計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)重點(diǎn)1

1、閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。從常規(guī)來看，控制系統(tǒng)為了獲得控制信號(hào)，要將被控量y與給定值r相比較，得到偏差信號(hào)e=r-y。然后，利用e直接進(jìn)行控制，使系統(tǒng)的偏差減小直到消除偏差，被控量接近或等于給定值計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有哪幾部分組成？計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有哪幾部分組成？計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由兩大部分組成：一部分為計(jì)算機(jī)及其輸入輸出通道，另一部分為工業(yè)生產(chǎn)對象（包括被控對象與工業(yè)自動(dòng)化儀表）。直接數(shù)字控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC)是計(jì)算機(jī)在工業(yè)應(yīng)用最普遍的種方式。它是用一臺(tái)計(jì)算機(jī)對多個(gè)被控參數(shù)進(jìn)行巡回檢測，檢測結(jié)果與給定值進(jìn)行比較，并按預(yù)定的數(shù)學(xué)模型（如PID控制規(guī)律）進(jìn)行運(yùn)算，其輸出直接控制被控

2、對象，使被控參數(shù)穩(wěn)定在給定值上。集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是什么？集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是什么？控制分散、信息集中 系統(tǒng)模塊化 數(shù)據(jù)通信能力較強(qiáng) 友好而豐富的人機(jī)接口 可靠性高總線定義總線定義總線是計(jì)算機(jī)各模塊間進(jìn)行信息傳輸?shù)耐ǖ?。它包括通道控制、仲裁方法和傳輸方式等?nèi)容簡述總線的成簡述總線的成數(shù)據(jù)總線：總線寬度表征數(shù)據(jù)傳輸能力 地址總線：不同的總線對地址的分配不同 控制總線：控制信號(hào)最能體現(xiàn)總線特色 電源：向低壓發(fā)展功能數(shù)據(jù)傳輸 功能功能 中斷功能 多主設(shè)備支持功能 錯(cuò)誤處理功能STD總線有什么特點(diǎn)總線有什么特點(diǎn)模塊化的總體設(shè)計(jì)布局，允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)者選取所需的功能模塊解決具體問題；開放式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使用戶

3、可根據(jù)需要選用各種功能模板，像搭積木一般任意拼裝出自己所需的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；擁有豐富的I/O功能，使之能廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域；模板的小尺寸設(shè)計(jì)，消除了沖擊和震動(dòng)的影響等。RS232和和RS485有什么不同？有什么不同？接口為非平衡型，每個(gè)信號(hào)用一根導(dǎo)線，所有信號(hào)共用一根地線。信號(hào)速率限于20kbit/s內(nèi)，電纜長度限于15m內(nèi)，單線，線間干擾大。電性能用12V標(biāo)準(zhǔn)脈沖，采用負(fù)邏輯。在數(shù)據(jù)線上：傳號(hào)Mark= 5 15V，邏輯“1”; 空號(hào)Space=+ 5 + 15V，邏輯“0”在控制線上：通On= + 5 + 15V，邏輯“0”斷Off = 5 15V，邏輯“1”RS-232的邏輯電平

4、與TTL電平不兼容，與TTL器件相連必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。采用電平傳輸，通信速率為19.2kbit/s時(shí)，通信距離只有15m。若要延長通信距離，必須以降低通信速率為代價(jià)。傳輸距離長 在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用RS-485 串行總線抑制干擾能力強(qiáng)RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。需要使能信號(hào)RS-485采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)加以控制。節(jié)約信號(hào)線RS-485用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線。應(yīng)用RS-48

