微型计算机控制技术第二版课后习题答案-潘新民

中，常常使用各种类型的变送器、差压变送器、位移变送器等。但是这种变送器的造价比较贵，系统也复杂。随着微型机的应用，为了减少硬件设备，已经研制出可编程逻辑放大器，可实现量程自动转化。

11.线性插值法有什么优缺点？使用中分段是否越多越好？ 答：（1）优点：是代数插值法中最简单的形式，处理非线性函数运用最多的方法；对于多数工程而言，基本满足要求，比查表法省事；缺点：当函数曲率或斜率变化较大时，有误差产生；而减小误差有需要把基点分的很细，这样就占用内存；应用非等距插值法时，点的选取麻烦，光滑度不高。

（2）不是越多越好，分段多误差虽会降低，但占用内存，增长时间，开销变大，得不偿失，所以分段数应合理选择。

二．练习题

18.19.20.21.24.25.26略

22.某梯度炉温度变化范围为0℃~1600℃，经温度变送器输出电压范围轻为1~5v，再经ADC0809转换，ADC0809的输入范围为0~5v，，试计算当采样数值为9BH时，所对应的的梯度炉温度是多少？

解：9BH=155D,所对应的的AD输入电压v1=(155/255)?5v=3.04v

所以温度T=[（3.04-1）/(5-1)]?1600℃=816℃

23简述PGA102集成可编程逻辑放大器的原理

解：随着计算机的应用，为了减少硬件设备，可以使用可编程增益放大器（PGA:Programmable Gain Amplifier)。它是一种通用性很强的放大器，其放大倍数可以根据需要用程序进行控制。采用这种放大器，可通过程序调节放大倍数，使A/D转换器满量程信号达到均一化，因而大大提高测量精度。所谓量程自动转换就是根据需要对所处理的信号利用可编程增益放大器进行倍数的自动调节，以满足后续电路和系统的要求。 可编程增益放大器有两种——组合PGA和集成PGA。

第八章

1.、在PID调节中，系数K,……等各有什么作用？他们对调节品质有什么影响？

答：系数Kp为比例系数，提高系数Kp可以减小偏差，但永远不会使偏差减小到零，而且无止境的提高系数Kp最终将导致系统不稳定。比例调节可以保证系统的快速性。系数Ki为积分常数，Ki越大积分作用越弱，积分调节器的突出优点是，只要被调量存在误差，其输出的调节作用便随时间不断加强，直到偏差为零。积分调节可以消除静差，提高控制精度。系数Kd为微分常数，kd越大，微分作用越强。微分调节主要用来加快系统的响应速度，减小超调，克服震荡，消除系统惯性的影响。

2、在PID调节其中，积分项有什么作用？常规PID，积分分离与变速积分3中算法有什么区别和联系？

答：积分项用于消除静差。 在常规PID调节中，由于系统的执行机构线性范围受到限制，当偏差较大时，会产生很大的超调量，使系统不停的震荡。为消除这一现象，积分分离法在控制量开始跟踪时，取消积分作用，直到被跳量接近给定值时，才产生积分作用。而变速积分则是改变积分项的累加速度，使其与偏差大小相对应，偏差大时，积分作用弱，偏差小时，

积分作用增强。变速积分和积分分离的控制方法很类似，但调节方式不同。积分分离对积分项采取“开关”控制，而变速积分则是线性控制。

3、在数字PID中，采样周期是如何确定的？它与哪些因素有关？对调节品质有何影响？ 答：一种是计算法，一种是经验法。因素：扰动频率的高低；对象的动态特性；执行机构的类型；控制回路数；控制质量。 T太小，偏差信号也过小，计算机会失去调节作用；T过大，会引起误差。

4、位置型PID和增量型PID有什么区别？他们各有什么优缺点？

答：位置型需要历次的偏差信号，而增量型只需一个增量信号即可。位置型计算繁琐，保存E占用很多内存，控制不方便。增量型误动作小，易于实现手动/自动的无扰动切换，不产生积分失控。但是缺点在于积分截断效应大，溢出影响大。

5、在自动调节系统中，正、反作用如何判定？在计算机中如何实现？

答：输出量与被测量变化一致则为正，否之为反。计算机中两种方法：一是改变偏差的公式实现，二是在PID运算之后，先将结果求补，再送到D/A转换器中转换，进而输出。

6、积分饱和现象是如何产生的？如何消除？

答：是由于积分项不断累加引起的。消除方法有遇限削积分法，有效偏差法等。

7、是否需要添加手动后援，为什么？

答：需要。因为这是系统安全可靠运行的重要保障。

18..已知模拟调节器的传递函数为

D?s??解：

1?0.17s

1?0.85s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。

D?s?? 则0.85SUU?s?1?0.17s?

E?s?0.85s?s??E?s??0.17SE?s?

du?t?de?t??e?t??0.17 0.85

dtdt0.85u?k??u?k?1?e?k??e?k?1??e?k??0.17

TT把T=0.2S代入得 增量型

?u?k??u?k??u?k?1??0.4353e?k?—0.2e?k?1?

位置型

u?k??0.4353e?k??0.2e?k?1??u?k?1?

19.已知某连续控制器的传递函数为：D1(s)?1?0.15s，

0.05sD2(s)?18?2s,T?1s

（1） 分别写出D1(s)，D2(s)相对应的增量型PID算法的输出表达式 （2） 在D1(s)，D2(s)时KP，KI和KD的值为多少

解：（1 ） 当

D(s)?

U(s)1?0.15s?E(s)0.05s（2分）0.05sU(s)?E(s)?0.15sE(s)

..两边进行拉氏逆变换：0.05u(t)?e(t)?0.15e(t)

0.05u(k)?e(k)?0.15e(k)（3分）

u(k)?u(k?1).e(k)?e(k?1)u(k)?e(k)?TT，

...u(k)?u(k?1)?23e(k)?3e(k?1)（2分） u(k)?u(k?1)?23e(k)?3e(k?1)（2分）

当D2(s)?U(s)?18?2S E(s)U(s)?18E(s)?2sE(s)

两边进行拉氏逆变换：u(t)?18e(t)?2.de(t) dt.u(k)?18e(k)?2把T=1S代入得

.de(t) dt.u(k)?20e(k)?2e(k?1)

u(k)?u(k?1)?20e(k)?22e(k?1)?2e(k?2)