计算机控制技术习题.ppt

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1、8255微型计算机1.采用8255的PA端口作为三相步进的控制接口，并用直流SSR驱动三相步进电机，用电阻或电感表示步进电机每相绕组。要求：（1）画出接口电路原理图；（2）列出步进电机在三相双三拍和三相六拍工作方式下的输出控制字表。（2）双三拍工作方式下的控制字表存贮地址编号A口输出字AD103HAD206HAD305H三相六拍工作方式下的控制字表存贮地址编号A口输出字AD101HAD203HAD302HAD406HAD504HAD605H5)(212211scscscsF解：解：2 2 求求 的的Z Z变换变换)5(5)(2sssF)(zF155)(00211ssssFsc,5155)(00

2、212ssssFsc,515)()5(5252ssssFsc)5(51511)(2ssssFTezzzzzTzzF5251151)1()(查表得查表得11zzsZaTezzasZ122)1(1zTzsZ223)1)(2(61511)(zzzzzzF3 3 求求 的的Z Z反变换反变换22)1)(2(61511)(zzzzzzF解：按要求整理得解：按要求整理得1)1(2)()(222211zczczczzFzG)(kf20)1(61511)()2(22221zzzzzzGzc2261511)()1(121221zzzzzzGzc查表查表9261511)()1(121222zzzzzzGzc19)

3、1(2220)()(2zzzzzFzG19)1(2220)(2zzzzzzzFkaazzZ1kTkTTtzzZ)1(21111zzZ所以所以19)1(2220)(2zzzzzzzF92220)()(1kkfzFZk0)(5.0)1(5.1)2(kykyky75.0)2(,5.0)(TyTy解：对上述差分方程两边解：对上述差分方程两边Z Z变换，利用延迟性质变换，利用延迟性质4 4 用用Z Z变换求变换求 的解，的解，已知初始条件为已知初始条件为 )()()(1niinzifzFznkfZ0)(5.0)()(5.1)2()()(122zYTzyzYzzTyzTyzYz)(5.1)2()(5.05

4、.1)(112TyTyTyzzzzY得得0)(5.0)1(5.1)2(kykykyZ整理得整理得带入初始值得带入初始值得221211125.05.115.15.05.05.15.15.0)(5.05.175.05.0 5.05.1)(zzzzzzzzYzzzzY3,2,1,0,)2(5)1(2)(kkykkkaazzZ12512)(zzzzzY因为因为所以所以21)(2331)(323)(222zBzAzzYzzzzzYzzzzzY作业作业:P139 4.2 4.41、某系统的连续控制器设计为、某系统的连续控制器设计为sTsTsEsUsD2111)()()(试用双线性变换法、前向差分法、后向差

5、分法分别求出数字试用双线性变换法、前向差分法、后向差分法分别求出数字控制器控制器D(z)，并分别给出三种方法的递推控制算法。，并分别给出三种方法的递推控制算法。解：双线性变换公式为：解：双线性变换公式为：112)()()()(zzTssDzEzUzD1122111zzTssTsT112zzTs22112)2(2)2()()()(TTzTTTTzTTzEzUzD)1(22)(22kuTTTTku22112)2(2)2()()()(TTzTTTTzTTzEzUzD122111)2()2()2()2()()(zTTTTzTTTTzEzU)2()2)(122zTTTTzU)()2()2(111zEzT

6、TTT)1()2()2)(11keTTTTke)1(22)(22)1(22)(212122keTTTTkeTTTTkuTTTTku)1(22)(22)1(22)(212122keTTTTkeTTTTkuTTTTku)1(22)(22)1(22)1()()(21212keTTTTkeTTTTkuTTTkukuku递推控制算法为：递推控制算法为：增量控制算法为：增量控制算法为：2、已知模拟调节器的传递函数为、已知模拟调节器的传递函数为sssEsUsD085.0117.01)()()(试写出相应数字控制器的位置型和增量型的控制算式，设采试写出相应数字控制器的位置型和增量型的控制算式，设采样周期样周期

7、T0.2s。解：双线性变换公式为：解：双线性变换公式为：112)()()()(zzTssDzEzUzD112085.0117.01zzTsss112zzTs1115.085.17.07.215.085.17.07.2)()()(zzzzzEzUzD)()7.07.2()15.085.1)(11zEzzzU)()7.07.2()15.085.1)(11zEzzzU)(7.0)(7.2)(15.0)(85.111zEzzEzUzzU)1(7.0)(7.2)1(15.0)(85.1kekekuku)1(85.17.0)(85.17.2)1(85.115.0)(kekekuku)1(38.0)(46.

8、1)1(08.0)(kekekuku递推控制算法为：递推控制算法为：)1(38.0)(46.1)1(08.0)(kekekuku增量控制算法为：增量控制算法为：)1(38.0)(46.1)1(08.1)1()()(kekekukukuku补充习题：1图1所示的有源RC网络是一种 环节。A 积分；B 微分；C 惯性。CRscusruR图12在单位闭环负反馈控制系统里，通常若增大系统的开环放大系数，则系统的稳定程度 。A 减弱；B 不变；C 增强。3连续系统传递函数的一个极点P=-5，Z变换后将映射到Z平面的 。A 单位园外；B 单位园上；C 单位园里。4计算机控制系统与连续系统相比，在系统结构与

