微机计算机控制技术课后于海生(第2版)习题详解答案

来源：网络收集时间：2025-04-24

导读： 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。

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。 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？

(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。 (2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC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。

(3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC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。 SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。 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：输入调理电路转换滤波、保护、消除触点抖动，以及进行信号隔离等 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。 (1)I/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。

(2)多路转换器：用来切换模拟电压信号的关键元件。

(3)采样保持器：A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。在进行A/D转换时间内，希望输入信号不再变化，以免造成转换误差。这样，就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。

(4)A/D转换器：模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量，能够完成这一任务的器件，称为之模/数转换器(简称A/D转换器或ADC)

3.2.什么是逐点比较插补法？直线插补计算过程和圆弧插补计算过程各有哪几个步骤？

逐点比较法插补运算，就是在某个坐标方向上每走一步（即输出一个进给脉冲），就作一次计算，将实际进给位置的坐标与给定的轨迹进行比较，判断其偏差情况，根据偏差，再决定下一步的走向（沿X轴进给，还是沿Y轴进给）。逐点比较法插补的实质是以阶梯折线来逼近给定直线或圆弧曲线，最大逼近误差不超过数控系统的一个脉冲当量（每走一步的距离，即步长）。直线插补计算过程的步骤如下：

(1)偏差判别：即判别上一次进给后的偏差值Fm是最大于等于零，还是小于零； (2)坐标进给：即根据偏差判断的结果决定进给方向，并在该方向上进给一步； (3)偏差计算：即计算进给后的新偏差值Fm+1，作为下一步偏差判别的依据； (4)终点判别：即若已到达终点，则停止插补；若未到达终点，则重复上述步骤。圆弧插补计算过程的步骤如下： (1)偏差判别 (2)坐标进给 (3)偏差计算 (4)坐标计算 (5)终点判别

3.6 .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通电顺序为AB→BC→CA。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→C→CA。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

存储地址标号 ADX1 ADX2 ADX3

低八位输出字 00000001=01H 00000010=02H 00000100=04H

y轴步进电机输出字表

存储地址标号 ADY1 ADY2 ADY3

高八位输出字 00000001=01H 00000010=02H 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

存储地址标号 ADX1 ADX2 ADX3

低八位输出字 00000011=03H 00000110=06H 00000101=05H

y轴步进电机输出字表

存储地址标号 ADY1 ADY2 ADY3

高八位输出字 00000011=03H 00000110=06H 00000101=05H

三相六拍控制方式输出字表

x轴步进电机输出字表

存储地址标号 ADX1 ADX2 ADX3 ADX4 ADX5 ADX6

低八位输出字 00000001=01H 00000011=03H 00000010=02H 00000110=06H 00000100=04H 00000101=05H

y轴步进电机输出字表

存储地址标号 ADY1 ADY2 ADY3 ADY4 ADY5 ADY6

高八位输出字 00000001=01H 00000011=03H 00000010=02H 00000110=06H 00000100=04H 00000101=05H

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

D s

U(s)1 T1s

E(s)1 T2s

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s

D z D z |

2z 1s Tz 1

2z 1

代入，则

Tz 12z 11 T1

T 2T1 z T-2T1

T 2T2z T 2T2

1 T2

Tz 1

z 1

z-11 T1s T1z T T1 前向差分法：把z 代入，则D z D s |z 1

s T1 T2s1 TT2z T T2T

Tz 11 T1z 11 T1s T1z T T1 后向差分法：把s 代入，则D z D s |z 1

s 1 T2s1 Tz 1T2z T T2TzTz

1 T1

4.3 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。

u(k) Kp{e(k)

e(j)

j 0

[e(k) e(k 1)]}T位置型PID算法。

增量型PID控制算法。

u(k) Kp{[e(k) e(k 1)]

e(k) d[e(k) 2e(k 1) e(k 2)]}TiT

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 …… 此处隐藏：7852字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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