计算机控制技术课后答案 (于海生).docx

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1、计算机控制技术习题详解第一章计算机控制系统概述习题参考答案1 .计算机控制系统的控制过程是怎样的？计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。2 .实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓实时，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时

2、机，控制也就失去了 意义。(2)在线方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做联机方式或在线方式。(3)离线方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做脱机方式或离线方式。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

3、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3456Fo=OFi0F30F50F60+X Fi=Fo-yc=-7 Nxy=17+Y+x+Y+X+X+Y+XF2=F1+Xe=4 Nxy=16 F3=F2-ye=-3 Nxy=15 F4=F3+Xe=8 Nxy=14 F5=F4-ye=l Nxy=13 F6=F5-ye=-6 Nxy=12 F7=F6+Xe=5 Nxy=ll F8=F7-ye=-2 Nxy=10课后答案网www. khdaw. com89 F80 +X Fio=F9-ye=2 N

4、xy=811 FioO +X Fu二Fio-ye=-5 Nxy=712 Fii0 +X F13=F12-ye=-l Nxy=514 F130 +X F15=F14-ye=3 Nxy=316 F150 +X F16=F15-ye=-4 Nxy=217 F160 +X F18=F16-ye=0 Nxy=O3.5.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，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=O时，加工到终点，插补

5、运算结束。下图为插补过程中的走步轨迹。10234561 2 3 4 5 6N R 1y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Fo=O xo=6, yo=O Nxy=121 Fo=O -X Fi=0-12+l=-ll xi=5, yi=O Nxy=ll2 Fi0 +Y F2=ll+0+l=10 x2=5, y2=l Nxy=103 F20 +Y F3=-10+2+l=-7 x3=5, y3=2 Nxy=94 F30 +Y F4=-7+4+l=-2 x4=5, y4=3 Nxy=85 F40 -X F6=5-10+l=-4 x6=4, ye=4 Nxy=67 Fe0 -X F8=

6、5-8+l=-2 x8=3, ys=5 Nxy=49 F80 -X Fio=9-6+l=4 xio=2, yio=6 Nxy=211 FioO -X Fu=4-4+1=1 xn=l, yu=6 Nxy=l课后答案网www. khdaw. com912 Fii0 -X Fi2=l-2+1=0 xi2=0, yi2=6 Nxy=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A-B-C,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

7、通电顺序为AB-BCCA。各相通电的电压波形如图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A-AB-B-BC-CCA。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。电路原理图如图所示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课后答案网www. khda

8、w. com存储地址标号低八位输出字存储地址标号高八位输出字ADX1 00000001=01H ADY1 00000001=01HADX2 00000010=02H ADY2 00000010=02HADX3 00000100=04H ADY3 00000100=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ADX1 0000001l=03H ADY1 0000001l=03HADX2 00000110=06H ADY2 00000110=06HADX3 00000101=05H ADY3 00000101=05H三相六

9、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ADX1 00000001=01H ADY1 00000001=01HADX2 0000001l=03H ADY2 0000001l=03HADX3 00000010=02H ADY3 00000010=02HADX4 00000110=06H ADY4 00000110=06HADX5 00000100=04H ADY5 00000100=04HADX6 00000101=05H ADY6 00000101=05H课后答案网www. khdaw. com第四章微型计算机控制系统的控制算法

10、 习题参考答案4.1.数字控制器的模拟化设计步骤是什么？ 模拟化设计步骤：(1)设计假想的模拟控制器D(S)(2)正确地选择采样周期T(3)将D(S)离散化为D(Z)(4)求出与D(S)对应的差分方程(5)根据差分方程编制相应程序。2.某系统的连续控制器设计为()T sT sE sD s U s211()()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11 1=zzTs代入，则+z+D+=前向差分法：把Tz= z-1代入，则0()2 21 111 1 11 11z T T后向差分法：把Tz=代入，则0()1 21 111 1 11 111T z T

