微机计算机控制技术课后习题详解答案.doc
《微机计算机控制技术课后习题详解答案.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《微机计算机控制技术课后习题详解答案.doc(130页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成?各部分的作用是什么?由四部分组成。图1.1微机控制系统组成框图(1)主机:这是微型计算机控制系统的核心,通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令,同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。主机的主要功能是控制整个生产过程,按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作,根据运算结果作出控制决策;对生产过程进行监督,使之处于最优工作状态;对事故进行预测和报警;编制生产技术报告,打印制表等等。(2)输入输出通道:这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。过程输出通道
2、把微机输出的控制命令和数据,转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。(3)外部设备:这是实现微机和外界进行信息交换的设备,简称外设,包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。其中操作台应具备显示功能,即根据操作人员的要求,能立即显示所要求的内容;还应有按钮,完成系统的启、停等功能;操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果,即应有保护功能。(4)检测与执行机构a.测量变送单元:在微机控制系统中,为了收集和测量各种参数,采用了各种检测元件及变送器,其主要功能是将被检测参数的非电量转
3、换成电量,例如热电偶把温度转换成mV信号;压力变送器可以把压力转换变为电信号,这些信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信号(05V或420mA)后,再送入微机。b.执行机构:要控制生产过程,必须有执行机构,它是微机控制系统中的重要部件,其功能是根据微机输出的控制信号,改变输出的角位移或直线位移,并通过调节机构改变被调介质的流量或能量,使生产过程符合预定的要求。例如,在温度控制系统中,微机根据温度的误差计算出相应的控制量,输出给执行机构(调节阀)来控制进入加热炉的煤气(或油)量以实现预期的温度值。常用的执行机构有电动、液动和气动等控制形式,也有的采用马达、步进电机及可控硅元件等进行控制。6.操
4、作指导、DDC和SCC系统工作原理如何?它们之间有何区别和联系?(1)操作指导控制系统:在操作指导控制系统中,计算机的输出不直接作用于生产对象,属于开环控制结构。计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理,计算出各控制量应有的较合适或最优的数值,供操作员参考,这时计算机就起到了操作指导的作用。其原理框图如图1.2所示。图1.2操作指导控制系统原理框图(2)直接数字控制系统(DDC系统):DDC(Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测,经输入通道送给微机,微机将检测结果与设定值进行比较,再进行控制运算,然后通过输出通道控
5、制执行机构,使系统的被控参数达到预定的要求。DDC系统是闭环系统,是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。其原理框图如图1.3所示。图1.3 DDC系统原理框图(3)计算机监督控制系统(SCC系统):SCC(Supervisory Computer Control)系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况,因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制,系统不能运行在最佳状态,而SCC系统不仅可以进行给定值控制,并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。SCC系统的原理框图如图1.4所示。图1.4 SCC系统原理框图SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。4.简述光电
6、耦合器的工作原理及在过程通道中的作用。光电耦合器由封装在一个管壳内的发光二极管和光敏三极管组成,如图2.1所示。输入电流流过二极管时使其发光,照射到光敏三极管上使其导通,完成信号的光电耦合传送,它在过程通道中实现了输入和输出在电气上的完全隔离。图2.1光电耦合器电路图10.设被测温度变化范围为0oC1200oC,如果要求误差不超过0.4oC,应选用分辨为多少位的A/D转换器?选择依据:11.设计出8路模拟量采集系统。请画出接口电路原理图,并编写相应的8路模拟量数据采集程序。本例给出用8031、DAC0809设计的数据采集系统实例。把采样转换所得的数字量按序存于片内RAM的30H37H单元中。采
7、样完一遍后停止采集。其数据采集的初始化程序和中断服务程序如下:初始化程序:MOV R0,#30H ;设立数据存储区指针 MOV R2,#08H ;设置8路采样计数值 SETB IT0 ;设置外部中断0为边沿触发方式 &nbs