5、5 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32臺(tái)接收器。什么是串摸干擾和共模干擾？如何抑制？什么是串摸干擾和共模干擾？如何抑制？串模干擾 ：串模干擾指疊加在被測信號(hào)上的干擾噪聲。（1）濾波法。(2)對于電磁感應(yīng)產(chǎn)生的串模干擾，應(yīng)對被測信號(hào)盡可能早的進(jìn)行信號(hào)放大，以提高電路中的信號(hào)噪聲比；或者盡可能早的完成A/D轉(zhuǎn)換再進(jìn)行長線傳輸；或者采用隔離和屏蔽等措施。(3)從選擇元器件入手，利用邏輯器件的特性來抑制串模干擾，如采用雙積分A/D轉(zhuǎn)換器；也可以采用高抗干擾度的邏輯器件，通過提高閾值電平來抑制低頻噪聲的干擾；此外，也可以人為地附加電容器，以降低某個(gè)邏輯器件的工作速度來抑制高頻干擾。

6、(4)利用數(shù)字濾波技術(shù)對已進(jìn)入計(jì)算機(jī)的串模干擾進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以有效地濾去難以抑制的串模干擾 共模干擾，A/D轉(zhuǎn)換器兩個(gè)輸入端上共有的干擾電壓。(1)利用雙端輸入的放大器作前置放大器，(2)利用變壓器或光電耦合器把各種模擬負(fù)載和數(shù)字信號(hào)隔離。 (3)采用雙層屏蔽浮地輸入方式。 該方法是將測量裝置的模擬部分對機(jī)殼浮地，從而達(dá)到抑制干擾的目的。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)常用信號(hào)類型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)常用信號(hào)類型模擬（連續(xù)）信號(hào)模擬（連續(xù)）信號(hào) 在時(shí)間上和幅值上都連續(xù)取值的信號(hào)，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中一般為傳感器輸出的信號(hào)或者控制對象需要的信號(hào)。離散模擬信號(hào)離散模擬信號(hào) 在時(shí)間上斷續(xù)取值，在幅值上連續(xù)取值的信號(hào)，在計(jì)算

7、機(jī)控制系統(tǒng)中一般為采樣以后，A/D轉(zhuǎn)換之前的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào) 在時(shí)間上和幅值上都斷續(xù)取值的信號(hào)， A/D轉(zhuǎn)換之后的信號(hào)，用二進(jìn)制代碼形式表示。采樣的形式采樣的形式 多階采樣 周期采樣 隨機(jī)采樣采樣定理采樣定理由采樣信號(hào)x*(t)完全無失真的恢復(fù)原信號(hào)x(t)的條件是采樣速度要滿足下式s=2/T,為采樣角速度T為采樣周期max為原信號(hào)x(t)頻譜中最高角頻率min為x(t)的各信號(hào)分量中最小的時(shí)間常數(shù)采樣采樣/保持器的作用保持器的作用A/D轉(zhuǎn)換器完成一次A/D轉(zhuǎn)換總需要一定的時(shí)間。在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)，希望輸入信號(hào)不再變化，以免造成轉(zhuǎn)換誤差。這樣，就需要在A/D轉(zhuǎn)換器之前加入采樣保持器。

8、D/A輸出的信號(hào)是幅值上連續(xù)而時(shí)間上離散的模擬信號(hào)，所以時(shí)間上還需要連續(xù)化處理的保持作用。保持器的就是把離散的模擬信號(hào)通過時(shí)域中的保持效應(yīng)變成時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)采樣采樣是按一定時(shí)間間隔T對時(shí)間連續(xù)的模擬信號(hào)X(t)取值，得到X*(t)或X(nt)的過程maxmin212sT或模擬量輸入通道模擬量輸入通道一般由信號(hào)處理、模擬開關(guān)、放大器、采樣-保持器和A/D轉(zhuǎn)換器組成。什么是量化什么是量化用有限字長的一組數(shù)碼和二進(jìn)制數(shù)碼去整量化或逼近時(shí)間離散幅值連續(xù)的采樣信號(hào)。量化過程即A/D轉(zhuǎn)換的過程。 量化誤差量化誤差 量化引起的誤差雙積分式雙積分式A/D轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理雙積分式A/D轉(zhuǎn)換方法的抗干擾能力