11、 TT z T TTzT zTzT zT sD z D s I T sTz4.3什么是数字PID位置型控制算法和增量型控制算法？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)：Te k e kdtdeedt T e jkJ t ()(1) ()0 0/ =2课后答案网www. khdaw. com于是有：()()()()(1)e j TTu k K e k TkJ d iPU(k)是全量值输出，每次的输出值都与执行机构的位置(如

12、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PID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。 ()=()-( -1)+ ( ) + Mk ) - 2e(k -1) +e(k - 2)T产技术报告，打印制表等等。（2）输入输出通道：这是微

13、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课后答案网www. khdaw. com2可以接收的数字代码。过程输出通道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

14、果， 即应有保护功能。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换成电量，例如热电偶把温度转换成制信号；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

15、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。4.微型计算机控制系统软件有什么作用？说出各部分软件的作用。软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进行 的，因此说软件是微机系统的中枢神经。就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。对用户来说，系统软件只是ukKekekTd与位置算法相比，增量型PID算法有如下优点：位置型算式每次输出与整个过去状态有关，计算式中要用

16、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。为实现手动一一自动无扰切换，在切换瞬时，计算机的输出值应设置为原始阀门开度uo, 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uo项，所以易于实现从手动到 自动的无扰动切换。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(). SD s . s 1 0 0851 017=+试写出相应数字控制器

17、的位置型和增量型控制算式，设采样周期T=0. 2so0()(), s1 0 0851 017+则 (s ) + 0. 085S (s ) = Rs ) + 0. 17S(s )()00()dt e t . de t dt丁. t + 0. 085 du t = + 017()()()()()()Te k . e k e k Tu k 0.085 A tz A 1 017 1 ；. + =+ 把T=0. 2S代入得1.425(4)-0.425(4-1) = 4.5e(4 ) 3.5e(4T)位置型(A ) = 3.1579e()- 2. 4561e(A -1)+ 0. 2982u(A -1)增量

18、型(4 ) = u(k ) _( -1) = 3. 1579e(4 ) - 2.4561e(4 -1)-0. 7018(A -1)(补充题)已知模拟调节器的传递函数为课后答案网www. khdaw. com13(). sD s . s 0 085 1+ 017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=0.2so 解：因为()(1 1017 2 1 1 0 0851017 TsT sK.s . sD s . s d 1= + = + +=()所以=2 = 0. 17 = Q pidK . T , T o故位置型PID控制器2=+|J1I Lr=+U1I Lr -

19、=+ +kikiDkTe i T e k e kTu k K e k To00()0. 172 ( ) 0. 4()0. 172 ( ) 0. 2()()()()(1)故增量型PID控制器(1) 4.35 ( ) 2 ( 1)()0. 17(1) 2 ( ) ( 1) 0.4(1) ( ) ( 1) ( ) ( ) 2 ( 1) ( 2)()(1)()之 一 + = + += + =一 + u k e k e kukekekekukKekekKekKekekek4. 5.什么叫积分饱和？它是怎么引起的？如何消除？解：（1）如果执行机构已经到极限位置，仍然不能消除静差时，由于积分作用，尽管PID

20、差 分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应的动作，这就叫积分饱和。2 2） 1、当偏差产生跃变时，位置型PID算式的输出将急剧增大或减小，有可能超过执行机 构的上（下）限，而此时执行机构只能工作在上限。2、系统输出需要很长时间才达到给定值，在这段时间内算式的积分项将产生一个很大的积 累值。3、当系统输出超过给定值后，偏差反向，但由于大的积分积累值，控制量需要相当一段时 间脱离饱和区。因此引起系统产生大幅度超调，系统不稳定。3 3）常用的改进方法：积分分离法和抗积分饱和4 .6.采样周期的选择需要考虑那些因素？从调节品质上看，希望采样周期短，以减小系统纯滞后的影响，提高控制精度

