计算机控制习题(第3-8章).ppt

第三章I/O接口技术,了解新型接口技术功能、种类（CAN/USB/一线总线）掌握在I/O控制的典型芯片：输入接口（74244）、输出接口（74273/74373）、光耦（TLP521）类比单片机完成I/O接口设计例：8255，D/A，A/D,P893-6用8位DAC芯片组成双极性电压输出电路，输出电压范围为-5+5V，求对应下列偏移量的输出电压,参见书P79用8位DAC芯片组成8位D/A转换电路输出电压与输入数字量D之间的关系,P903-7用DAC0832芯片设计一个能够输出频率为50Hz的方波的电路和程序,8031,说明：,1.晶振频率（6M/12M）不同，延时子程序中工作寄存器的初值不同且不唯一。2.延时子程序编写还可以利用定时器（TL，TH）完成,初始化定时器，设置初值。3.0832口地址不唯一，与硬件电路设计有关4.一些基础的常用的延时程序需要积累记忆（1ms，10ms）,方法很多,MOVDPTR,#7FFFHMOVA,#0FFHMOVXDPTR,AACALLDELAYMOVA,#00HMOVXDPTR,AACALLDELAYAJMPATARTEND,START:,MOVR0,#100MOVR1,#50DJNZR1,DELAY2DJNZR0,DELAY1RET,DELAY:DELAY1:DELAY2:,10ms10ms,P903-8用74LS244和74LS273和8031设计8路数字量输入输出接口，接口电路原理图和数字量输入输出程序,P903-9A/D转换接口技术ADC0809与8255A接口8255A的A口工作方式0。A口为数据输入端C口上半部分为输入，下半部分为输出。PC0-PC2通道地址ABCPC3ALE和START，启动转换PC7OE和EOC，检测转换结束8255A系统地址2C0H2C3H。,ADC0809PROCNEARMOVCX,8;循环次数CLD;DI自动增量MOVBL,00H;模拟通道地址LEADI,DATABUF；字串存储地址NEXTA:MOVDX,02C2HMOVAL,BLOUTDX,ALINCDXMOVAL,00000111B；输出启动信号，上升沿锁存地址NOPNOPNOPMOVAL,00000110B；下降沿,形成ALE,START脉冲,OUTDX,ALDECDXNOSC:INAL,DX;检测转换结束信号TESTAL,80HJNZNOSC;EOC=1,则等待，检测EOC下降沿NOEOC:INAL,DX;TESTAL,80HJZNOSC;EOC=0,则等待，检测EOC上升沿，转换结束MOVDX,02C0H;读转换结果INAL,DXSTOSDATABUF;保存结果INCBL;修改模拟通道地址LOOPNEXTA；CX-1;RETADC0809ENDP,补充：AD574与8255A接口AD574的12/8接5V，A0接地，工作于12位转换和读出方式。8255A的A口、B口工作方式0，数据输入端C口上半部分为输入，下半部分为输出。PC0-PC2R/C，CS，CEPC7STS，检测转换结束8255A系统地址2C0H2C3H。,MOVDX,02C2H;令CS,R/C为低电平MOVAL,00HOUTDX,ALNOPNOPMOVAL,04H；令CE=1,启动转换OUTDX,ALNOPNOPMOVAL,03H；令CE=0，CS,R/C1，启动完毕OUTDX,ALPOLLING:INAL,DX;查询STS状态TESTAL,80HJNZPOLLING;STS=1则等待，检测下降沿（转换结束）MOVAL,01H；令CS0,R/C1,准备读,OUTDX,ALNOPMOVAL,05H;令CE=1,允许读出OUTDX,ALMOVDX,02C0HINAL,DX;读高4位DB11-DB8;ANDAL,0FHMOVBH,AL；存高4位INCDXINAL,DX；读低8位DB7-DB0MOVBL,ALINCDXMOVAL,03HOUTDX,AL;结束读出操作,第四章,数字程序控制的基础（直线插补、圆弧插补）要求：掌握直线插补的步骤、原理、计算、程序的编写数控装置执行机构的核心步进电机/交流伺服电机的原理和控制技术（单片机PLC专用的数字控制器控制卡）,直线插补偏差定义：Fm=ymxe-xmyeFm=0，点m在OA直线段上；Fm0，点m在OA直线段的上方；Fm=0，Fm+1=Fmye；若FmB-C-A001-010-100即控制字为01H-02H-04H,关于步进电机的工作方式,双三拍工作方式AB-BC-CA-AB-011-110-101即控制字为03H-06H-05H,三相六拍工作方式A-AB-B-BC-C-CA-A-001-011-010-110-100-101即控制字为01H-03H-02H-06H-04H-05H,第五章*,数字PID控制器的设计（便于计算机实现PID算法，可将积分运算用部分和来近似，微分运算用差分来近似）数字控制器的直接设计*根据采样定理1.