9、比逐次逼近式強(qiáng)。這個(gè)方法的基礎(chǔ)是測量兩個(gè)時(shí)間：一個(gè)是模擬輸入電壓向電容充電的固定時(shí)間；另一個(gè)是在已知參考電壓下放電所需的時(shí)間。模擬輸入電壓與參考電壓的比值就等于上述兩個(gè)時(shí)間值之比ADC0809原理及引腳功能原理及引腳功能 IN0IN7：8路輸入通道的模擬量輸入端口。D0D7：8位數(shù)字量輸出端口。START為啟動(dòng)控制輸入端口，ALE為地址鎖存控制信號(hào)端口。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)脈沖輸出端口，OE為輸出允許控制端口。VREF（+）、VREF（）、VCC、GND：VREF（+）和VREF（）為參考電壓輸入端CLOCK：時(shí)鐘輸入端。ADD A、ADD B、ADD C：8路模擬開關(guān)的3位地址選通輸入端硬件

10、設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì) 數(shù)字輸出的方式 片選、啟動(dòng)及讀寫信號(hào)的設(shè)置 時(shí)鐘CLK的產(chǎn)生 參考電平程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)程序查詢方式2定時(shí)采樣方式3中斷方式掌握一種數(shù)字量輸出接口電路掌握一種數(shù)字量輸出接口電路掌握一種數(shù)字量輸入接口電路掌握一種數(shù)字量輸入接口電路ALEC.B.ASTARTEOCOED7D0DATAOUT圖4-22 ADC0808/0809的轉(zhuǎn)換時(shí)序DAC0832引腳功能引腳功能 ：片選信號(hào)（低電平有效）。 ILE：輸入鎖存允許信號(hào)（高電平有效）。：寫1（低電平有效）。 ：寫2（低電平有效）。 傳送控制信號(hào)（低電平有效）。D7D0：數(shù)字輸入量。 IOUT1：DAC電流輸出1。IOUT2：DAC電流輸出

11、2。 Rfb：反饋電阻 VREF：參考電壓輸入 VCC：數(shù)字電路供電電壓 AGND：模擬地。 DGND：數(shù)字地。DAC0832的工作方式的工作方式 直通方式 單緩沖方式 雙緩沖方式局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有哪幾種？局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有哪幾種？（1）星形結(jié)構(gòu) （2）環(huán)形結(jié)構(gòu) （3）總線型結(jié)構(gòu) （4）樹型PID參數(shù)整定參數(shù)整定數(shù)字PID算式參數(shù)整定主要是確定KpKiKd和采樣周期T 掌握一種PID參數(shù)的整定方法擴(kuò)充臨界比例度法計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)穩(wěn)定性 能控性和能觀性.動(dòng)態(tài)指標(biāo) 超調(diào)量，調(diào)節(jié)時(shí)間，峰值時(shí)間，衰減比，振蕩次數(shù).穩(wěn)態(tài)指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)誤差 綜合指標(biāo)模擬量輸出通道的兩種基本結(jié)構(gòu)

12、形式模擬量輸出通道的兩種基本結(jié)構(gòu)形式1.一個(gè)通道設(shè)置一片D/A轉(zhuǎn)換器 2多個(gè)通道共用一片D/A轉(zhuǎn)換器現(xiàn)場總線的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)場總線的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)特點(diǎn)1現(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)現(xiàn)場總線打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)由于采用了智能現(xiàn)場設(shè)備，能夠把原先DCS系統(tǒng)中處于控制室的控制模塊、各輸入輸出模塊置入現(xiàn)場設(shè)備中，加上現(xiàn)場設(shè)備具有通信能力，現(xiàn)場的測量變送儀表可以與閥門等執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接傳送信號(hào)，因而控制系統(tǒng)功能能夠不依賴控制室的計(jì)算機(jī)或控制儀表，直接在現(xiàn)場完成，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制。2現(xiàn)場總線的技術(shù)特點(diǎn) （1）系統(tǒng)的開放性（2）互可操作性與互用性（3）現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性（4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高