21、。通常保 证在95%的系统的过渡过程时间内，采样6次15次即可。从快速性和抗扰性方面考虑，希望采样周期尽量短，这样给定值的改变可以迅速地通过 采样得到反映，而不致产生过大的延时。从计算机的工作量和回路成本考虑，采样周期T应长些，尤其是多回路控制时，应使每 个回路都有足够的计算时间；当被控对象的纯滞后时间工较大时，常选T二（1/41/8） t o从计算精度方面考虑，采样周期T不应过短，当主机字长较小时，若T过短，将使前后 两次采样值差别小，调节作用因此会减弱。另外，若执行机构的速度较低，会出现这种情况，即新的控制量 已输出，而前课后答案网www. khdaw. com14一次控制却还没完成，这样

22、采样周期再短也将毫无意义，因此T必须大于执行机构的调节时 间。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：选择一个足够短的采样周期T,例如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。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sK(5 = 1。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

23、求出T、Kp、Ti和Td值。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：断开数字调节器，让系统处于手动操作状态。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。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。在曲线最大斜率处作切线，求得滞后时间t、被控对象的时间常数Tc,以及它们的比值Tc/ T o(4)由工、Tc、Tc/t值，查表，求出数字控制器的T、Kp、Ti和Td。4.1 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

24、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：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)。求广义对象的脉冲传递函数G(z)。求取数字控制器的脉冲传递函数D (z)。根据D (z)求取控制算法的递推计算公式。4.9 已知被控对象的传递函数为课后答案网www. khdaw. com15()0. 1 1)10+s sG s c Q采样周期T=0.1s,采用零阶保持器。要求(1)针对单位速度输入信号设计最少拍无纹波系统的仄/ ),并计算输出响应y(A )、控制信号”(4 )和误差e(A)序列，画

25、出它们对时间变化的波形。(2)针对单位阶跃输入信号设计最少拍有纹波系统的),并计算输出响应)、控制信号(4)和误差以左)序列，画出它们对时间变化的波形。解：广义脉冲传递函数为(1 ) (1 0. 368 )0. 368 (1 0.717 )(1 )111(1 )10)(10)(1 ) ( 100(0. 1 1)()(I 101 11 11 2 1 10 1Tzs sz Zs s sG z Z eTTs最少拍无纹波设计步骤：1）根据广义对象的传递函数确定参数N （分母多项式的嘉次）M （分子多项式的累次）d=N-M延时w在所有零点的总数（不包括无穷远的零点）v在z平面的单位圆上或圆外极点的个数j

26、在z平面的单位圆上极点的个数q （输入类型）已知 N=2, M=2所以d=0w=l（即分子多项式中的（1+ 0. 717z -1）V=l, j=l；q=2（单位速度输入）2）确定Fl（z）和F2（z）的幕次m和nn v j max （ / q ）m w d=-+=+mmF Z = + fZ-+fZ-+ + fZ-21211 11 （ ） 1 ,n F Z = fZ-+fZ- + + f Z - 2作为开发应用软件的工具，是不需要自己设计的。系统软件包括：a.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等；b.诊断系统：指的是调节程序及故障诊断程序；c.开发系统：包括各种程序设计语言、语言

27、处理程序（编译程序）、服务程序（装配程序和编辑程序）、模拟 主系统（系统模拟、仿真、移植软件）、数据管理系统等；d.信息处理：指文字翻译、企业管理等。应用软件:它是面向用户本身的程序，即指由用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序。应用软件包括：a.过程监视程序：指巡回检测程序、数据处理程序、上下限检查及报警程序、操作面板服务程序、数字滤 波及标度变换程序、判断程序、过程分析程序等；b.过程控制计算程序：指的是控制算法程序、事故处理程序和信息管理程序，其中信息管理程序包括信息 生成调度、文件管理及输出、打印、显示程序等；c.公共服务程序：包括基本运算程序、函数运算程序、数码转换程序、格式编码程

