微型计算机控制技术期末复习.docx
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微型计算机控制技术期末复习
1.计算机控制系统:
就是利用计算机(通常称为工业控制计算机,简称工业控制机)来实现生产过程自动控制的系统。
2.计算机控制系统的工作原理:
①实时数据采集:
对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。
②实时控制决策:
对采集到的被控量进行分析和处理,并按已定的控制规律,决定将要采取的控制行为。
③实时控制输出:
根据控制决策,适时地对执行机构发出控制信号,完成控制任务。
3.计算机控制系统由计算机(工业控制机)和生产过程两大部分组成。
4.在线方式和离线方式
在线方式(on-line):
生产过程和计算机直接连接,并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式。
离线方式(off-line):
生产过程不和计算机相连,且不受计算机控制,而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。
5.实时的含义
实时(real-time):
指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成,亦即计算机对输入信息,以足够快的速度进行控制,超出了这个时间,就失去了控制的时机,控制也就失去了意义。
而且这个时间范围的大小跟被控对象联系非常的紧密!
不同的被控对象,对时间范围的要求不同。
6.逐点比较法插补:
每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较,看这点在给定轨迹的上方或下方,或是给定轨迹的里面或外面,从而决定下一步的进给方向。
比较一次,决定下一步走向,以便逼近给定轨迹,即形成逐点比较插补。
7.直线插补计算过程:
①偏差判别②坐标进给③偏差计算④终点判断
8.圆弧插补计算过程:
①偏差判别②坐标进给③偏差计算④坐标计算
终点判断
9.凑试法确定PID参数整定步骤:
(1)首先只整定比例部分。
比例系数由小变大,观察相应的系统响应,直到得到反应快,超调小的响应曲线。
系统无静差或静差已小到允许范围内,并且响应效果良好,那么只须用比例调节器即可,最优比例系数可由此确定。
(2)若静差不能满足设计要求,则须加入积分环节。
整定时首先置积分时间TI为一较大值,并将经第一步整定得到的比例系数略为缩小(如缩小为原值的0.8倍),然后减小积分时间,使在保持系统良好动态性能的情况下,静差得到消除。
在此过程中,可根据响应曲线的好坏反复改变比例系数与积分时间,以期得到满意的控制过程与整定参数。
(3)若使用比例积分调节器消除了静差,但动态过程经反复调整仍不能满意,则可加入微分环节,构成比例积分微分调节器。
在整定时,可先置微分时间TD为零。
在第二步整定的基础上,增大TD,同时相应地改变比例系数和积分时间,逐步凑试,以获得满意的调节效果和控制参数。
10.扩充临界比例度法确定PID参数整定步骤:
①选择一个足够短的采样周期,具体地说就是选择采样周期为被控对象纯滞后时间的十分之一以下。
②用选定的采样周期使系统工作。
这时,数字控制器去掉积分作用和微分作用,只保留比例作用。
然后逐渐减小比例度δ(δ=1/KP),直到系统发生持续等幅振荡。
记下使系统发生振荡的临界比例度δk及系统的临界振荡周期Tk。
③选择控制度。
④根据选定的控制度,求得T、KP、TI、TD的值
11.扩充响应曲线法确定PID参数整定步骤:
①数字控制器不接入控制系统,让系统处于手动操作状态下,将被调量调节到给定值附近,并使之稳定下来。
然后突然改变给定值,给对象一个阶跃输入信号。
②用记录仪表记录被调量在阶跃输入下的整个变化过程曲线,此时近似为一个一阶惯性加纯滞后环节的响应曲线。
③在曲线最大斜率处作切线,求得滞后时间τ,被控对象时间常数Tτ以及它们的比值Tτ/T,即可得数字控制器的KP、TI、TD及采样周期T。
12.MAX1232的主要功能
(1)电源监控
(2)按钮复位输入
(3)监控定时器(Watchdog)
13.直线插补计算的程序流程
14.写出图示接口电路端口地址,编写输入输出程序
Seg7DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H
DB7FH,67H,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H
……
LEABX,Seg7;取7段码表基地址
MOVAH,0
GO:
MOVDX,0F2H;开关接口的地址为F2H
INAL,DX;读入开关状态
ANDAL,0FH;保留低4位
MOVSI,AX;作为7段码表的表内位移量
MOVAL,[BX+SI];取7段码
MOVDX,0F0H;7段数码管接口的地址为F0H
OUTDX,AL
JMPGO
15.设加工第一象限直线OA,起点为O(0,0),终点坐标为A(6,4),试进行插补计算并作出走步轨迹图。
解:
坐标进给的总步数Nxy=|6-0|+|4-0|=10,xe=6,ye=4,F0=0,xoy=1.
