根据提供的文档内容,我们可以归纳和扩展出以下几个关键的知识点:
### 1. 计算机控制系统的两大设计方法
计算机控制系统的设计与传统连续控制系统存在本质差异,因此需要采用专门的方法来设计。两种最常见的设计方法包括:
- **模拟调节规律离散化设计方法**:这种方法主要是基于现有的模拟控制器设计原理,通过数学手段将其转换为适用于数字控制系统的算法。这种转换通常涉及到将连续时间域的控制器转换为离散时间域。
- **直接设计法**:这是一种从头开始设计控制器的方法,完全基于数字控制理论和技术。这种方法通常更加灵活,能够更好地利用数字控制器的能力。
### 2. 分时控制的概念及其应用
在计算机控制系统中,由于计算机具有高速处理能力,一个控制器可以通过分时控制的方式同时控制多个回路。这意味着计算机可以在不同的时间段内轮流控制不同的设备或过程,有效地提高了系统的利用率和灵活性。
### 3. 计算机监督控制系统(SCC)
SCC系统是一种结合了计算机监控和数据采集功能的控制系统。它主要用于工业自动化领域,通过对生产过程中的数据进行实时采集和监控,实现对整个生产过程的优化管理。
### 4. A/D转换器的关键参数——孔径时间和最大转换误差
A/D转换器中的孔径时间是指转换器在每个采样时刻的持续时间。这个时间直接影响到每个采样时刻的最大转换误差。具体来说,孔径时间越短,误差越小,但同时也意味着转换速度更快。例如,一个10位的A/D转换器,如果要求转换精度为0.1%,孔径时间为10微秒,则允许转换的正弦模拟信号的最大频率为16 Hz。
### 5. 采样定理
采样定理指出,为了准确地重建信号,采样频率必须至少是信号最高频率成分两倍。这一原则确保了信号的无失真恢复,避免了混叠现象的发生。
### 6. 零阶保持器的作用
零阶保持器在计算机控制系统中用于将离散信号转换为连续信号。它本质上是一个延迟环节,使得输出信号跟随最近的输入样本值。这种保持方式虽然简单,但在实际应用中可能会引入额外的相位延迟。
### 7. D/A转换器的分辨率
D/A转换器的分辨率决定了它能够表示的最小电压变化量。分辨率越高,转换器能够区分的电压级别越多,从而提高系统的精度。例如,对于满刻度值为5.12V、单极性输出的8位D/A转换器,其分辨率为20mV。而对于同样的满刻度值和单极性输出,10位D/A转换器的分辨率则为5mV。
### 8. DDC系统的概念
DDC系统(Direct Digital Control System),即计算机直接数字控制系统,是一种直接使用数字信号进行控制的系统。这种系统通常不需要模拟信号的转换,可以直接对数字信号进行处理,从而简化了控制系统的设计和维护。
### 9. 简答题解析
#### 采样开关与采样方式
采样开关负责完成从连续信号到离散信号的转换过程。常见的采样方式包括周期采样、同步采样、非同步采样、多速采样以及随机采样等。
#### 最少拍系统的定义与局限性
最少拍系统是指在一定条件下,系统能够在尽可能少的采样周期内达到设定的输出值。然而,最少拍系统在实际应用中可能存在过冲大、抗干扰能力差等问题。
#### 计算机控制系统中的信号类型
典型的计算机控制系统涉及多种信号形式,包括连续信号、模拟信号、离散信号、采样信号和数字信号。每种信号类型都有其特定的应用场景和处理方式。
#### 算术平均值滤波法与加权平均值滤波法的区别
算术平均值滤波法通过对多次采样的数据求平均值来减少噪声的影响;而加权平均值滤波法则给予新采样值更高的权重,以便更快速地响应信号的变化。
#### 计算机控制系统的一般控制过程
计算机控制系统的一般控制过程包括数据采集与处理阶段和实时控制阶段。前者负责收集被控对象的状态信息并传送给计算机处理;后者则根据预设的控制策略计算出控制信号,并发送给执行机构。
#### 选择采样周期的因素
选择合适的采样周期时需要综合考虑被控对象的动态特性、控制性能要求、硬件限制等多个因素。
### 10. 模拟信号调理的目的
模拟信号调理的目的是为了方便后续的信号传输和处理。这通常包括信号的放大、阻抗匹配等步骤,确保信号能够准确无误地传输到后续的处理环节。
以上知识点涵盖了计算机控制技术中的核心概念和技术细节,有助于深入理解该领域的基础知识和实践应用。