計算機控制習題(第3-8章).ppt

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第三章I/O接口技術(shù),了解新型接口技術(shù)功能、種類（CAN/USB/一線總線）掌握在I/O控制的典型芯片：輸入接口（74244）、輸出接口（74273/74373）、光耦（TLP521）類比單片機完成I/O接口設計例：8255，D/A，A/D,P893-6用8位DAC芯片組成雙極性電壓輸出電路，輸出電壓范圍為-5~+5V，求對應下列偏移量的輸出電壓,參見書P79用8位DAC芯片組成8位D/A轉(zhuǎn)換電路輸出電壓與輸入數(shù)字量D之間的關(guān)系,P903-7用DAC0832芯片設計一個能夠輸出頻率為50Hz的方波的電路和程序,,,8031,說明：,1.晶振頻率（6M/12M）不同，延時子程序中工作寄存器的初值不同且不唯一。2.延時子程序編寫還可以利用定時器（TL，TH）完成,初始化定時器，設置初值。3.0832口地址不唯一，與硬件電路設計有關(guān)4.一些基礎的常用的延時程序需要積累記憶（1ms，10ms）,方法很多,MOVDPTR,#7FFFHMOVA,#0FFHMOVX@DPTR,AACALLDELAYMOVA,#00HMOVX@DPTR,AACALLDELAYAJMPATARTEND,START:,MOVR0,#100MOVR1,#50DJNZR1,DELAY2DJNZR0,DELAY1RET,DELAY:DELAY1:DELAY2:,,,,,,,,,,,,10ms10ms,P903-8用74LS244和74LS273和8031設計8路數(shù)字量輸入輸出接口，接口電路原理圖和數(shù)字量輸入輸出程序,,P903-9A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù)ADC0809與8255A接口－8255A的A口工作方式0。A口為數(shù)據(jù)輸入端－C口上半部分為輸入，下半部分為輸出。PC0-PC2－通道地址ABCPC3－ALE和START，啟動轉(zhuǎn)換PC7－OE和EOC，檢測轉(zhuǎn)換結(jié)束－8255A系統(tǒng)地址2C0H~2C3H。,ADC0809PROCNEARMOVCX,8;循環(huán)次數(shù)CLD;DI自動增量MOVBL,00H;模擬通道地址LEADI,DATABUF；字串存儲地址NEXTA:MOVDX,02C2HMOVAL,BLOUTDX,ALINCDXMOVAL,00000111B；輸出啟動信號，上升沿鎖存地址NOPNOPNOPMOVAL,00000110B；下降沿,形成ALE,START脈沖,OUTDX,ALDECDXNOSC:INAL,DX;檢測轉(zhuǎn)換結(jié)束信號TESTAL,80HJNZNOSC;EOC=1,則等待，檢測EOC下降沿NOEOC:INAL,DX;TESTAL,80HJZNOSC;EOC=0,則等待，檢測EOC上升沿，轉(zhuǎn)換結(jié)束MOVDX,02C0H;讀轉(zhuǎn)換結(jié)果INAL,DXSTOSDATABUF;保存結(jié)果INCBL;修改模擬通道地址LOOPNEXTA；CX-1;RETADC0809ENDP,補充：AD574與8255A接口－AD574的12/8接＋5V，A0接地，工作于12位轉(zhuǎn)換和讀出方式。－8255A的A口、B口工作方式0，數(shù)據(jù)輸入端－C口上半部分為輸入，下半部分為輸出。PC0-PC2－R/C，CS，CEPC7－STS，檢測轉(zhuǎn)換結(jié)束－8255A系統(tǒng)地址2C0H~2C3H。,MOVDX,02C2H;令CS,R/C為低電平MOVAL,00HOUTDX,ALNOPNOPMOVAL,04H；令CE=1,啟動轉(zhuǎn)換OUTDX,ALNOPNOPMOVAL,03H；令CE=0，CS,R/C＝1，啟動完畢OUTDX,ALPOLLING:INAL,DX;查詢STS狀態(tài)TESTAL,80HJNZPOLLING;STS=1則等待，檢測下降沿（轉(zhuǎn)換結(jié)束）MOVAL,01H；令CS＝0,R/C＝1,準備讀,OUTDX,ALNOPMOVAL,05H;令CE=1,允許讀出OUTDX,ALMOVDX,02C0HINAL,DX;讀高4位DB11-DB8;ANDAL,0FHMOVBH,AL；存高4位INCDXINAL,DX；讀低8位DB7-DB0MOVBL,ALINCDXMOVAL,03HOUTDX,AL;結(jié)束讀出操作,第四章,數(shù)字程序控制的基礎（直線插補、圓弧插補）要求：掌握直線插補的步驟、原理、計算、程序的編寫數(shù)控裝置執(zhí)行機構(gòu)的核心——步進電機/交流伺服電機的原理和控制技術(shù)（單片機\PLC\專用的數(shù)字控制器\控制卡）,直線插補偏差定義：Fm=ymxe-xmyeFm=0，點m在OA直線段上；Fm?0，點m在OA直線段的上方；Fm=0，F(xiàn)m+1=Fm–ye；若FmB->C->A…001->010->100即控制字為01H->02H->04H,關(guān)于步進電機的工作方式,雙三拍工作方式AB->BC->CA->AB->…011->110->101即控制字為03H->06H->05H,三相六拍工作方式A->AB->B->BC->C->CA->A->…001->011->010->110->100->101即控制字為01H->03H->02H->06H->04H->05H,第五章*,數(shù)字PID控制器的設計（便于計算機實現(xiàn)PID算法，可將積分運算用部分和來近似，微分運算用差分來近似）數(shù)字控制器的直接設計*根據(jù)采樣定理1.