微型计算机控制技术答案

2.

13 采用DAC0832、运放、CD4051等元件与PC总线工业控制机接口，设计8路模拟量输出系统，请画出接口电路原理图，并编写8路模拟量输出的程序。 答：原理图见书本上第48页（图2.40）。

设8个输出数据存放在内存数据段BUF0—BUF7这8个连续单元中，主过程已经填装DS，输出子程序如下： DOUT PROC NEAR

MOV BX , OFFSET BUF NEXT: MOV AL , [BX] OUT DX , AL INC DX OUT DX , AL CALL DELAY INC AH DEC DX LOOP NEXT RET

DOUT ENDP

其中DELAY是一段延时程序。

第四章（常规及复杂控制技术）作业

4.1 数字控制器的连续化设计步骤是什么？ 答：1、设计家乡的连续控制器D（S） 2、选择采样周期T

3、将D（S）离散化为D（Z） 4、设计由计算机实现的控制算法 5、校验

4.2 某系统的连续控制器设计为

试用双线形变换法、前向差分法、后向差分法分别求出数字控制器D（Z），并分别给出三种方法对应的递推控制算法。

答：双线形变换法：由带入D（s）表达式中得到：

进一步利用得到：

所以：

前向差分法：将代入D（s）中得到：

所以：

后向差分法：将代入D（s）中得到：

所以：

4.3 什么是数字PID位置控制算法和增量型控制算法？试比较它们的优缺点。 答：数字PID位置控制算法的数学表达式为：

数字PID增量型控制算法的数学表达式为：

这种数字PID算法的比较如下：

增量型算法不需要做累加，控制量增量的确定仅与最近几次误差采样值有关，计算误差对控制量的计算影响较小。而位置型的算法要用到过去的误差的累加值，容易产生大的累加误差。 增量型算法得出的是控制量的增量；而位置型算法得到的控制两的全量输出，误动作影响很大。

采用增量型算法，易于实现手动到自动的无冲击切换。 4.4 已知模拟调节器的传递函数为：

，试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算法，设采样周期T=0.2S并以C语言实现。 答：根据，得到

令：m=0.085 所以：

4.5 什么叫积分饱和？它是怎么样产生的？如何消除？ 答：（1）由于长时间的偏差或偏差过大，控制量超过执行机构的极限位置，导致控制量虽然在增大但是执行机构已无动作的现象称为积分饱和。

（2）执行机构的非线性和偏差的长时间存在时导致积分饱和现象的原因。 （3）消除方法：

对控制量限幅：例如令： 过限削弱积分PID算法： 若则只有当时才将计入积分项； 若则只有当时才将其计入积分项。 第四章补充题1：求z变换 （1） （2） 解：（1）离散化： （2

） 所以： 离散化：

第四章补充题2：求z反变换 （1） （2） 解：（1）因为Z变化的特殊性，所以先要确定收敛域才能进行反变换，从而与一个特定的信号相对应起来。对于控制系统中假定信号为因果序列，用部分分式展开发：

（2）

第四章补充题3：求初值和终值。 解：

第四章补充题4：用z变换求差分方程 解：

第四章补充题5：求脉冲函数的z变换 （1） （2） 解：（1） （2）

4.6 采样周期的选择需要考虑什么因素？ 答：（1）根据香农定律可以计算出采样周期的上限，其下限为计算机执行控制程序和输入和输出及A/D,D/A转换时间。 （2）给定值的变化频率。 （3）被控对象的特性。 （4）执行机构的特性。 （5）控制算法的类型。 （6）控制的回路数。

4.7 试叙述试凑法，扩充临界比力度法，扩充响应曲线法整定PID参数的步骤。 答： 试凑法：

只整定比例部分，将比例系数由小变大直至反应快，超调小的曲线； 若（1）步不能满足设计要求（静差），加入积分环节，将积分时间由较大值开始调整，并将（1）步得到的比例系数调味原来的左右，见效直至静差消除；

若动态过程性能不好，先置微分时间为0，然后增大至其满意的结果。 扩充临界比力度法：

选择采样周期为被控对象纯滞后的以下；

用选定的采样周期使系统工作。去掉积分和微分作用，减小比例度直至系统发生等幅振荡。记下此时的临界比例度与临界振荡周期；

选择控制度，以模拟调节器为基准，将DDC的控制效果与之比较 根据选定的控制度查表求得的值。 扩充响应曲线法：

数字控制器不接入控制系统中，手动将被调量稳定在给定值附近，突然改变给定植，给对象一个阶跃信号；

用记录仪表记录被调量在节约输入下的整个变化过程的曲线

在曲线最大斜率处作切线，求得滞后时间，被控对象时间参数以及它们的比值。查表得到的值。

4.8 数字控制器的离散化设计步骤是什么？ 答：（1）根据系统性能的指标要求和其他约束条件确定所需的闭环脉冲传递函数 （2）根据式求出广义对象的脉冲传递函数 （3）根据式求得数字控制器的脉冲传递函数 （4）根据求取控制器算法的递推形式

4.9 已知被控对象的传递函数为，采样周期为，采用零阶保持器。要求：

（1）针对单位速度输入信号设计最小拍无纹波系统的，并计算输出响应、控制信号、误差序列，画出它们对时间的波形。

（2）针对单位阶跃输入信号设计最小拍有纹波系统的，并计算输出响应、控制信号、误差序列，画出它们对时间的波形。 解:

(1) 广义对象传递函数：

对于单位速度输入信

号 选择：

对时间的波形见下图：

（2）

对于单位阶跃信号 选择：

对时间的波形见下图：

;《8088系列十六位微机实验指导书》

;========================软件实验程序清单==============================

;----------------------实验一 清零程序--------------------------- CODE SEGMENT