13、度分散性（5）對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) （1）節(jié)省硬件數(shù)量與投資（2）節(jié)省安裝費(fèi)用（3）節(jié)約維護(hù)開銷（4）用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)（5）提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性數(shù)字控制有哪幾種方式，各方式的特點(diǎn)是什么？數(shù)字控制有哪幾種方式，各方式的特點(diǎn)是什么？1點(diǎn)位控制 在一個(gè)點(diǎn)位控制系統(tǒng)中，只要求控制刀具行程終點(diǎn)的坐標(biāo)值，即工件加工點(diǎn)準(zhǔn)確定位，至于刀具從一個(gè)加工點(diǎn)移到下一個(gè)加工點(diǎn)走什么路徑、移動(dòng)的速度、沿哪個(gè)方向都無需規(guī)定，并在移動(dòng)過程中不做任何加工，只是在準(zhǔn)確到達(dá)指定位置后才開始加工。2直線切削控制 這種控制也主要是控制行程的終點(diǎn)坐標(biāo)值，不過還要求刀具相對于工件平行某一直角坐標(biāo)軸作直線運(yùn)動(dòng)，且在

14、運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行切削加工。3輪廓的切削控制 這類控制的特點(diǎn)是能夠控制刀具沿工件輪廓曲線不斷地運(yùn)動(dòng)，并在運(yùn)動(dòng)過程中將工件加工成某一形狀。這種方式是借助于插補(bǔ)器進(jìn)行的，插補(bǔ)器根據(jù)加工的工件輪廓向每一坐標(biāo)軸分配速度指令，以獲得圖紙坐標(biāo)點(diǎn)之間的中間點(diǎn)。逐點(diǎn)比較插補(bǔ)工作過程原理逐點(diǎn)比較插補(bǔ)工作過程原理所謂逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)，就是刀具或繪圖筆每走一步都要和給定軌跡上的坐標(biāo)值進(jìn)行比較，看這點(diǎn)在給定軌跡的上方或下方，或是給定軌跡的里面或外面，從而決定下一步的進(jìn)給方向。1）偏差判別 2）進(jìn)給 3）偏差運(yùn)算 4）終點(diǎn)判別步進(jìn)電機(jī)的工作方式步進(jìn)電機(jī)的工作方式三相步進(jìn)電機(jī)則有單相三拍方式、雙相三拍（簡稱雙三拍）方式、三相六

15、拍工作方式CS1WR2WRXFER什么是現(xiàn)場總線？有哪？它們各自的特點(diǎn)是什么？什么是現(xiàn)場總線？有哪？它們各自的特點(diǎn)是什么？解決現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備與高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。幾種典型的現(xiàn)場總線幾種典型的現(xiàn)場總線 有五種，F(xiàn)F、LONWORKS、PROFIBUS、CAN、HART。采樣周期除要滿足采樣定理外，還要考慮哪些因素？采樣周期除要滿足采樣定理外，還要考慮哪些因素？（1）采樣周期應(yīng)比對象的時(shí)間常數(shù)小得多，否則采樣信息無法反映瞬變過程（2）采樣周期的選擇應(yīng)注意系統(tǒng)主要干擾的頻譜，特別是工業(yè)電網(wǎng)的干擾。（3）當(dāng)系統(tǒng)純滯后占主導(dǎo)地

