【正文】 =1S, 1?? ,K=1,T1=1,L= T/? =1,設期望閉環(huán)傳遞函數的慣性時間常數 T0= 則期望的閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數為 ? ? ? ?21 220 1 111 ?? ???? ? ???????? ???? ez ezsTesezG L T sTsB Z 廣義被控對象的脈沖傳遞函數為 5432102 T 3 T 4 T 6 T5 TT 23 ? ? ? ? ? ?11 12111 1 11 11111 ?? ???? ? ???????? ?????????? ???? ez ezsszzesTKsezHG L T ssTC ZZ 則 ? ?? ?? ? ? ?? ?? ?? ? ? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? ? ?? ?? ?? ?? ? ? ?? ?2112112221121122211112222221228 6 4 3 5 5 0 3 6 8 1 3 5 3 5 6 7 1 3 5 6 7 11111111111111??????????????????????????????????????????????????????????????zzzzzzzeezeeezezezezezezezezzHGezzGzHGzGzDCBCB又 ? ? ? ?? ?zE zUzD ? 則 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?zEzzEzUzzUzzU 121 5 0 3 6 8 6 4 3 5 ??? ???? 上式反變換到時域，則可得到 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??????? kukukekeku ？如何消除振鈴現象？ 所謂振 鈴現象是指數字控制器的輸出 u(k)以接近二分之一的采樣頻率大幅度上下擺動。它對系統(tǒng)的輸出幾乎是沒有影響的，但會使執(zhí)行機構因磨損而造成損壞。 消除振鈴現象的方法： （ 1）參數選擇法 對于一階滯后對象，如果合理選擇期望閉環(huán)傳遞函數的慣性時間常數 T0 和采樣周期 T，使 RA≤0 ，就沒有振鈴現象。即使不能使 RA≤0 ，也可以把 RA 減到最小，最大程度地抑制振鈴。 （ 2）消除振鈴因子法 找出數字控制器 D(z)中引起振鈴現象的因子 (即 z=1 附近的極點 )，然后人為地令其中的 z=1，就消除了這個極點。根據終值定理，這樣做不影響輸 出的穩(wěn)態(tài)值，但卻改變了數字控制器的動態(tài)特性，從而將影響閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)響應。 ？前饋和反饋相結合有什么好處？ 前饋控制完全補償的條件是 ? ? ? ? ? ? 0SGsDsG nn ?? 。 如果能將擾動因素測量出來，預先將其變化量送到系統(tǒng)中進行調整，這樣在被調量改變之前就能克服這些擾動的影響。這種擾動的預先調整作用就稱為前饋。若參數選擇得合適，前饋控制可取得良好的控制效果。但實際上，前饋控制環(huán)節(jié)的參數不易選得那么準確，而且一個實際系統(tǒng)的擾動也不只一個，因此反饋控制還 24 是不可少的。主要擾 動引起的誤差，由前饋控制進行補償；次要擾動引起的誤差，由反饋控制予以抑制，這樣在不提高開環(huán)增益的情況下，各種擾動引起的誤差均可得到補償，從而有利于同時兼顧提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的要求。 PID 控制和直接數字控制相比，模糊控制具有哪些優(yōu)點？ 與 PID 控制和直接數字控制相比，模糊控制的優(yōu)點： （ 1）模糊控制可以應用于具有非線性動力學特征的復雜系統(tǒng)。 （ 2）模糊控制不用建立對象精確的數學模型。 （ 3）模糊控制系統(tǒng)的魯棒性好。 （ 4）模糊控制是以人的控制經驗作為控制的知識模型，以模糊集合、模糊語言變量以及模糊邏輯推理作為控制算法。 ？ 多變量控制系統(tǒng)解耦條件是系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數矩陣 ??s? 為對角線矩陣。 本章作業(yè) 用 C 語言編寫數字 PID 算法、大林算法、施密斯算法通用子程序。 