求得帶零階保持器的被控對象的廣義脈沖傳遞函數(shù)2.根據(jù)系統(tǒng)性能指標要求以及實現(xiàn)的約束條件構(gòu)造閉環(huán)傳遞函數(shù)（輸入形式不同對應的不同）3.確定數(shù)字控制器的傳遞函數(shù)4.由確定控制算法并編制程序純滯后補償控制,設計數(shù)字控制器的算式由計算機實現(xiàn)的控制算法D(z)的一般形式：m個零點和n個極點,相關(guān)知識：見自動控制原理相關(guān)章節(jié),離散化方法有很多種,方法1：直接做Z變換（離散化）見P19,對于很小的采樣周期，用冪級數(shù)展開：H(s)可用T/2的時間滯后環(huán)節(jié)近似。,結(jié)論：采用數(shù)字控制器的連續(xù)化設計方法，采樣周期應該相當短。,方法2:雙線性變換法（Tustin突斯汀變換法）推導：級數(shù)展開z=esT,T很小。得到：,結(jié)論：穩(wěn)定的系統(tǒng)經(jīng)過雙線性變換仍然是穩(wěn)定的。,通過以下3種近似方法，把連續(xù)控制器離散化為數(shù)字控制器。,方法3:前向差分法,結(jié)論：穩(wěn)定的系統(tǒng)經(jīng)前向差分法轉(zhuǎn)換后可能不穩(wěn)定（慎用）,方法4:后向差分法用一階后向差分近似代替微分。,結(jié)論：穩(wěn)定的系統(tǒng)經(jīng)后向差分法轉(zhuǎn)換后穩(wěn)定,方法5：模擬調(diào)節(jié)規(guī)律離散化方法,P1505-2按一定性能指標要求對某控制系統(tǒng)綜合校正后得到其應加的校正裝置為,第5章作業(yè),5-25-35-85-95-12,1.試按模擬調(diào)節(jié)規(guī)律離散化的方法實現(xiàn)此調(diào)節(jié)規(guī)律的數(shù)字控制器的算式（思路：求調(diào)節(jié)之后輸出的差分方程，即：Uk）2.畫出該數(shù)字控制器算法實現(xiàn)程序的流程圖,5-2解：,P1505-3已知系統(tǒng)傳遞函數(shù)D(s)，離散化，求數(shù)字控制器D(z)，并求輸入輸出關(guān)系。,增量式PID算式,位置式PID算式,,,P1505-8最少拍有紋波設計,單位速度輸入,解：,最少拍有紋波設計：,,,P1515-9最少拍無紋波設計,單位速度輸入,解：,,參見書P135例5-2有紋波設計P139例5-3無紋波設計用長除法求U(z)、C(z)，寫出前若干項,長除法,采樣周期，若設閉環(huán)系統(tǒng)時間常數(shù),是否回出現(xiàn)振鈴？用大林算法設計,P1515-12已知,解：若用書上P141頁公式求：,也可以直接用Z變換求：,,V1.若不產(chǎn)生振鈴問題,X2.若產(chǎn)生振鈴問題，令中的，則,討論零點,第六章,新型控制策略——模糊，神經(jīng)網(wǎng)絡，預測控制,模糊控制以及模糊控制系統(tǒng)的仿真,6-4設兩個模糊矩陣A、B分別為,計算A∪B，A∩B，,設A、B為X中的兩個模糊集合，隸屬函數(shù)分別為μA(x)、μB(x)，則模糊集合A、B的并集A∪B，交集A∩B和補集A實際上就是逐點對隸屬函數(shù)進行相應的運算,C=A∪BμC(x)=μA(x)∨μB(x)“∨”表示二者比較后取大值C=A∩BμC(x)=μA(x)∧μB(x)“∧”表示二者比較后取小值C=μC(x)=1－μA(x),求：做模糊合成,設R是X到Y(jié)的模糊關(guān)系，S是Y到Z的模糊關(guān)系，則P=R⊙S稱為R和S的模糊關(guān)系合成，P是X到Z的模糊關(guān)系。,常用的max-min合成算法:,另外，max-乘積算法:,6-5已知模糊向量A和模糊關(guān)系R如下：,,,P1886-6已知，階躍信號PID設計參見書P123臨界比例度法延遲環(huán)節(jié)，令采樣時間，等幅值振蕩時,FUZZY設計參見書P164,1.什么是軟件陷阱？通常安排在什么地方？如何實現(xiàn)？2.什么是現(xiàn)場總線？FCS相對于DCS有什么優(yōu)點？舉例說明現(xiàn)在常用的5種典型的現(xiàn)場總線技術(shù)。3.簡述擴充響應曲線法整定PID參數(shù)的步驟。4.簡述擴充臨界比例度法整定PID參數(shù)的步驟。5.A/D，D/A轉(zhuǎn)換器在計算機控制系統(tǒng)中的作用。6.什么是串行通信和并行通信？各有什么優(yōu)缺點？7.簡述數(shù)據(jù)通信線路的3種工作制式。8.什么是計算機控制系統(tǒng)？由哪幾部分組成？,復習題,9.什么是I/O通道？模擬量輸入通道由哪幾部分組成？10.實時、在線方式、離線方式的含義是什么？11.計算機控制系統(tǒng)采樣周期的選擇需要考慮哪些因素？12.數(shù)字控制器連續(xù)化設計的步驟。13.數(shù)字控制器離散化設計的步驟。14.為什么要引入積分分離PID算法？如何實現(xiàn)？15.什么是微分先行PID算法？如何實現(xiàn)？16.模擬輸入通道的組成部分？各部分作用？17.說明限幅濾波的原理。TheEnd,