16、位時(shí)，采樣周期應(yīng)按純滯后大小選取，并盡可能使純滯后時(shí)間接近或等于采樣周期的整倍數(shù)。振鈴現(xiàn)象的消除振鈴現(xiàn)象的消除第一種方法是先找出D(z)中引起振鈴現(xiàn)象的因子 附近的極點(diǎn)），然后令其中的 ， 根據(jù)終值定理，這樣處理不影響輸出量的穩(wěn)態(tài)值。第二種方法是從保證閉環(huán)系統(tǒng)的特性出發(fā)，選擇合適的采樣周期T及系統(tǒng)閉環(huán)時(shí)間常數(shù) ，使得數(shù)字控制器的輸出避免產(chǎn)生強(qiáng)烈的振鈴現(xiàn)象所謂數(shù)字濾波所謂數(shù)字濾波，是通過一定的計(jì)算程序?qū)Σ蓸有盘?hào)進(jìn)行平滑加工，提高其有用信號(hào)，消除和減少各種干擾和噪音，以保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性數(shù)字濾波與模擬數(shù)字濾波與模擬RC濾波器相比其優(yōu)點(diǎn)是濾波器相比其優(yōu)點(diǎn)是：不需增加任何硬件設(shè)備，只要在程序進(jìn)入數(shù)

17、據(jù)處理和控制算法之前，附加一段數(shù)字濾波程序即可。 由于數(shù)字濾波器不需要增加硬件設(shè)備，所以系統(tǒng)可靠性高，不存在阻抗匹配問題。模擬濾波器通常是每個(gè)通道都有，而數(shù)字濾波器則可多個(gè)通道共用，從而降低了成本?？梢詫︻l率很低的信號(hào)進(jìn)行濾波，而模擬濾波器由于受電容容量的影響，頻率不能太低。使用靈活、方便，可根據(jù)需要選擇不同的濾波方法，或改變?yōu)V波器的參數(shù)。常用數(shù)字濾波方式有哪幾種？常用數(shù)字濾波方式有哪幾種？ 限幅濾波 限速濾波(1 z1z步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)的工作原理該步進(jìn)電機(jī)是一個(gè)三相感應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，其定子的每相都有一對磁極，每個(gè)磁極都只有一個(gè)齒，即磁極本身，故三相步進(jìn)電機(jī)有三對磁極共6個(gè)齒；其轉(zhuǎn)子有

18、4個(gè)齒，分別稱為0、1、2、3齒。直流電源V通過開關(guān)A、B、C分別對步進(jìn)電機(jī)的A、B、C相繞組輪流通電。初始狀態(tài)時(shí)，開關(guān)A接通，則A相磁極和轉(zhuǎn)子的0、2號(hào)齒對齊，同時(shí)轉(zhuǎn)子的1、3號(hào)齒和B、C相磁極形成錯(cuò)齒狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)A斷開，B接通，由于B相繞組和轉(zhuǎn)子的1、3號(hào)齒之間的磁力線作用，使得轉(zhuǎn)子的1、3號(hào)齒和B相磁極對齊，則轉(zhuǎn)子的0、2號(hào)齒就和A、C相繞組磁極形成錯(cuò)齒狀態(tài)。此后，開關(guān)B斷開，C接通，由于C相繞組和轉(zhuǎn)子0、2號(hào)之間的磁力線的作用，使得轉(zhuǎn)子0、2號(hào)齒和C相磁極對齊，這時(shí)轉(zhuǎn)子的1、3號(hào)齒和A、B相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。當(dāng)開關(guān)C斷開，A接通后，由于A相繞組磁極和轉(zhuǎn)子1、3號(hào)齒之間的磁力線的作用，使