25 第五章 微型計算機控制系統(tǒng)的應用軟件設計 習題及參考答案 。 圖 5— 1 給出了應用軟件設計的流程圖，它描述了應用軟件設計的基本任務和設計過程。 圖 5— 1 應用軟件設計流程圖 （ 1）問題定義 （ 2）程序設計 （ 3）手編程序 （ 4）差錯 （ 5）測試 （ 6）文件編制 （ 7）維護和再設計 ？ 當采樣信號送入 CPU，按控制算法要求進行數據處理時，由于計算機執(zhí)行每條 26 指令均需要一定時間，這樣，從數據采樣到結果輸出之間就要產生一定的時間延遲，稱為計算延時。 ？ 在應用軟件設計過程中，為減少計算延時，通常將運算分為前臺運算和后臺運算。 前臺運算：為得到當前輸出值 U(k)，而必須進行的運算。 后臺運算：為得到下一時刻輸出值 U(k +1)以及與當前輸出無關的其他計算和管理算法 ？在什么情況下使用標度變換程序？ 微機控制系統(tǒng)在讀入被測模擬信號并轉換成數字量后，往往還要轉換成操作人員所熟悉的工程值。這是因為生產現場的各種工藝參數量綱不同。例如，壓力的單位為 Pa，流量的單位為 m3/h，溫度的單位為 ℃ 。這些參數 A/D 轉換后得到一系列的數碼，這些數碼的值并不一定等于原來帶有量綱的參數值，它僅代表參數值的大小，故必須把它轉換成帶有量綱的數值后才能運算、顯示或打印輸出。這種轉換稱為工程量轉換，也稱為標度變換。標度變換有各種不同類型，它取決于被測參數測量傳感 器的類型，設計時應根據實際情況選擇適當的標度變換方法，常用線性參數標度變換。 N 采樣時刻到？ A/D采樣 前臺算法 D/A輸出 Y 后臺算法 27 第六章 微型計算機控制系統(tǒng)的抗干擾技術 習題及參考答案 ？ 無論是內部干擾還是外部干擾，都是從以下幾個途徑作用于系統(tǒng)的。 (1) 傳導耦合 (2) 靜電耦合 (3) 電磁耦合 (4) 公共阻抗耦合 ？如何抑制？ 共模干擾是在電路輸入端相對公共接地點同時出現的干擾，也稱為共態(tài)干擾、對地干擾、縱向干擾、同向干擾等。共模干擾主要是由電源的地、放大器的地以及信號源的地之間的傳輸線上 電壓降造成得。消除共模干擾的方法有以下幾種 :變壓器隔離；光電隔離；浮地屏蔽；采用具有高共模抑制比的的儀表放大器作為輸入放大器。 串模干擾就是指串聯疊加在工作信號上的干擾，也稱之為正態(tài)干擾、常態(tài)干擾、橫向干擾等。消除串模干擾的方法有以下幾種：在輸入回路中接入模擬濾波器；使用雙積分式 A/D 轉換器；采用雙絞線作為信號線；電流傳送， ？ 數字濾波克服了模擬濾波器的不足，它與模擬濾波器相比，有以下幾個優(yōu)點： (1)數字濾波是用程序實現的，不需要增加硬設備，所以可靠性高，穩(wěn)定性好； (2)數字濾波可以對頻率很低 (如 )的信號實現濾波，克服了模擬濾波器的缺陷； (3)數字濾波器可根據信號的不同，采用不同的濾波方法或濾波參數，具有靈活、方便、功能強的特點。 ？它們各自有什么特點？ 常用的數字濾波方法有 7 種。 （ 1）程序判斷濾波法：是根據生產經驗，確定出相鄰兩次采樣信號之間可能出現得最大偏差。 （ 2）中值濾波法：它對于去掉偶然因素引起的波動或采樣器不穩(wěn)定而造成的誤差所引起的脈動干擾比較有效。 （ 3）算術平均值濾波法：它適用于一般的具有隨機干擾信號的濾波。 它特別適合于信號本身在某一數值范圍附近作上下波動的情況。 28 （ 4）加權平均值濾波：可以提高濾波效果 （ 5）滑動平均值濾波法：采樣時間短，可以提高檢測速度 （ 6）慣性濾波法：適用于慢速隨機變量的濾波 （ 7）復合數字濾波：比單純的平均值濾波的效果要好 、加權平均值濾波以及滑動平均濾波三者的區(qū)別是什么？ 算術平均值法適用于對壓力、流量等周期脈動信號的平滑，這種信號的特點是往往在某一數值范圍附近作上、下波動，有一個平均值。這種算法對信號的平滑程度取決于平均次數 N，當 N 較大時平滑度高，但靈敏度低；當 N 較小時，平滑度低，但靈敏度高，應該視具體情況選取 N 值。對于一般流量，通常取 N=12；若為壓力，則取 N=4。 在算術平均濾波中， N 次采樣值在結果中所占的比重是均等的，即每次采樣值具有相同的加權因子 1/N。但有時為了提高濾波效果，往往對不同時刻的采樣值賦以不同的加權因子。這種方法稱為加權平均濾波法，也稱滑動平均或加權遞推平均。其算法為 其中。 加權因子選取可視具體情況決定，一般采樣值愈靠后，賦予的比重越大，這樣可增加新的采樣值在平均值中的比例，系統(tǒng)對正常變化的靈敏性也可提高，當然對干擾的靈敏性也稍大了些 。 滑動平均值濾波法，依次存放 N 次采樣值，每采進一個新數據