微型计算机控制技术资料潘新民第二版

微型计算机控制技术资料（潘新民第二版）

1.PLC 的特点

(1)可靠性高(2)编程容易(3)组合灵活(4)输入／输出功能模块齐全(5)安装方便(6)运行速度快 2．按键防抖动技术

对于采用机械弹性开关的键盘:

(1)由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合及断开的瞬间必然伴随有一连串的抖动。

(2)其波形如 图3-1 所示。抖动过程的长短由按键的机械特性决定，一般为 10～20ms。

可以从硬件及软件两方面排除抖动的影响解决。 （1）硬件防抖技术 ① 滤波防抖电路 · 利用 RC 积分电路对于干扰脉冲的吸收作用。 · 只要选择好时间常数，就能在按键抖动信号 通过此滤波电路时，消除抖动的影响。 滤波防抖电路图，如图3 - 2所示。

② 双稳态防抖电路

用两个与非门构成一个 RS 触发器

即形成双稳态防抖电路。 （2）软件防抖方法 · 当第一次检测到有键按下时，先用软件延时 （10ms～20ms），而后再确认该键电平是否仍维持 闭合状态电平。若保持闭合状态电平；则确认此 键确已按下，从而消除了抖动的影响。 (3) 两种方法的比较 · 采用硬件防抖: N个键就必须配有 N个防抖电路。 · 采用硬件防抖: 费机时。 3.LED 数码管的显示方法 在微型机控制系统中， 常用的两种显示方法:

动态显示 静态显示。 （1）动态显示 ① 作法 · 微型机定时地对显示器件扫描。 · 显示器件分时工作，每次只能有一个器件显示。 ② 特点 · 使用硬件少，因而价格低。 · 占用机时长，只要扫描程序停止，显示即刻停止。 ③ 应用 · 演示 · 在以工业控制为主的微型机控制系统中应用较少。 (2) 静态显示 ① 作法

由微型机一次输出显示模型后，就能保持该显示结果， 直到下次送新的显示模型为止。 ② 特点

占用机时少，显示可靠， ③ 应用 · 广泛应用在工业过程控制中。 · 使用元件多，且线路比较复杂。 · 随着集成电路的发展，多种功能的显示器件出世， ( 锁存器、译码器、驱动器、显示器四位一体) 静态显示得到广泛应用。

1 试简述什么是最少拍系统？

所谓最少拍系统是指对典型输入如单位阶跃、单位速度或单位加速度输入具有最快响应，且系统的稳态误差为0.在采样控制系统中，通常把一个采样周期称为一拍。（6分） 2 试简述位置式PID和增量式PID适用对象.

若执行结构不带积分部件，其位置和计算机输出的数字量一一对应时，则要采用位置式PID控制算法（3分）；若执行结构带积分部件，则可选用增量式PID控制算法（3分）。 3 试简述如何防止积分整量化误差。

1）扩大计算机运算的字长，提高计算精度。（3分）

KpTT2）当积分项Ie(k)??时，积分项单独累加，直到产生溢出。将溢出值作为积分项的

偏差值去进行运算，余数仍保留下来，作为下一步累加的基数值。（3分）

4 下图所示为采样保持电路，试简述其工作原理。 AS

A1 IN A2 OUTCH

控制信号

图1 采样保持电路

模拟开关AS闭合时，进入采样状态（跟踪），由于A1输出阻抗小，A1输出端快速给电容CH充电，输出跟随输入变化。（4分）模拟开关AS断开时，进入保持状态，由于A2输入阻抗大，输入电流几乎为0，保证输出端的电压值不变。（5分） 三、计算分析题

1 某温度测量仪表的量程为0~100℃，利用51系列单片机和ADC0809进行AD转换。在某一时刻计算机采样并经过数字滤波后的数字量为24H，求此时对应的温度值是多少？（设仪表的量程是线性的）

已知A0=0℃,Am=100℃, Nx=24H=(36)D, （4分） Nm=0FFH=(255)D，所以此时温度为：

A?A0?(Am?A0)Nx36?0?(100?0)??14.11Nm255（4分）

D(s)?1T1s?1的差分方程。

2用差分变换法求模拟调节器

D(z)?U(s)1?E(s)s(T1s?1)T1s2U(s)?sU(s)?E(s)（3分）

化成微分方程形式得

...T1u(t)?u(t)?e(t)

进一步可得

T1u(k)?2u(k?1)?u(k?2)u(k)?u(k?1)??e(k)TT2（3分）

可得差分方程为：

T?2T1T1T2u(k)?u(k?1)?u(k?2)?e(k)T?T1T?T1T?T1?1?2T1T1u(k?1)?1u(k?2)?e(k)1?T11?T11?T1（2分）

0.25(1?0.78z?1)(1?0.2z?1)(1?0.5z?1)D(z)??1?1z(1?0.6z)3 试判断控制器的物理可实现性。

z?1.48?0.646z?1?0.078z?2D(z)?1?0.6z?1，分子中包含正次幂，物理上不可实现.（5分）

四、设计题

D(s)?1?0.15s0.05s，现用数字PID算法来实现它，试分

1已知某连续控制器的传递函数为：

别写出其相应的位置型和增量型PID算法输出表达式，T=1s。

D(s)?解：

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）

2

已

知

某

系

统

广

义

被

控

对

象

的

脉

冲

传

递

函

数

为

0.76z?1(1?0.045z?1)(1?1.14z?1)G(z)?(1?z?1)(1?0.135z?1)(1?0.0183z?1)，试针对单位阶跃输入，设计最少拍有波纹

数字控制器D(z)，并写出系统的输出响应Y(z)并绘制输出响应曲线。

解：根据稳态误差为零的条件：

1??(z)?(1?z?1)F3(z) （2分）

根据稳定条件：

1??(z)?(1?z?1)F2(z)

?(z)?z?1(1?1.14z?1)F1(z) （4分）