”的数据。然后把队列中的n个数据进行算术平均运算，就可获得新的滤波结果。3.1数字滤波3.1.7低通数字滤波对