求得带零阶保持器的被控对象的广义脉冲传递函数2.根据系统性能指标要求以及实现的约束条件构造闭环传递函数（输入形式不同对应的不同）3.确定数字控制器的传递函数4.由确定控制算法并编制程序纯滞后补偿控制,设计数字控制器的算式由计算机实现的控制算法D(z)的一般形式：m个零点和n个极点,相关知识：见自动控制原理相关章节,离散化方法有很多种,方法1：直接做Z变换（离散化）见P19,对于很小的采样周期，用幂级数展开：H(s)可用T/2的时间滞后环节近似。,结论：采用数字控制器的连续化设计方法，采样周期应该相当短。,方法2:双线性变换法（Tustin突斯汀变换法）推导：级数展开z=esT,T很小。得到：,结论：稳定的系统经过双线性变换仍然是稳定的。,通过以下3种近似方法，把连续控制器离散化为数字控制器。,方法3:前向差分法,结论：稳定的系统经前向差分法转换后可能不稳定（慎用）,方法4:后向差分法用一阶后向差分近似代替微分。,结论：稳定的系统经后向差分法转换后稳定,方法5：模拟调节规律离散化方法,P1505-2按一定性能指标要求对某控制系统综合校正后得到其应加的校正装置为,第5章作业,5-25-35-85-95-12,1.试按模拟调节规律离散化的方法实现此调节规律的数字控制器的算式（思路：求调节之后输出的差分方程，即：Uk）2.画出该数字控制器算法实现程序的流程图,5-2解：,P1505-3已知系统传递函数D(s)，离散化，求数字控制器D(z)，并求输入输出关系。,增量式PID算式,位置式PID算式,P1505-8最少拍有纹波设计,单位速度输入,解：,最少拍有纹波设计：,P1515-9最少拍无纹波设计,单位速度输入,解：,参见书P135例5-2有纹波设计P139例5-3无纹波设计用长除法求U(z)、C(z)，写出前若干项,长除法,采样周期，若设闭环系统时间常数,是否回出现振铃？用大林算法设计,P1515-12已知,解：若用书上P141页公式求：,也可以直接用Z变换求：,V1.若不产生振铃问题,X2.若产生振铃问题，令中的，则,讨论零点,第六章,新型控制策略模糊，神经网络，预测控制,模糊控制以及模糊控制系统的仿真,6-4设两个模糊矩阵A、B分别为,计算AB，AB，,设A、B为X中的两个模糊集合，隶属函数分别为A(x)、B(x)，则模糊集合A、B的并集AB，交集AB和补集A实际上就是逐点对隶属函数进行相应的运算,C=ABC(x)=A(x)B(x)“”表示二者比较后取大值C=ABC(x)=A(x)B(x)“”表示二者比较后取小值C=C(x)=1A(x),求：做模糊合成,设R是X到Y的模糊关系，S是Y到Z的模糊关系，则P=RS称为R和S的模糊关系合成，P是X到Z的模糊关系。,常用的max-min合成算法:,另外，max-乘积算法:,6-5已知模糊向量A和模糊关系R如下：,P1886-6已知，阶跃信号PID设计参见书P123临界比例度法延迟环节，令采样时间，等幅值振荡时,FUZZY设计参见书P164,1.什么是软件陷阱？通常安排在什么地方？如何实现？2.什么是现场总线？FCS相对于DCS有什么优点？举例说明现在常用的5种典型的现场总线技术。3.简述扩充响应曲线法整定PID参数的步骤。4.简述扩充临界比例度法整定PID参数的步骤。5.A/D，D/A转换器在计算机控制系统中的作用。6.什么是串行通信和并行通信？各有什么优缺点？7.简述数据通信线路的3种工作制式。8.什么是计算机控制系统？由哪几部分组成？,复习题,9.什么是I/O通道？模拟量输入通道由哪几部分组成？10.实时、在线方式、离线方式的含义是什么？11.计算机控制系统采样周期的选择需要考虑哪些因素？12.数字控制器连续化设计的步骤。13.数字控制器离散化设计的步骤。14.为什么要引入积分分离PID算法？如何实现？15.什么是微分先行PID算法？如何实现？16.模拟输入通道的组成部分？各部分作用？17.说明限幅滤波的原理。TheEnd,