微型计算机控制技术(于海生版)课后答案.ppt

1、P100 5、若若加加工工第第三三象象限限直直线线OA，起起点点O(0,0)，终点终点A(-5,-8)。要求：。要求：(1)按逐点比较法插补进行列表计算：按逐点比较法插补进行列表计算：(2)作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。解解:设设脉脉冲冲当当量量为为x=y=1，因因加加工工起起点点在在原原点点，所所以以开开始始加加工工时时，总总步步数数Nxy=5+8=13，xe=5，ye=8，F0=0，xoy=3（第第三三象象限限），插插补补计计算算过过程程如下表所示。如下表所示。8.采采用用8255A作作为为x轴轴步步进进电电机机和和y轴轴步步进进电电机机的的控

2、控制接口，要求制接口，要求（1）画出接口电路原理图；）画出接口电路原理图；（2）分分别别列列出出x 轴轴和和y 轴轴步步进进电电机机在在三三相相单单三三拍拍、三相双三拍和三相六拍工作方式下的输出字表。三相双三拍和三相六拍工作方式下的输出字表。P165 2.某连续控制器设计为某连续控制器设计为 试试用用双双线线性性变变换换法法、前前向向差差分分法法、后后向向差差分分法法分分别别求求取取数数字字控控制制器器D(z)，并并分分别别给给出出3种种方方法法对对应应的递推控制算法。的递推控制算法。解：双线性变换法：把解：双线性变换法：把 代入，则代入，则递推控制算法递推控制算法前向差分法：把前向差分法：把

3、 代入，则代入，则递推控制算法递推控制算法后向差分法：把后向差分法：把 代入，则代入，则递推控制算法递推控制算法5、已知模拟调节器的传递函数为、已知模拟调节器的传递函数为试试写写出出相相应应数数字字控控制制器器的的位位置置型型和和增增量量型型控控制制算算式，设采样周期式，设采样周期T=0.2s。方法一：微分方程的差分变换方法一：微分方程的差分变换代入代入T=0.2s，得，得位置型位置型增量型增量型方法二：后向差分法方法二：后向差分法方法三：双线性变换法方法三：双线性变换法9.已知被控对象的传递函数为已知被控对象的传递函数为 采样周期采样周期T=1s，采用零阶保持器。要求：，采用零阶保持器。要求

4、：(1)针针对对单单位位速速度度输输入入信信号号设设计计最最少少拍拍无无纹纹波波系系统统的的D(z)，并并计计算算输输出出响响应应y(k)，控控制制信信号号u(k)和和e(k)序列，画出它们对时间变化的波形序列，画出它们对时间变化的波形。(2)(2)针针对对单单位位阶阶跃跃输输入入信信号号设设计计最最少少拍拍有有纹纹波波系系统统的的D(z)，并并计计算算y(k)，u(k)和和e(k)序序列列，画画出出它它们对时间变化的波形们对时间变化的波形。解：首先求取广义对象的脉冲传递函数解：首先求取广义对象的脉冲传递函数滞后一个周期滞后一个周期单位圆上极点单位圆上极点1)单位速度输入信号，设计最少拍无纹波

5、控制器单位速度输入信号，设计最少拍无纹波控制器比较系数得比较系数得确定确定(z)和和e(z)求调节模型求调节模型D(z)求输出响应求输出响应y(k)、控制信号、控制信号u(k)、误差序列、误差序列e(k)对时间的波形对时间的波形2)单位阶跃输入信号，设计最少拍有纹波控制器单位阶跃输入信号，设计最少拍有纹波控制器求调节模型求调节模型D(z)求输出响应求输出响应y(k)、控制信号、控制信号u(k)、误差序列、误差序列e(k)10.已知被控对象的传递函数为已知被控对象的传递函数为 采采样样周周期期T=1s，采采用用零零阶阶保保持持器器。针针对对单单位位速速度度输入函数，按以下要求设计：输入函数，按以

6、下要求设计：(1)用用最最少少拍拍无无纹纹波波系系统统的的设设计计方方法法，设设计计(z)和和D(z)。(2)求出数字控制器输出序列求出数字控制器输出序列u(k)的递推形式的递推形式。(2)画画出出采采样样瞬瞬间间数数字字控控制制器器的的输输出出和和系系统统的的输输出出曲线曲线。解：首先求取广义对象的脉冲传递函数解：首先求取广义对象的脉冲传递函数滞后一个周期滞后一个周期单位圆上极点单位圆上极点单位圆上零点单位圆上零点单位速度输入信号，设计最少拍无纹波控制器单位速度输入信号，设计最少拍无纹波控制器比较系数得比较系数得确定确定(z)和和e(z)求调节模型求调节模型D(z)求输出响应求输出响应y(k