19、轉(zhuǎn)子1、3號(hào)齒和A相繞組磁極對齊，這時(shí)轉(zhuǎn)子的0、2號(hào)齒和B、C相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。很明顯，這時(shí)轉(zhuǎn)子移動(dòng)了一個(gè)齒距角。6.4.3 擴(kuò)充臨界比例度法 擴(kuò)充臨界比例度法是整定模擬調(diào)節(jié)器參數(shù)的臨界比例度法的擴(kuò)充，其步驟是： 1）根據(jù)對象反應(yīng)的快慢，結(jié)合表6-3選用足夠短的采樣周期T。 2）用選定的T ，求出臨界比例系數(shù)Kk及臨界振蕩周期Tk。具體辦法是使計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)只采用純比例調(diào)節(jié)，逐漸增大比例系數(shù)，直至出現(xiàn)臨界振蕩，這時(shí)的Kp和振蕩周期就是Kk和Tk 。 3）選定控制度。控制度是以模擬調(diào)節(jié)器為基準(zhǔn)，將計(jì)算機(jī)控制效果和模擬調(diào)節(jié)器的控制效果相比較?？刂菩Ч脑u價(jià)函數(shù)Q采用誤差平方面積表示，即2minD

20、DC02min0(d )(d )etQet模擬調(diào)節(jié)器（6-60） 4）根據(jù)選用的控制度按表6-4求取T、 Kp、 Ti 、 Td 的值。表6-4為按擴(kuò)充臨界比例度法整定的值。表6-4 擴(kuò)充臨界比例度法整定的參數(shù)值表 Q 控制算式 T/TkKp/KkTi/TkTd/Tk1.05 PI0.030.550.88-PID0.0140.630.490.141.20 PI0.050.490.91-PID0.0430.470.470.161.50 PI0.140.420.99-PID0. 090.340.430.202.0 PI0.220.361.05-PID0.160.270.400.22模擬調(diào)節(jié)器 PI

21、0.570.85-PID0.700.500.13簡化的擴(kuò)充臨界 PI0.450.83-比例度法（Z-R） PID0.1 0.60.50.125 5）按計(jì)算參數(shù)進(jìn)行在線運(yùn)行，觀察結(jié)果。如果性能欠佳，可適當(dāng)加大Q值，重新求取各個(gè)參數(shù)，繼續(xù)觀察控制效果，直至滿意為止。 Roberts，P.D.在1974年提出簡化擴(kuò)充臨界比例度整定法。 設(shè)PID的增量算式為 式中T為采樣周期；Ti為積分時(shí)間常數(shù)；Td為微分時(shí)間常數(shù)。pi() ()() ()Tu kTKe kTe kTTe kTTd ()2 ()(2 )Te kTe kTTe kTTTdddpi(1) ()(12) ()(2 )TTTTKe kTe k

22、TTe kTTTTTTp012()()(2 )K d e kTd e kTTd e kTT（6-61） 對式（6-61）作Z變換，可得數(shù)字PID調(diào)節(jié)器的Z傳遞函數(shù)為 式中U(z)和E(z)分別為數(shù)字調(diào)節(jié)器輸出量輸入量的Z變換。 前面介紹的數(shù)字PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定，就是要確定T、Kp、 Ti和Td四個(gè)參數(shù)，為了減少在線整定參數(shù)的數(shù)目，根據(jù)大量實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，人為假設(shè)約束的條件，以減少獨(dú)立變量的個(gè)數(shù)。例如取d0id1d21(12)TTdTTTdTTdT （6-62） 12p0121()( )( )( )1KdddUDEzzzzzz（6-63） 式中TK是純比例控制時(shí)的臨界振蕩周期。 將式（6-6

23、4）代入式（6-62）、式（6-63）可得到數(shù)字調(diào)節(jié)器的z傳遞函數(shù) 相應(yīng)的差分方程為 由式（6-66）可看出，對四個(gè)參數(shù)的整定簡化成了對一個(gè)參數(shù)的整定，使問題明顯地簡化了。 應(yīng)用約束條件減少整定參數(shù)數(shù)目的歸一參數(shù)整定法是有發(fā)KiKdK0.10.50.125TTTTTT（6-64） 12p1(2.453.51.25)( )1KDzzzz（6-65） p()2.45 ()3.5 ()1.25 (2 )u kTKe kTe kTTe kTT（6-66） 步數(shù)誤差判別坐標(biāo)進(jìn)給誤差計(jì)算終點(diǎn)判別初始化F=0=5+4=91F=0+xF=F-yp= -4=-1=82F0+xF=F-yp= -3=-1=64F0