8、p; SETB EA ;CPU开放中断SETB EX0 ;允许外部中断0中断 MOV DPTR,#FEF8H ;送入口地址并指向IN0LOOP: MOVX DPTR,A ;启动A/D
9、转换,A的值无意义HERE: SJMP HERE ;等待中断中断服务程序: MOVX A,DPTR ;读取转换后的数字量 MOV R0,A ;存入片内RAM单元 &n
10、bsp; INC DPTR ;指向下一模拟通道 INC R0 ;指向下一个数据存储单元 DJNZ R2,INT0  
11、; ;8路未转换完,则继续 CLR EA ;已转换完,则关中断 CLR EX0 ;禁止外部中断0中断 &nb
12、sp; RETI ;中断返回 INT0: MOVX DPTR,A ;再次启动A/D转换 RETI ;中断返回 13.采用DAC0832
13、和PC总线工业控制机接口。请画出接口电路原理图,并编写产生三角波、梯形波和锯齿波的程序。本章作业设计一八路数据采集及其回放系统。要求八路数据巡回检测,存储10组数据,输数据为电压信号(0-5V),检测精度<1%。CPU、AD、DA可任选。5.若加工第一象限直线OA,起点O(0,0),终点A(11,7)。要求:(1)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。解:由题意可知xe=11,ye=7,F0=0,我们设置一个总的计数器Nxy,其初值应为Nxy=|7-0|+|11-0|=18,则插补计算过程如表31所示。根据插补计算过程表所作出的直线插补走步轨迹图如下图
14、所示。表31步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判别起点F0=0Nxy=181F0=0+XF1=F0-ye=-7Nxy=172F1<0 3="" y="" f2="" nxy="16">0+XF3=F2-ye=-3Nxy=154F3<0 5="" y="" f4="" nxy="14">0+XF5=F4-ye=1Nxy=136F5>0+XF6=F5-ye=-6Nxy=127F6<0 8="&qu
15、ot; y="" f7="" nxy="11">0+XF8=F7-ye=-2Nxy=109F8<0 10="" y="" f9="" nxy="9">0+XF10=F9-ye=2Nxy=811F10>0+XF11=F10-ye=-5Nxy=712F11<0 13="" y="" f12="" nxy="6">0+XF13=F12-ye=-1N
16、xy=514F13<0 15="" y="" f14="" nxy="4">0+XF15=F14-ye=3Nxy=316F15>0+XF16=F15-ye=-4Nxy=217F16<0 18="" y="" f17="" nxy="1">0+XF18=F16-ye=0Nxy=03.5.设加工第一象限的圆弧AB,起点A(6,0),终点B(0,6)。要求:(1)按逐点比较法插补进行列表计算;(2)作出走步轨迹图
17、,并标明进给方向和步数。解:插补计算过程如表32所示。终点判别仍采用第二种方法,设一个总的计数器Nxy,每走一步便减1操作,当Nxy=0时,加工到终点,插补运算结束。下图为插补过程中的走步轨迹。表32步数偏差判别坐标进给偏差计算坐标计算终点判别起点F0=0x0=6,y0=0Nxy=121F0=0-XF1=0-12+1=-11x1=5,y1=0Nxy=112F1<0+YF2=-11+0+1=-10x2=5,y2=1Nxy=103F2<0+YF3=-10+2+1=-7x3=5,y3=2Nxy=94F3<0+YF4=-7+4+1=-2x4=5,y4=3Nxy=85F4<0 6
18、="" y="" f5="" x5="5,y5=4" nxy="7">0-XF6=5-10+1=-4x6=4,y6=4Nxy=67F6<0 8="" y="" f7="" x7="4,y7=5" nxy="5">0-XF8=5-8+1=-2x8=3,y8=5Nxy=49F8<0 10="" y="" f9="" x
19、9="3,y9=6" nxy="3">0-XF10=9-6+1=4x10=2,y10=6Nxy=211F10>0-XF11=4-4+1=1x11=1,y11=6Nxy=112F11>0-XF12=1-2+1=0x12=0,y12=6Nxy=03.6 .三相步进电机有哪几种工作方式?分别画出每种工作方式的各相通电顺序和电压波形图。解:有三种工作方式:(1)三相单三拍工作方式各相的通电顺序为ABC,各相通电的电压波形如图3.1所示。图3.1单三拍工作的电压波形图(2)三相双三拍工作方式双三拍工作方式各相的通电顺序为ABBCCA。各相通电的电
20、压波形如图3.2所示。图3.2双三拍工作的电压波形图(3)三相六拍工作方式在反应式步进电机控制中,把单三拍和双三拍工作方式结合起来,就产生了六拍工作方式,其通电顺序为AABBBCCCA。各相通电的电压波形如图3.3所示。图3.3三相六拍工作的电压波形图3.7. 采用8255A作为x轴步进电机和y轴步进电机的控制接口,要求(1)画出接口电路原理图;(2)分别列出x轴和y轴步进电机在三相单三拍、三相双三拍和三相六拍工作方式下的输出字表。解:(1)电路原理图如图所示(2)三相单三拍控制方式输出字表x轴步进电机输出字表y轴步进电机输出字表存储地址标号低八位输出字存储地址标号高八位输出字ADX10000