7、)、控制信号、控制信号u(k)、误差序列、误差序列e(k)11.被控对象的传递函数为被控对象的传递函数为 采样周期采样周期T=1s，要求：，要求：(1)采采用用Smith预预估估控控制制，并并按按图图4-24所所示示的的结结构构，求取控制器的输出求取控制器的输出u(k)。解：解：1、计算反馈回路偏差、计算反馈回路偏差2、计算纯滞后补偿器的输出、计算纯滞后补偿器的输出预估器传递函数为预估器传递函数为3、计算偏差、计算偏差4、计算控制器输出、计算控制器输出u(k)，采用，采用PID控制算法控制算法12.在在图图4-28所所示示的的计计算算机机串串级级控控制制系系统统中中，已已知知采样周期为采样周期

8、为T，且有，且有 其其中中，a0,a1,a2,b0,b1是是使使D1(z)和和D2(z)能能够够实实现现的常数，试写出计算机串级控制算法。的常数，试写出计算机串级控制算法。解：解：1、计算主回路偏差、计算主回路偏差2、计算主回路控制器、计算主回路控制器D1(z)的输出的输出3、计算副回路偏差、计算副回路偏差4、计算主回路控制器、计算主回路控制器D2(z)的输出的输出P195 2.被控对象的传递函数为被控对象的传递函数为 采采样样周周期期T=0.1s，采采用用零零阶阶保保持持器器。按按极极点点配配置置方方法法设设计计状状态态反反馈馈控控制制规规律律L，使使闭闭环环系系统统的的极极点点配配置在置在

9、Z平面平面处，求处，求L和和u(k)。解：解：1、建立状态空间方程，离散化、建立状态空间方程，离散化2、可控性分析、可控性分析且且F非非奇奇异异，状状态态完完全全可可控控，因因此此可可任任意意配配置置闭闭环极点环极点3、极点配置、极点配置比较系数，可得比较系数，可得令令Ll1,l2，则系统的闭环持征多项则系统的闭环持征多项式式3.在在第第2题题中中，进进行行全全状状态态直直接接反反馈馈，但但只只有有测测到到一一个个状状态态变变量量，现现设设计计一一个个状状态态观观测测器器（预预报报观观测测器），极点配置在器），极点配置在 试求观测器的增益矩阵。试求观测器的增益矩阵。解：解：1、能观测性分析、能

10、观测性分析状态完全能观测，因此可任意配置观测器极点状态完全能观测，因此可任意配置观测器极点2、观测器极点配置、观测器极点配置因此预报观测器为因此预报观测器为P218 2.某某热热处处理理炉炉温温度度变变化化范范围围为为01350C，经经温温 度度 变变 送送 器器 变变 换换 为为 15V电电 压压 送送 至至 ADC0809，ADC0809的的 输输 入入 范范 围围 为为 05V。当当 t=kT时时，ADC0809的的转转换换结结果果为为6AH，问问此此时时的的炉炉内内温温度度为为多少度？多少度？解：解：代入公式，得代入公式，得4.某某炉炉温温度度变变化化范范围围为为01500C，要要求求

11、分分辨辨率率为为3C，温温度度变变送送器器输输出出范范围围为为05V。若若A/D转转换换器器的的输输入入范范围围为为05V，则则求求A/D转转换换器器的的字字长长应应为为多多少少位位？若若A/D转转换换器器的的字字长长不不变变，现现在在通通过过变变送送器器零零点点迁迁移移而而将将信信号号零零点点迁迁移移到到600 C，此此时时系系统统对对炉温变化的分辨率为多少？炉温变化的分辨率为多少？解：解：1、方法一、方法一方法二方法二2、温度分辨率为温度分辨率为5.某某执执行行机机构构的的输输入入变变化化范范围围为为420mA,灵灵敏敏度度为为0.05mA，应选，应选D/A转换器的字长为多少位？转换器的字长为多少位？解：解：取取 n1=10 即可。即可。