9、参数不变的条件下，抑制干扰的能力 A 增强；B 减弱；C 不变。5某系统的Z传递函数为(z)=0.5(z+0.5)/(z+1.2)(z-0.5)，可知该系统是 。A稳定的；B不稳定的；C 临界稳定的。6在确定A/D变换器精度时，通常要求它的精度应 B 传感器的精度。A 大于；B 小于；C 等于。7.已知A点信号如图所示，试画出B点、C点的信号图形，设采样周期T=/4。习题：已知被控对象的传递函数为习题：已知被控对象的传递函数为 ，采样周，采样周期期T1s。采用零阶保持器，要求针对单位阶跃输入信号。采用零阶保持器，要求针对单位阶跃输入信号设计最少拍有纹波控制器，求出系统误差和系统的输出。设计最少

10、拍有纹波控制器，求出系统误差和系统的输出。)11.0(10)(sssGc解：解：)()()(sGsHZzGc)11.0(101ssseZTs)11.0(10)1(21ssZz)0000454.01)(1()111.01(9)(1111zzzzzG上式中，上式中，d=0，u=0，v=1，j=1，q=1，且，且jq，则有：，则有：m=u+d0n=v-j+q1对单位阶跃输入信号，选择对单位阶跃输入信号，选择1)(1zF1212)(zfzFjviqiezFzzazz1111)()1)(1()(1)()1(1zuiidzFzbzz121)()1()(121zf根据上两式，有根据上两式，有根据多项式相等，

11、其系数相等的的性质，有根据多项式相等，其系数相等的的性质，有)(1)(zze)1(11121zzf121f所以，所以，1)(zz)(1)()(1)(zzzGzD)1(.)111.01(9)0000454.01)(1(111111zzzzzz)111.01()0000454.01(111.011zz)()()(zzRzEe111zz.321zzz1)()()(zzRzY)1(1111zz（2）针对单位斜坡输入设计最小拍无波纹控制器。）针对单位斜坡输入设计最小拍无波纹控制器。d=0，w=1，v=1，j=1，q=2，且，且jq，则有：，则有：m=w+d1n=v-j+q2)0000454.01)(1(

12、)111.01(9)(1111zzzzzG11111)(zfzF2211212)(zfzfzF)(111.01(12221211zfzfz)1()1(11121zfz311211111)21()2(1zfzfzf32222122121111.0)111.0(1zfzffzfjviqiezFzzazz1111)()1)(1()(1)()1()1(11121zfzwiidzFzbzz121)()1()()(111.01(2221211zfzfz)(1)(zze21112ff)111.0(21212211fff2211111.0ff1099.011f89.121f99.022f故有故有)1099.0

13、1()1()(121zzze)99.089.1)(111.01()(211zzzz)(1)()(1)(zzzGzD)1)(1099.01()0000454.01)(99.089.1(111.01111zzzz由由.4341.1)(432zzzzY.09.009.002.038.0)(4321zzzzzU0t/Tu543120.40t/Ty543124213显然，无纹波调整时间为显然，无纹波调整时间为3拍，比有纹波增加一拍拍，比有纹波增加一拍.有纹波控制器设计见有纹波控制器设计见 例例31设加工第一象限直线设加工第一象限直线OA，起点为，起点为O(0，0)，终点坐标为，终点坐标为A(6，4)，试

14、进行插补计算并作出走步轨迹图。试进行插补计算并作出走步轨迹图。解解坐标进给的坐标进给的总步数Nxy=|6-0|+|4-0|=10,xe=6,ye=4,F0=0,xoy=1.插补计算过程如表，插补计算过程如表，走步轨迹如图走步轨迹如图轨迹如图：步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判断起点 F00 Nxy101F00 x F1F0ye04=4 Nxy92F10y F2F1xe462 Nxy83F20 x F3F2ye24=2 Nxy74F30y F4F3xe264 Nxy65F40 x F5F4ye440 Nxy56F50 x F6F5ye04=4 Nxy47F60y F7F6xe462 Nxy38F

15、70 x F8F7ye24=2 Nxy29F80y F9F8xe264 Nxy110F90 x F10F9ye44=0 Nxy0表表1 1 直线插补过程直线插补过程 例例4-1在图4-17所示的计算机控制系统中，被控对象的传递函数和零阶保持器的传递函数分别为 和 。采样周期T=1s，试针对单位速度输入单位速度输入函数设计最少拍有纹波系统，画出数字控制器和系统的输出波形。)1(10)(sssGcsesHTs1)(解解首先求取广义对象的脉冲传递函数脉冲传递函数)z.)(z()z.(z.z.z)z(z)z()s(s)Zz()s(sseZG(z)Ts11111121111367901171801679

16、3367901111111011011101上式中，d=0，u=0，v=1，j=1，q=2，且jq，故有20qjvndum对单位速度输入信号，选择2111111111)z(z)F)z()za(z)(z)qjviie2221212111zfzf(z)F)zb(z(z)uiid21222121111)z(zfzf(z)即 21222121211zzzfzf解之，得1,22221ff故 )718.01)(1()3679.01)(5.01(5434.0)1)(718.01(679.3)2)(3679.01)(1()(1)()(1)(111121112111zzzzzzzzzzzzzzGzD进一步求得 121121)1()1()()()(zzTzzzRzzEe43221211432)2()1()()()(zzzzzzTzzzRzY543211111125.012.040.032.054.0)718.01)(1()3679.01)(5.01(5434.0)()()(zzzzzzzzzzzDzEzU由此，可画出数字控制器和系统数字控制器和系统的输出波形输出波形 a)控制器输出 b)系统输出 图图4-