步数
偏差判别
坐标进给
偏差计算
终点判断
起点
F0=0
Nxy=10
1
F0=0
+x
F1=F0-ye=-4
Nxy=9
2
F1<0
+y
F2=F1+xe=2
Nxy=8
3
F2>0
+x
F3=F2-ye=-2
Nxy=7
4
F3<0
+y
F4=F3+xe=4
Nxy=6
5
F4>0
+x
F5=F4-ye=0
Nxy=5
6
F5=0
+x
F6=F5-ye=-4
Nxy=4
7
F6<0
+y
F7=F6+xe=2
Nxy=3
8
F7>0
+x
F8=F7-ye=-2
Nxy=2
9
F8<0
+y
F9=F8+xe=4
Nxy=1
10
F9>0
+x
F10=F9-ye=0
Nxy=0
轨迹如图:
16.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,
17.设加工第一象限逆圆弧AB,已知起点的坐标为A(4,0),终点的坐标为B(0,4),试进行插补计算并作出走步轨迹图。
解:
18.
20.ADC0809的工作过程
根据时序图,ADC0809的工作过程如下:
①把通道地址送到ADDA~ADDC上,选择一个模拟输入端;
②在通道地址信号有效期间,ALE上的上升沿使该地址锁存到内部地址锁存器;
③START引脚上的下降沿启动A/D变换;
④变换开始后,EOC引脚呈现低电平,EOC重新变为高电平时表示转换结束;
⑤OE信号打开输出锁存器的三态门送出结果。
21.某炉温度变化范围为0~1500℃,要求分辨率为2℃,温度变送器的输出范围为1-5V。
若A/D转换器的输入范围是0-5V,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,现通过变送器零点迁移将信号零点迁移到100℃,此时系统对炉温变化的分辨率为多少?
解:
变送器输出1~5V,A/D输入0~5V,器件可正常工作,那么,要求最低可分辨2℃,温度变化范围在0~1500℃,分辨率为750,那至少得10位(2∧10=1024>750,2∧9=512<750)A/D字长才行。
迁移后的分析:
迁移后零点温度表示100℃,那么范围为100~1500℃,依然需要10位A/D字长才行。
22.用ADC0809作为A/D转换器.采用查询方式工作,已知8255A的地址为0FCH—0FFH,工作与方式0。
通道3接模拟量输入,下面0809通道3转换一次的程序
START:
MOVAL,98H;8255A初始化
MOVDX,0FFH
OUTDX,AL
MOVAL,0BH选IN3,和送AL置(1011)
MOVDX,0FDH
OUTDX,AL
MOVAL,1BH送START(PB4=1)
OUTDX,AL
MOVAL,0BH送START(PB4=0)
OUTDX,AL
MOVDX,0FEH
REOC:
INAL,DX
ANDAL,10H
JZREOC
MOVDX,0FCH;A/D转换结束.读A/D数据
INAL,DX
HLT
23.数字控制器的离散化设计步骤
①根据控制系统的性能指标要求和其它约束条件,确定所需的闭环脉冲传递函数Ф(z)
②求广义对象的脉冲传递函数G(z)。
③求取数字控制器的脉冲传递函数D(z)。
④根据D(z)求取控制算法的递推计算公式
由数字控制器D(z)的一般形式:
则:
数字控制器的输出U(z)为
因此,数字控制器D(z)的计算机控制算法为
24.
25.步进电机的工作方式
1.单三拍工作方式:
单三拍就是每次只给一个线组通电,其余的绕组断开。
①绕组的通电顺序:
A→B→C→A→…
②电压波形
在这里,步进电机是由脉冲控制的。
而脉冲的输出受计算机的控制。
2.步进电机的双三拍工作方式
①绕组的通电顺序:
②电压波形
3.步进电机的三相六拍工作方式
①绕组的通电顺序:
②电压波形
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