24、+xF=F-yp= -2=-1=46F0+xF=F-yp= -1=-1=28F0+xF=F-yp=0=-1=0 End六、采用逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)直線OP，起點(diǎn)坐標(biāo)O(0，0)，終點(diǎn)坐標(biāo)P(5，-4)，要求以表格形式給出插補(bǔ)計(jì)算過程，并畫出插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)軌跡。（10分）解：插補(bǔ)運(yùn)算過程如下（圖略） 【例6-5】 如圖6-39所示的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，設(shè)被控對 象的傳遞函數(shù) ，已知： ， 試針對等速輸入函數(shù)設(shè)計(jì)快速有紋波系統(tǒng)，畫出數(shù)字控制器和系統(tǒng)的輸出波形。cm10( )(1)G ss T sm0.025TTsR(z)G(z)e(kT)u(kT)(z)r(t)+D(z)sTse1) 1(10msTsGC(s)

25、 y(t)y(z) +圖6-39 快速有紋波系統(tǒng)框圖 解 將G(s)展開得 代入 可以看出， G(z)的零點(diǎn)為-0.718（單位圓內(nèi)）、極點(diǎn)為1（單位圓上）、0.368（單位圓內(nèi)），故零點(diǎn)數(shù)u=0,極點(diǎn)數(shù)v=1,m=1。 Tsm110( )(1)eG sss T sTsmm2m11( )10(1)()1TG seTssT sm11mmT/T1 211( )10(1)(1)11TTTGezzzzzzm0.025TTs11110.092(10.718)( )(1)(10.368)Gzzzzz 根據(jù)穩(wěn)定性要求， G(z)中z=1的極點(diǎn)應(yīng)包含在 的零點(diǎn)中，由于系統(tǒng)針對等速輸入進(jìn)行設(shè)計(jì)，q=2。為滿足準(zhǔn)

26、確性條件，另有 ，顯然準(zhǔn)確性條件中已滿足了穩(wěn)定性要求，于是有 解得 閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)e( ) z1 2e( )(1)zz1101( )()zzz0101(1)1(1)200121 1112( )(2)2zzzzz1 21( )(1)zz11111( )21.8(10.5)(10.368)( )( ) 1( )(1)(10.718)DGzzzzzzzz 這就是計(jì)算機(jī)要實(shí)現(xiàn)的數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)。 由圖6-39可知， ，另外 ，求得 系統(tǒng)的輸出序列 數(shù)字控制器的輸出序列( )( )( )YRzzz( )( ) ( )YUGzzz( )( ) ( )( )( )( )YRUGGzzzzzz112

27、2341 2( )(2)(234)(1)TyTzzzzzzzz111121 211(1)(10.368)( )(2)(1)0.092(10.718)TUzzzzzzzzz123450.540.3160.40.1150.25zzzzz 數(shù)字控制器和系統(tǒng)的輸出波形如圖6-40a和b所示。0.50.40.30.20.1 0 - 0.1 - 0.2 - 0.3a) 數(shù)字控制器輸出波形54321b) 系統(tǒng)的輸出波形y圖 6-40 輸出序列波形圖1T 2T 3T 4T 5T 6T t0 1T 2T 3T 4T 5T 6T tu 【例6-6】 在例6-5中，試針對等速輸入函數(shù)設(shè)計(jì)最少拍無紋波系統(tǒng)，并繪出數(shù)字控制器和系統(tǒng)的輸出序列波形圖。 解 被控對象的傳遞函數(shù) ，其中有一個(gè)積 分環(huán)節(jié)，說明它有能力平滑地產(chǎn)生等速輸出響應(yīng)，滿足無紋波的必要條件