計(jì)算機(jī)控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)(編輯修改稿)
2025-05-14 12:08 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 可以是交流電壓。抑制方法：光電隔離、變壓器隔離、浮地屏蔽、采用儀表放大器提高共模抑制比。長(zhǎng)線傳輸干擾抑制方法：終端匹配、始端匹配。主機(jī)抗干擾措施：看門(mén)狗、電源監(jiān)控、復(fù)位等。地線：模擬地、數(shù)字地、安全地、系統(tǒng)地、交流地。第四章 常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)控制系統(tǒng)的四大要素：被控對(duì)象、檢測(cè)變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制器。被控對(duì)象性能指標(biāo)：（1）態(tài)性能指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)誤差。（2）動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：超調(diào)量、調(diào)解時(shí)間、峰值時(shí)間、衰減比、振蕩次數(shù)。（3）綜合性能指標(biāo)：積分性能指標(biāo)，末值型指標(biāo)，復(fù)合型指標(biāo)。PID控制：根據(jù)偏差的比例(P)、積分(I)、微分(D)進(jìn)行控制，是控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種控制規(guī)律。比例控制的作用：能迅速反應(yīng)誤差,從而減小誤差,但比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差,Kp的加大，會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。積分控制的作用：只要系統(tǒng)存在誤差，積分控制作用就不斷的積累，輸出控制量以消除誤差，只要有足夠的時(shí)間，積分控制將能完全消除誤差，積分作用太強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)超調(diào)加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩。微分控制的作用：可以艱險(xiǎn)超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，同時(shí)加快系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，減小調(diào)整時(shí)間，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。增量式與位置式相比的優(yōu)點(diǎn)：（1）增量算法不需要做累加，控制量增量的確定僅與最近幾次誤差采樣值有關(guān)，計(jì)算誤差或計(jì)算精度問(wèn)題，對(duì)控制量的計(jì)算影響較小。而位置算法要用到過(guò)去的誤差的累加值，容易產(chǎn)生大的累加誤差。（2）增量式算法得出的是控制量的增量，例如閥門(mén)控制中、只輸出閥門(mén)開(kāi)度的變化部分，誤動(dòng)作影響小，必要時(shí)通過(guò)邏輯判斷限制或禁止本次輸出，不會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的工作。而位置算法的輸出是控制量的全量輸出，誤動(dòng)作影響大。（3）采用增量算法，易于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的無(wú)沖擊切換。數(shù)字PID控制器的改進(jìn)：積分項(xiàng)的改進(jìn)（1）積分分離（2）抗積分飽和（3）梯形積分（4）消除積分不靈敏區(qū)；微分項(xiàng)的改進(jìn)（1）不完全微分PID控制算法（作用：消除高頻干擾，延長(zhǎng)微分作用的時(shí)間）（2）微分先行PID控制算法；時(shí)間最優(yōu)PID控制；帶死區(qū)的PID控制算法。積分飽和：如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)已到極限位置，仍然不能消除偏差時(shí)，由于積分作用，盡管計(jì)算PID差分方程式所得的運(yùn)算結(jié)果繼續(xù)增大或減小，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)已無(wú)相應(yīng)的動(dòng)作，這就稱為積分飽和。防止積分飽和的方法之一，可對(duì)計(jì)算出的控制量u（k）限幅，同時(shí)，把積分作用切除掉。微分先行PID控制算法特點(diǎn)及使用場(chǎng)合：特點(diǎn)：微分先行PID控制和標(biāo)準(zhǔn)PID控制的不同之處在于，只對(duì)被控量y(t)微分，不對(duì)偏差e(t)微分，這樣，在改變給定值時(shí)，輸出不會(huì)改變，而被控量的變化，通常是比較緩和的。這種輸出量先行微分控制適用于給定值頻繁升降的系統(tǒng)，可以避免給定值升降時(shí)所引起的系統(tǒng)振蕩，明顯地改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。使用場(chǎng)合：超調(diào)量過(guò)大，調(diào)節(jié)閥動(dòng)作劇烈。