28、序。数据库：数据库及数据库管理系统主要用于资料管理、存档和检索，相应软件设计指如何建立数据库以 及如何查询、显示、调用和修改数据等。5 ,微型计算机控制系统的特点是什么？微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点：a.控制规律灵活多样，改动方便b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制c.能够实现数据统计和工况显示，控制效率高d.控制与管理一体化，进一步提高自动化程度6 .操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何？它们之间有何区别和联系？课后答案网www. khdaw. com3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

29、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L2所示。图1.2操作指导控制系统原理框图直接数字控制系统（DDC系统）：DDC （Direct Digital Control）系统就是通过检测元件对一个或多个被12 21 ()max( , q 21=+ =n v j j)m w d所以：11 li T7 (z ) = 1+ f z -221 21 T7(Z ) = fZ-+fZ-3)确定e(z) ()1() (1 ) (1)1() 1(,)iZ Z Q, Z Z max j q F Zv

30、 JI IJ 1I I L=n -2111111111 211 max(,)111 ( 1)(1 ) (1 )()(1)(1)()=+=+-I1I Lro = ri-f z f z f z z f zZ cl Z Z j q F Z v J i e i4)确定(z) ()(I ) ( ) 2z z b z F zwiid I1I Lr= n=322222 2112122212112110. 717 0. 717 (1 0. 717 )()(1 )()1I Lr(p = ri -f z f f z f zz f z f zz z b z F zw i i d()()课后答案网www. khdaw

31、. com165)根据关系(z ) 1 (z )。二一使等式两边同幕次的 系数相等，解出网和法中的系数。1122 2111210. 7171 2 0.717解得:0. 831.410. 59222111所以:(z ) = (1 z -i )2 (1 0. 59z -i )(z ) = (1+ 0. 717z -i ) (1. 41z -i - 0. 83z -2) 6)求控制器D(z)1 ()()()()1 zzG zD z一0. 368(1 ) (1 0. 59 )(1 0. 368 ) (1.41 0. 83 )(1 ) (1 0. 59 )(1 0.717 ) (1.41 0. 83 )

32、0. 368 (1 0.717 )()(1 ) (1 0. 368 )i ii i1 2 11 1 22 1z zz z zz zD z z z最少拍无纹波设计步骤：1）根据广义对象的传递函数确定参数N （分母多项式的累次）M （分子多项式的累次）d=N-M延时w在所有零点的总数（不包括无穷远的零点）v在z平面的单位圆上或圆外极点的个数j在z平面的单位圆上极点的个数q （输入类型）已知 N=2, M=2所以d=0w=l（即分子多项式中的（1+ 0.717Z -1）v=l, j=l;q=l（单位阶跃输入）2）确定Fl （z）和F2 （z）的幕次m和nn v j max( j, q) m w d二

33、一 +m F z = + fz-+fz-+ + fz-1211 11 ( ) 1nnFz = fZ-+fZ-+ + fZ-2221 21 ()max( , q 11=+ =+ =n v j j)m w d所以：1i ii Z7 (z ) = 1+ f z -1 21 Z7(Z ) = f Z -3)确定e(z)()1 ( ) (1 ) (1 ) i()1(,)iZ Z a Z 1 Z max j q F Zv JI IJ1I I Lr=-=n2111111111 211 max(,)111 ( 1) (1 ) (1 )()(1 ) (1 )I Lro = n f z f zz f zz a z

34、 z j q F zv jie i课后答案网www. khdaw. com174)确定(z) ()(1 ) ( ) 21z z b z F zwiid u1| L= n=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/JS o图1.3 DDC系统原理框图(3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(Supervisor) Computer Control)系统比DDC系统更接近生产变 化的实际情况，

35、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。7.计算机控制系统的发展趋势是什么？大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用 也越来越广泛。为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机 控制系统的发展趋势有以下几个方面。a.普及应用可编程序控制器b.采用集散控制系统c

