【正文】 于開環(huán)控制結(jié)構(gòu)。 w 系統(tǒng)軟件包括： w ：即為管理程序、磁盤操作系統(tǒng)程序、監(jiān)控程序等； w ：指的是調(diào)節(jié)程序及故障診斷程序； ：包括各種程序設(shè)計(jì)語言、語言處理程序 (編譯程序 )、服務(wù)程序 (裝配程序和編輯程序 )、模擬主系統(tǒng) (系統(tǒng)模擬、仿真、移植軟件 )、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等； ：指文字翻譯、企業(yè)管理等。整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)作，都是在軟件的指揮下協(xié)調(diào)進(jìn)行的，因此說軟件是微機(jī)系統(tǒng)的中樞神經(jīng)。例如，在溫度控制系統(tǒng)中，微機(jī)根據(jù)溫度的誤差計(jì)算出相應(yīng)的控制量，輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu) (調(diào)節(jié)閥 )來控制進(jìn)入加熱爐的煤氣 (或油 )量以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的溫度值。 (3)外部設(shè)備：這是實(shí)現(xiàn)微機(jī)和外界進(jìn)行信息交換的設(shè)備，簡稱外 設(shè)，包括人機(jī)聯(lián)系設(shè)備 (操作臺(tái) )、輸入輸出設(shè)備 (磁盤驅(qū)動(dòng)器、鍵盤、打印機(jī)、顯示終端等 )和外存貯器 (磁盤 )。 (2)輸入輸出通道：這是微機(jī)和生產(chǎn)對(duì)象之間進(jìn)行信息交換的橋梁和紐帶。 m o 、在線方式和離線方式的含義是什么？ c (1)實(shí)時(shí)：所謂 “實(shí)時(shí) ”，是指信號(hào)的輸入、計(jì)算和輸出都是在一定時(shí)間范圍 k (3)“離線 ”方式：若生產(chǎn)過程設(shè)備不直接與計(jì)算機(jī)相連接，其工作不直接受計(jì)算機(jī)的控制，而是通過中間記 錄介質(zhì)，靠人進(jìn) . w 行聯(lián)系并作相應(yīng)操作的方式，則叫做 “脫機(jī) ”方式或 “離線 ”方式。? 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程可歸納為以下三個(gè)步驟： (1)實(shí)時(shí) 數(shù)據(jù)采集：對(duì)被控量的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)，并輸入給計(jì)算機(jī)。 w w ？各部分的作用是什么？ 由四部分組成。過程輸入通道把生產(chǎn)對(duì)象的被控參數(shù)轉(zhuǎn)換成微機(jī) 1 可以接收的數(shù)字代碼。其中操作臺(tái)應(yīng)具備顯示功能，即根據(jù)操作人員的要求，能立即顯示所要求的內(nèi)容；還應(yīng)有按鈕，完成系統(tǒng)的啟、停等功能；操作臺(tái)還要保證即使操作錯(cuò)誤也不會(huì)造成惡劣后果，即應(yīng)有保護(hù)功能。常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有電動(dòng)、液動(dòng)和氣動(dòng)等控制形式，也有的采用馬達(dá)、步進(jìn)電 機(jī)及可控 硅元件等進(jìn)行控制。就功能來分，軟件可分為系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件及數(shù)據(jù)庫。 (2)應(yīng)用軟件 :它是面向用戶本身的程序，即指由用戶根據(jù)要解決的實(shí)際問題而編寫的各種程序。計(jì)算機(jī)根據(jù)數(shù)學(xué)模型、控制算法對(duì)檢測(cè)到的生產(chǎn)過程參數(shù) 進(jìn)行處理，計(jì)算出各控制量應(yīng)有的較合適或最優(yōu)的數(shù)值，供操作員參考，這時(shí)計(jì)算機(jī)就起到了操作指導(dǎo)的作用。其原理框圖如圖 。 課 ？ 大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，提高了計(jì)算機(jī)的可靠性和性能價(jià)格比，從而使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣泛。 按信息傳遞的方向來分，過程通道可分為輸入過程通道和輸出過程通道；按所傳遞和交換的信息來分，過程通道又可分為數(shù)字量過程通道和模擬量過程通道。其中：輸入調(diào)理電路將來自控制裝置或生產(chǎn)過程的各種開關(guān)量，進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，將其通斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的高、低電平，同時(shí)還要考慮對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波、保護(hù)、消除觸點(diǎn)抖動(dòng)，以及進(jìn)行信號(hào)隔離等問題。 c w. 。 (1)I/V變換：提高了信號(hào)遠(yuǎn)距離傳遞過程中的抗干擾能力，減少了信號(hào)的衰減，為與標(biāo)準(zhǔn)化儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)匹配提供了方便。這樣，就需要在 A/D轉(zhuǎn)換器之前加入采樣保持器。 ？試說明保持電容的大小對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的影響。 d 本例給出用 803 DAC0809設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)例。 (2)V/I 變換：一般情況下， D/A 轉(zhuǎn)換電路的輸出是電壓信號(hào)。 DAC0832和 PC總線工業(yè)控制機(jī)接口。 10 05V 1% w CPU、 AD、 DA可任選。逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)的實(shí)質(zhì)是以階梯折線來逼近給定直線或圓弧曲線，最大逼近誤差不超過數(shù)控系統(tǒng)的一個(gè)脈沖當(dāng)量（每走一步的距離，即步長）。 解：由題意可知 xe=11,ye=7， F0=0，我們?cè)O(shè)置一個(gè)總的計(jì)數(shù)器 Nxy,其初值應(yīng)為Nxy=|70|+|110|=18，則插補(bǔ)計(jì)算過程如表 3—1所示。 o 解：插補(bǔ)計(jì)算過程如表 3—2 所示。 解：有三種工作方式： （ 1）三相單三拍工作 方式 各相的通電順序?yàn)?A→B→C, 各相通電的電壓波形如圖 。各相通電的電壓波形如圖 。 .c 2 z?1 w 解： 雙線形變換法：把 s= ? 代入，則 a T z+1 d 2 z?1 h 1+T1 ? (T+2T)z+T2T k D(z)=D(z)| = T z+1= 1 1 s=2?z?1 2 z?1 . (T+2T )z+T?2T T z+1 1+T ? 2 2 2 w T z+1 w 前向差分法：把 z=z1代入，則 w T 1+T z?1 1+Ts 1 Tz+T?T 1 T 網(wǎng) 1 1 D(z)=D(s)| z?1= = = s= 1+Ts z?1 Tz+T?T T 2 1+T 2 2 2 案 T z?1 答 后向差分法：把 s = 代入，則 Tz 1+T z?1 1+Ts 1 Tz+T?T 1 Tz 1 1 D(z)=D(s)| z?1= = = s= 課 1+Ts z?1 Tz+T?T Tz 2 2 2 1+T2 Tz 4..3 什么是數(shù)字 PIID 位置型控制算法和增量型控制算法？試比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。當(dāng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行器為步進(jìn)電機(jī)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、多圈電位器等具有保持歷史位置的功能的這類裝置時(shí)，一般均采用增量型 PID控制算法。 w w 4.. D(s)= 1+ 1+ 網(wǎng) 試寫出相應(yīng)數(shù)字控制器的位置型和增量型控制算式，設(shè)采樣周期 T=。 （ 2） 當(dāng)偏差產(chǎn)生躍變時(shí)，位置型 PID算式的輸出將急劇增大或減小，有可能超過執(zhí)行機(jī)構(gòu)的上（下）限，而此時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)只能工作在上限。 （ 3）常用的改進(jìn)方法：積分分離法和抗積分飽和 4..6..采樣周期的選擇需要考慮那些因素？ (1)從調(diào)節(jié)品質(zhì)上看，希望采樣周期短，以減小系統(tǒng)純滯后的影響，提高控制精度。 (4)從計(jì)算精度方面考慮，采樣周期 T 不應(yīng)過短，當(dāng)主機(jī)字長較小時(shí)，若 T 過短，將使前后兩次采樣值差別小，調(diào)節(jié)作用因此會(huì)減弱。 (2)逐漸加大比例系數(shù) Kp，使控制系統(tǒng)出現(xiàn)臨界振蕩。 (4)根據(jù) 控制度，查表求出 T、 Kp、 Ti 和 Td 值。 . (2)用儀表記錄被控參數(shù)在階躍輸入下的整個(gè)變化過程曲線，如圖所示。 后 課 圖 4—1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)框圖 由廣義對(duì)象的脈沖傳遞函數(shù)可得閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)，可求得控制器的脈沖傳遞函數(shù) D(z)。 (4)根據(jù) D(z)求取控制算法的遞推計(jì)算公式。 解：廣義脈沖傳遞函數(shù)為 1?e?Ts 10 100 G(z)=Z( ? )=(1?z?1)Z( ) s s(+1) s2(s+10) 10Tz?1 1 1 = ? + ) m (1?z?1)2 1?z?1 (1?e?10Tz?1) ?1 ?1 o (1+ ) c = ?1 ?1 (1?z )(1? ) . aw 最少拍無紋波設(shè)計(jì)步驟： d 1）根據(jù)廣義對(duì)象的傳遞函數(shù)確定參數(shù) 已知 N=2， M=2 h 所以 d=0 k N（分母多項(xiàng)式的冪次） . ?1 M （分子多項(xiàng)式的冪次） w=1(即分子多項(xiàng)式中的 (1+ )) d=NM延時(shí) w v=1， j=1；