微型计算机控制技术(于海生版)课后答案

1、P100 5、若加工第三象限直线OA，起点O(0,0)，终点A(-5,-8)。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: 设脉冲当量为x=y=1，因加工起点在原点，所以开始加工时，总步数Nxy= 5+8=13，xe=5，ye=8，F0=0，xoy=3（第三象限），插补计算过程如下表所示。,8. 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。,P165 2. 某连续控制器设计为 试用双线性变换法、前向差分

2、法、后向差分法分别求取数字控制器D(z)，并分别给出3种方法对应的递推控制算法。,解：双线性变换法：把 代入，则,递推控制算法,前向差分法：把 代入，则,递推控制算法,后向差分法：把 代入，则,递推控制算法,5、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式，设采样周期T=0.2s。 方法一：微分方程的差分变换,代入T=0.2s，得,位置型,增量型,方法二：后向差分法,方法三：双线性变换法,9. 已知被控对象的传递函数为 采样周期T=1s，采用零阶保持器。要求： 针对单位速度输入信号设计最少拍无纹波系统的D(z)，并计算输出响应y(k)，控制信号u(k)和e(k)序列

3、，画出它们对时间变化的波形 。 (2)针对单位阶跃输入信号设计最少拍有纹波系统的D(z)，并计算y(k)，u(k)和e(k)序列，画出它们对时间变化的波形 。,解：首先求取广义对象的脉冲传递函数,1) 单位速度输入信号，设计最少拍无纹波控制器,比较系数得,确定(z)和e(z),求调节模型D(z),求输出响应y(k)、控制信号u(k)、误差序列e(k),对时间的波形,2) 单位阶跃输入信号，设计最少拍有纹波控制器,求调节模型D(z),求输出响应y(k)、控制信号u(k)、误差序列e(k),10. 已知被控对象的传递函数为 采样周期T=1s，采用零阶保持器。针对单位速度输入函数，按以下要求设计：

4、(1) 用最少拍无纹波系统的设计方法，设计(z)和D(z)。 (2) 求出数字控制器输出序列u(k)的递推形式 。 (2) 画出采样瞬间数字控制器的输出和系统的输出曲线 。,解：首先求取广义对象的脉冲传递函数,单位圆上零点,单位速度输入信号，设计最少拍无纹波控制器,比较系数得,确定(z)和e(z),求调节模型D(z),求输出响应y(k)、控制信号u(k)、误差序列e(k),11. 被控对象的传递函数为 采样周期T=1s，要求： (1) 采用Smith预估控制，并按图4-24所示的结构，求取控制器的输出u(k) 。,解：1、计算反馈回路偏差,2、计算纯滞后补偿器的输出 预估器传递函数为,3、计算

5、偏差,4、计算控制器输出u(k)，采用PID控制算法,12. 在图4-28所示的计算机串级控制系统中，已知采样周期为T，且有 其中，a0,a1,a2,b0,b1是使D1(z)和D2(z)能够实现的常数，试写出计算机串级控制算法。,解：1、计算主回路偏差,2、计算主回路控制器D1(z)的输出,3、计算副回路偏差,4、计算主回路控制器D2(z)的输出,P195 2. 被控对象的传递函数为 采样周期T=0.1s，采用零阶保持器。按极点配置方法设计状态反馈控制规律L，使闭环系统的极点配置在Z平面 处，求L和u(k) 。,解：1、建立状态空间方程，离散化,2、可控性分析,且F非奇异，状态完全可控，因此可

6、任意配置闭环极点 3、极点配置,比较系数，可得,令Ll1,l2，则系统的闭环持征多项式,3. 在第2题中，进行全状态直接反馈，但只有测到一个状态变量，现设计一个状态观测器（预报观测器），极点配置在 试求观测器的增益矩阵。,解：1、能观测性分析,状态完全能观测，因此可任意配置观测器极点,2、观测器极点配置,因此预报观测器为,P218 2. 某热处理炉温度变化范围为01350C，经温度变送器变换为15V电压送至ADC0809，ADC0809的输入范围为05V。当t=kT时，ADC0809的转换结果为6AH，问此时的炉内温度为多少度？ 解：,代入公式，得,4. 某炉温度变化范围为01500C，要求分辨率为3C，温度变送器输出范围为05V。若A/D转换器的输入范围为05V，则求A/D转换器的字长应为多少位？若A/D转换器的字长不变，现在通过变送器零点迁移而将信号零点迁移到600C，此时系统对炉