13.采用DAC0832和PC总线工业控制机接口。请画出接口电路原理图，并编写产生三角波、梯形波和锯齿波的程序。 本章作业
＋5VILEVCCVREFDI7RfbIOUT1DAC0832Y0IOUT2CSWR2XFERDGNDAGNDWR1DI08086CPU数据总线D7～D0地址线地址译码…－A＋UoM / IOWR设计一八路数据采集及其回放系统。要求八路数据巡回检测，存储10组数据，输数据为电压信号（0-5V），检测精度<1%。CPU、AD、DA可任选。
第三章 微机数控系统
习题参考答案
3.1.什么是数控程序控制？数字程序控制有哪几种方式？
所谓数控程序控制是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械（如各种加工机床）按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制。
数字程序控制方式：点位控制、直线切削控制和轮廓的切削控制。
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
5.若加工第一象限直线OA，起点O（0，0），终点A（11，7）。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：由题意可知xe=11,ye=7，F0=0，我们设置一个总的计数器Nxy,其初值应为Nxy=|7-0|+|11-0|=18，则插补计算过程如表3—1所示。根据插补计算过程表所作出的直线插补走步轨迹图如下图所示。
表3—1 步数 起点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 3.5.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3—2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=0时，加工到终点，插补运算结束。下图为插补过程中的走步轨迹。
偏差判别 F0=0 F1<0 F2>0 F3<0 F4>0 F5>0 F6<0 F7>0 F8<0 F9>0 F10>0 F11<0 F12>0 F13<0 F14>0 F15>0 F16<0 F17>0 坐标进给 +X +Y +X +Y +X +X +Y +X +Y +X +X +Y +X +Y +X +X +Y +X 偏差计算 F0=0 F1=F0-ye=-7 F2=F1+xe=4 F3=F2-ye=-3 F4=F3+xe=8 F5=F4-ye=1 F6=F5-ye=-6 F7=F6+xe=5 F8=F7-ye=-2 F9=F8+xe=9 F10=F9-ye=2 F11=F10-ye=-5 F12=F11+xe=6 F13=F12-ye=-1 F14=F13+xe=10 F15=F14-ye=3 F16=F15-ye=-4 F17=F16+xe=7 F18=F16-ye=0 终点判别 Nxy=18 Nxy=17 Nxy=16 Nxy=15 Nxy=14 Nxy=13 Nxy=12 Nxy=11 Nxy=10 Nxy=9 Nxy=8 Nxy=7 Nxy=6 Nxy=5 Nxy=4 Nxy=3 Nxy=2 Nxy=1 Nxy=0 y6543210
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表3—2 步数 起点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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。
偏差判别 F0=0 F1<0 F2<0 F3<0 F4<0 F5>0 F6<0 F7>0 F8<0 F9>0 F10>0 F11>0 坐标进给 -X +Y +Y +Y +Y -X +Y -X +Y -X -X -X 偏差计算 F0=0 F1=0-12+1=-11 F2=-11+0+1=-10 F3=-10+2+1=-7 F4=-7+4+1=-2 F5=-2+6+1=5 F6=5-10+1=-4 F7=-4+8+1=5 F8=5-8+1=-2 F9=-2+10+1=9 F10=9-6+1=4 F11=4-4+1=1 F12=1-2+1=0 坐标计算 x0=6,y0=0 x1=5,y1=0 x2=5,y2=1 x3=5,y3=2 x4=5,y4=3 x5=5,y5=4 x6=4,y6=4 x7=4,y7=5 x8=3,y8=5 x9=3,y9=6 x10=2,y10=6 x11=1,y11=6 x12=0,y12=6 终点判别 Nxy=12 Nxy=11 Nxy=10 Nxy=9 Nxy=8 Nxy=7 Nxy=6 Nxy=5 Nxy=4 Nxy=3 Nxy=2 Nxy=1 Nxy=0
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
三相双三拍控制方式输出字表 存储地址标号 ADX1 ADX2 ADX3 低八位输出字 00000011=03H 00000110=06H 00000101=05H 低八位输出字 00000001=01H 0=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 0=02H 00000100=04H 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
第四章 微型计算机控制系统的控制算法
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
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)。
2z?1代入，则 ?Tz?12z?11?T1?Tz?1??T?2T1?z?T-2T1D?z??D?z?|2z?1?s??2z?1?T?2T2?z?T?2T2Tz?11?T2?Tz?1z-1前向差分法：把z?代入，则
Tz?11?T11?T1sT?T1z?T?T1 D?z??D?s?|z?1??s?1?T2s1?Tz?1T2z?T?T2T2Tz?1 后向差分法：把s?代入，则
Tzz?11?T11?T1sTz?T1z?T?T1
D?z??D?s?|z?1??s?1?T2s1?Tz?1T2z?T?T2Tz2Tz解： 双线形变换法：把s?
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。
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)：
k?edt?T?e(j)0j?0tdee(k)?e(k?1)?dtT
于是有：
Tu(k)?Kp{e(k)?Ti?e(j)?j?0kTd[e(k)?e(k?1)]}T
u(k)是全量值输出，每次的输出值都与执行机构的位置(如控制阀门的开度)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
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