21、0001=01HADY100000001=01HADX200000010=02HADY200000010=02HADX300000100=04HADY300000100=04H三相双三拍控制方式输出字表x轴步进电机输出字表y轴步进电机输出字表存储地址标号低八位输出字存储地址标号高八位输出字ADX100000011=03HADY100000011=03HADX200000110=06HADY200000110=06HADX300000101=05HADY300000101=05H三相六拍控制方式输出字表x轴步进电机输出字表y轴步进电机输出字表存储地址标号低八位输出字存储地址标号高八位输出字ADX
22、100000001=01HADY100000001=01HADX200000011=03HADY200000011=03HADX300000010=02HADY300000010=02HADX400000110=06HADY400000110=06HADX500000100=04HADY500000100=04HADX600000101=05HADY600000101=05H2.某系统的连续控制器设计为试用双线形变换法、前向差分法、后向差分法分别求取数字控制器D(Z)。解: 双线形变换法:把代入,则前向差分法:把代入,则 后向差分法:把代入,则4.3 什么是数字PID位置型控制算法
23、和增量型控制算法?试比较它们的优缺点。为了实现微机控制生产过程变量,必须将模拟PID算式离散化,变为数字PID算式,为此,在采样周期T远小于信号变化周期时,作如下近似(T足够小时,如下逼近相当准确,被控过程与连续系统十分接近):于是有:u(k)是全量值输出,每次的输出值都与执行机构的位置(如控制阀门的开度)一一对应,所以称之为位置型PID算法。在这种位置型控制算法中,由于算式中存在累加项,因此输出的控制量u(k)不仅与本次偏差有关,还与过去历次采样偏差有关,使得u(k)产生大幅度变化,这样会引起系统冲击,甚至造成事故。所以实际中当执行机构需要的不是控制量的绝对值,而是其增量时,可以采用增量型P
24、ID算法。当控制系统中的执行器为步进电机、电动调节阀、多圈电位器等具有保持历史位置的功能的这类装置时,一般均采用增量型PID控制算法。与位置算法相比,增量型PID算法有如下优点:(1)位置型算式每次输出与整个过去状态有关,计算式中要用到过去偏差的累加值,容易产生较大的累积计算误差;而在增量型算式中由于消去了积分项,从而可消除调节器的积分饱和,在精度不足时,计算误差对控制量的影响较小,容易取得较好的控制效果。(2)为实现手动自动无扰切换,在切换瞬时,计算机的输出值应设置为原始阀门开度u0,若采用增量型算法,其输出对应于阀门位置的变化部分,即算式中不出现u0项,所以易于实现从手动到自动的无扰动切换
25、。(3)采用增量型算法时所用的执行器本身都具有寄存作用,所以即使计算机发生故障,执行器仍能保持在原位,不会对生产造成恶劣影响。4.4 .已知模拟调节器的传递函数为试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算式,设采样周期T=0.2s。则 把T=0.2S代入得位置型增量型(补充题)已知模拟调节器的传递函数为试写出相应数字控制器的位置型PID算法和增量型PID控制算式,设采样周期T=0.2s。解:因为所以。故位置型PID控制器故增量型PID控制器4.7. 简述扩充临界比例度法、扩充响应曲线法整定PID参数的步骤。扩充临界比例度法整定PID参数的步骤:(1)选择一个足够短的采样周期T,例如
26、被控过程有纯滞后时,采样周期T取滞后时间的1/10以下,此时调节器只作纯比例控制,给定值r作阶跃输入。(2)逐渐加大比例系数Kp,使控制系统出现临界振荡。由临界振荡过程求得相应的临界振荡周期Ts,并记下此时的比例系数Kp,将其记作临界振荡增益Ks。此时的比例度为临界比例度,记作。(3)选择控制度,所谓控制度是数字调节器和模拟调节器所对应的过渡过程的误差平方的积分之比。(4)根据控制度,查表求出T、Kp、Ti和Td值。(5)按照求得的整定参数,投入系统运行,观察控制效果,再适当调整参数,直到获得满意的控制效果为止。扩充响应曲线法整定PID参数的步骤:(1)断开数字调节器,让系统处于手动操作状态。
27、将被调量调节到给定值附近并稳定后,然后突然改变给定值,即给对象输入一个阶跃信号。(2)用仪表记录被控参数在阶跃输入下的整个变化过程曲线,如图所示。(3)在曲线最大斜率处作切线,求得滞后时间、被控对象的时间常数Tc,以及它们的比值Tc/。(4)由、Tc、Tc/值,查表,求出数字控制器的T、Kp、Ti和Td。4.8. 数字控制器的离散化设计步骤是什么?计算机控制系统框图如图41所示。图41计算机控制系统框图由广义对象的脉冲传递函数可得闭环脉冲传递函数,可求得控制器的脉冲传递函数D(z)。数字控制器的直接设计步骤如下:(1)根据控制系统的性质指标要求和其它约束条件,确定所需的闭环脉冲传递函数(z)。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 微机 计算机控制 技术 课后 海生 习题 详解 答案
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【人****来】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【人****来】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。