帶死區(qū)的PID控制算法特點(diǎn)及作用：特點(diǎn)：該系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)非線性控制系統(tǒng)。即當(dāng)偏差絕對(duì)值｜e(k)｜≤ε時(shí)，P(k)為0；當(dāng)｜e(k)｜＞ε時(shí)，P(k)=e(k)，輸出值u(k)以PID運(yùn)算結(jié)果輸出。作用：避免控制動(dòng)作過(guò)于頻繁，以消除由于頻繁動(dòng)作所引起的振蕩，有時(shí)采用所謂帶有死區(qū)的PID控制系統(tǒng)。采樣周期的選擇：（1）根據(jù)香農(nóng)采樣定理，系統(tǒng)的采樣周期只能在Tmin與Tmax之間選擇；（2）給定值的變化頻率（變化頻率越高，采樣頻率就應(yīng)越高）；（3）被控對(duì)象的特性（被控對(duì)象是快速變化的還是慢變的）；（4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型（執(zhí)行機(jī)構(gòu)的慣性大，采樣周期應(yīng)大）；（5）控制算法的類型（采用太小的T會(huì)使得PID算法的微分積分作用很不明顯；控制算法也需要計(jì)算時(shí)間。)；（6）控制的回路數(shù)。整定PID參數(shù)的方法：（1）擴(kuò)充臨界比例度法；（2）擴(kuò)充響應(yīng)曲線法；（3）歸一參數(shù)整定法。擴(kuò)充臨界比例度法：對(duì)模擬控制器中使用的臨界比例度算法的擴(kuò)充。整定步驟：①選擇一個(gè)足夠短的采樣周期，具體地說(shuō)就是選擇采樣周期為被控對(duì)象純滯后時(shí)間的十分之一以下。②用選定的采樣周期使系統(tǒng)工作。這時(shí)，數(shù)字控制器去掉積分作用和微分作用，只保留比例作用。然后逐漸減小比例度δ（δ=1/KP)，直到系統(tǒng)發(fā)生持續(xù)等幅振蕩。記下使系統(tǒng)發(fā)生振蕩的臨界比例度δk及系統(tǒng)的臨界振蕩周期Tk。③選擇控制度。④根據(jù)選定的控制度，查表求得T、KP、TI、TD的值。串級(jí)控制：在原控制回路中，增加一個(gè)或幾個(gè)控制內(nèi)回路，用以控制可能引起被控量變化的其它因素，從而有效地抑制了被控對(duì)象的時(shí)滯特性，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快速性。 克服擾動(dòng)的機(jī)理：副回路提前對(duì)擾動(dòng)進(jìn)行抑制；增大等效放大系數(shù)、減小等效時(shí)間常數(shù)。主、副回路采樣周期的確定：一般不等，二者可大可小、相差3倍以上為宜。主要擾動(dòng)因素包括在：副回路。前饋控制：對(duì)擾動(dòng)量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)拈_(kāi)環(huán)控制。理論上：影響多少，補(bǔ)多少。實(shí)際：不行。前饋與反饋控制作用：既能發(fā)揮前饋控制對(duì)擾動(dòng)的補(bǔ)償作用，又能保留反饋控制對(duì)偏差的控制作用。第六章 先進(jìn)控制技術(shù)模糊控制系統(tǒng)的組成：模糊控制器、輸入輸出接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測(cè)量裝置和被控對(duì)象。模糊控制系統(tǒng)與通常的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主要區(qū)別是采用了模糊控制器。模糊控制器是模糊控制系統(tǒng)的核心，一個(gè)模糊系統(tǒng)的性能優(yōu)劣，主要取決于：模糊控制器的結(jié)構(gòu)，所采用的模糊規(guī)則、合成推理算法以及模糊決策的方法等因素。模糊控制器的組成：模糊化接口、知識(shí)庫(kù)（數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)）、推理機(jī)、清晰化接口。清晰化的方法：最大隸屬度法、加權(quán)平均原則和中位數(shù)判決法。模糊控制器設(shè)計(jì)步驟：（1）模糊控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）模糊規(guī)則的選擇和模糊推理 （3）清晰化（4）模糊控制器論域及比例因子的確定（5）編寫(xiě)模糊控制器的算法程序（6）雙輸入單輸出模糊控制器設(shè)計(jì)。二維模糊推理的3種方法：Mamdani極小運(yùn)算法、代數(shù)乘積運(yùn)算法、Tsukamoto方法。關(guān)系：客觀世界的各事物之間普遍存在著聯(lián)系，描寫(xiě)事物之間聯(lián)系的數(shù)學(xué)模型之一就是關(guān)系。關(guān)系的分類：自返性關(guān)系、對(duì)稱性關(guān)系、傳遞性關(guān)系。一個(gè)關(guān)系R，若對(duì)x∈X，都有xRx,即集合的每一個(gè)元素x都與自身有這一關(guān)系，則稱R為具有自返性的關(guān)系。一個(gè)X中的關(guān)系R，對(duì)x,y∈X,若有xRy，必有yRx，即滿足這一關(guān)系的兩個(gè)元素的地位可以對(duì)調(diào)，則稱R為具有對(duì)稱性關(guān)系。一個(gè)X中的關(guān)系R，若對(duì)x,y,z∈X,且有xRy,yRz，則必有
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