36、.研究和发展智能控制系统本章作业简述几类常见的计算机控制系统的特点及其应用领域。www. khdaw. com4第二章输入输出过程通道习题参考答案L什么是过程通道？过程通道有哪些分类？过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。按信息传递的方向来分，过程通道可分为输入过程通道和输出过程通道；按所传递和交换的信息来分，过 程通道又可分为数字量过程通道和模拟量过程通道。2.数字量过程通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道。数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等12112112

37、110. 717(1 0.717 )()(1 )()=+=+III Lro = n -f z f zz f zz z b z F zwiid5）根据关系（Z ） 1（Z ）= 一使等式两边同幕次的系数相等，解出对 和风 中的系数。I11 2111 210. 7171f ff f解得：l 10. 580. 422111所以：(z ) = (1 z -i ) (1+ 0. 42z -i )(z ) = 0.58z -i (1+ 0.717z -i )6)求控制器D(z)1 ()()()()1zD z-Oi ii i i ii i i i1 0. 421 0. 368 (1 ) (1 0. 42 )

38、0. 58 (1 0.717 ) 0. 368 (1 0.717 ()(1 ) (1 0. 3Ezz zz zz zD z z z最少拍有纹波设计步骤：1)根据广义对象的传递函数确定参数N (分母多项式的幕次)M (分子多项式的幕次)d=N-M延时u在z平面的单位圆上或圆外零点的个数v在z平面的单位圆上或圆外极点的个数j在z平面的单位圆上极点的个数q (输入类型)已知 N=2, M=2所以d=0u=0(即分子多项式中的(1+ 0.717Z -1)v=l, j=l；q=l(单位速度输入)2)确定Fl(z)和F2(z)的基次m和nn v j max( j, q) mud=-+=+mm F Z =

39、+ fZ-+fZ-+ + fZ-l2121n F Z = f Z -+ fZ-+ + fZ-22221 21 ()max( , q 10=一 十 =+ =n v j j )mud所以：()1 i F z =i2 21 F (z ) = f Z -3)确定e(z)()1 ( ) (1 ) (1 ) i()1(,)1ZZaZXZ max JqFzv JI IJ1I I L二一二n -(1)()(1) (1)()111 max(,)11-I1I Lr二n -zz a z z j q F zv J课后答案网www. khdaw. com184)确定(z)()(1 ) ( ) 21d InI L-= n

40、=i2121()(11)()u1I Lo = n -f zz z b z F z5)根据关系(Z ) 1(Z ) e CD = 一使等式两边同累次的系数相等，解出与和电中的系数。解得：1 21 F =所以：(Z ) = (1 Z -1 ) e(Z )=7-16)求控制器D(z)1 ()()()()1ZZG zD z0. 368(1 0.717 )(1 0. 368 )0. 368 (1 0.717 ) (1 )()(1 ) (1 0. 368 )11111 1z z z z z zD z z z4.10被控对象的传递函数为(3SGc s =采样周期T=ls,采用零阶保持器，针对单位速度输入函数

41、，按以下要求设计: (1)最少拍无纹波系统的设计方法，设计(Z )和2 );求出数字控制器输出序列(衣)的递推形式。解：广义对象的脉冲传递函数()00(1 )21 -1 12 3 2 1 Z1 1 1 1 T z 1 z+=I JnI l=r - I)组成。数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。其中：输入调理电路将来自控制装 置或生产过程的各种开关量，进行电平转换，将其通断状态转换成相应的高、低电平，同时还要考虑对信号进行滤波、保护、 消除触点抖动，以及进行信号隔离等问题。3 .简述两种硬件消抖电路的工作原理。采用积分电路的硬件消抖电路，首先利用积分电路将抖动

42、的高频部分滤出，其次利用施密特触发器整形。采用RS触发器的硬件消抖电路，主要是利用RS触发器的保持功能实现消抖。4 .简述光电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5 .模拟量输入通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？模拟量输入通道一般由I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑电路组成。(DI/V变换：提高了信号远距离传递过程中的抗干扰能力，减少了信号的衰减，为与标准化仪表和执行机 构匹配提供了方便。多路转换器：用来切换模拟电压信号的关键