計算機(jī)控制習(xí)題(第3-8章).ppt
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第三章I/O接口技術(shù),了解新型接口技術(shù)功能、種類(CAN/USB/一線總線)掌握在I/O控制的典型芯片:輸入接口(74244)、輸出接口(74273/74373)、光耦(TLP521)類比單片機(jī)完成I/O接口設(shè)計例:8255,D/A,A/D,P893-6用8位DAC芯片組成雙極性電壓輸出電路,輸出電壓范圍為-5~+5V,求對應(yīng)下列偏移量的輸出電壓,參見書P79用8位DAC芯片組成8位D/A轉(zhuǎn)換電路輸出電壓與輸入數(shù)字量D之間的關(guān)系,P903-7用DAC0832芯片設(shè)計一個能夠輸出頻率為50Hz的方波的電路和程序,,,8031,說明:,1.晶振頻率(6M/12M)不同,延時子程序中工作寄存器的初值不同且不唯一。2.延時子程序編寫還可以利用定時器(TL,TH)完成,初始化定時器,設(shè)置初值。3.0832口地址不唯一,與硬件電路設(shè)計有關(guān)4.一些基礎(chǔ)的常用的延時程序需要積累記憶(1ms,10ms),方法很多,MOVDPTR,#7FFFHMOVA,#0FFHMOVX@DPTR,AACALLDELAYMOVA,#00HMOVX@DPTR,AACALLDELAYAJMPATARTEND,START:,MOVR0,#100MOVR1,#50DJNZR1,DELAY2DJNZR0,DELAY1RET,DELAY:DELAY1:DELAY2:,,,,,,,,,,,,10ms10ms,P903-8用74LS244和74LS273和8031設(shè)計8路數(shù)字量輸入輸出接口,接口電路原理圖和數(shù)字量輸入輸出程序,,P903-9A/D轉(zhuǎn)換接口技術(shù)ADC0809與8255A接口-8255A的A口工作方式0。A口為數(shù)據(jù)輸入端-C口上半部分為輸入,下半部分為輸出。PC0-PC2-通道地址ABCPC3-ALE和START,啟動轉(zhuǎn)換PC7-OE和EOC,檢測轉(zhuǎn)換結(jié)束-8255A系統(tǒng)地址2C0H~2C3H。,ADC0809PROCNEARMOVCX,8;循環(huán)次數(shù)CLD;DI自動增量MOVBL,00H;模擬通道地址LEADI,DATABUF;字串存儲地址NEXTA:MOVDX,02C2HMOVAL,BLOUTDX,ALINCDXMOVAL,00000111B;輸出啟動信號,上升沿鎖存地址NOPNOPNOPMOVAL,00000110B;下降沿,形成ALE,START脈沖,OUTDX,ALDECDXNOSC:INAL,DX;檢測轉(zhuǎn)換結(jié)束信號TESTAL,80HJNZNOSC;EOC=1,則等待,檢測EOC下降沿NOEOC:INAL,DX;TESTAL,80HJZNOSC;EOC=0,則等待,檢測EOC上升沿,轉(zhuǎn)換結(jié)束MOVDX,02C0H;讀轉(zhuǎn)換結(jié)果INAL,DXSTOSDATABUF;保存結(jié)果INCBL;修改模擬通道地址LOOPNEXTA;CX-1;RETADC0809ENDP,補(bǔ)充:AD574與8255A接口-AD574的12/8接+5V,A0接地,工作于12位轉(zhuǎn)換和讀出方式。-8255A的A口、B口工作方式0,數(shù)據(jù)輸入端-C口上半部分為輸入,下半部分為輸出。PC0-PC2-R/C,CS,CEPC7-STS,檢測轉(zhuǎn)換結(jié)束-8255A系統(tǒng)地址2C0H~2C3H。,MOVDX,02C2H;令CS,R/C為低電平MOVAL,00HOUTDX,ALNOPNOPMOVAL,04H;令CE=1,啟動轉(zhuǎn)換OUTDX,ALNOPNOPMOVAL,03H;令CE=0,CS,R/C=1,啟動完畢OUTDX,ALPOLLING:INAL,DX;查詢STS狀態(tài)TESTAL,80HJNZPOLLING;STS=1則等待,檢測下降沿(轉(zhuǎn)換結(jié)束)MOVAL,01H;令CS=0,R/C=1,準(zhǔn)備讀,OUTDX,ALNOPMOVAL,05H;令CE=1,允許讀出OUTDX,ALMOVDX,02C0HINAL,DX;讀高4位DB11-DB8;ANDAL,0FHMOVBH,AL;存高4位INCDXINAL,DX;讀低8位DB7-DB0MOVBL,ALINCDXMOVAL,03HOUTDX,AL;結(jié)束讀出操作,第四章,數(shù)字程序控制的基礎(chǔ)(直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ))要求:掌握直線插補(bǔ)的步驟、原理、計算、程序的編寫數(shù)控裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)的核心——步進(jìn)電機(jī)/交流伺服電機(jī)的原理和控制技術(shù)(單片機(jī)\PLC\專用的數(shù)字控制器\控制卡),直線插補(bǔ)偏差定義:Fm=ymxe-xmyeFm=0,點m在OA直線段上;Fm?0,點m在OA直線段的上方;Fm=0,F(xiàn)m+1=Fm–ye;若FmB->C->A…001->010->100即控制字為01H->02H->04H,關(guān)于步進(jìn)電機(jī)的工作方式,雙三拍工作方式AB->BC->CA->AB->…011->110->101即控制字為03H->06H->05H,三相六拍工作方式A->AB->B->BC->C->CA->A->…001->011->010->110->100->101即控制字為01H->03H->02H->06H->04H->05H,第五章*,數(shù)字PID控制器的設(shè)計(便于計算機(jī)實現(xiàn)PID算法,可將積分運(yùn)算用部分和來近似,微分運(yùn)算用差分來近似)數(shù)字控制器的直接設(shè)計*根據(jù)采樣定理1.求得帶零階保持器的被控對象的廣義脈沖傳遞函數(shù)2.根據(jù)系統(tǒng)性能指標(biāo)要求以及實現(xiàn)的約束條件構(gòu)造閉環(huán)傳遞函數(shù)(輸入形式不同對應(yīng)的不同)3.確定數(shù)字控制器的傳遞函數(shù)4.由確定控制算法并編制程序純滯后補(bǔ)償控制,設(shè)計數(shù)字控制器的算式由計算機(jī)實現(xiàn)的控制算法D(z)的一般形式:m個零點和n個極點,相關(guān)知識:見自動控制原理相關(guān)章節(jié),離散化方法有很多種,方法1:直接做Z變換(離散化)見P19,對于很小的采樣周期,用冪級數(shù)展開:H(s)可用T/2的時間滯后環(huán)節(jié)近似。,結(jié)論:采用數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計方法,采樣周期應(yīng)該相當(dāng)短。,方法2:雙線性變換法(Tustin突斯汀變換法)推導(dǎo):級數(shù)展開z=esT,T很小。得到:,結(jié)論:穩(wěn)定的系統(tǒng)經(jīng)過雙線性變換仍然是穩(wěn)定的。,通過以下3種近似方法,把連續(xù)控制器離散化為數(shù)字控制器。,方法3:前向差分法,結(jié)論:穩(wěn)定的系統(tǒng)經(jīng)前向差分法轉(zhuǎn)換后可能不穩(wěn)定(慎用),方法4:后向差分法用一階后向差分近似代替微分。,結(jié)論:穩(wěn)定的系統(tǒng)經(jīng)后向差分法轉(zhuǎn)換后穩(wěn)定,方法5:模擬調(diào)節(jié)規(guī)律離散化方法,P1505-2按一定性能指標(biāo)要求對某控制系統(tǒng)綜合校正后得到其應(yīng)加的校正裝置為,第5章作業(yè),5-25-35-85-95-12,1.試按模擬調(diào)節(jié)規(guī)律離散化的方法實現(xiàn)此調(diào)節(jié)規(guī)律的數(shù)字控制器的算式(思路:求調(diào)節(jié)之后輸出的差分方程,即:Uk)2.畫出該數(shù)字控制器算法實現(xiàn)程序的流程圖,5-2解:,P1505-3已知系統(tǒng)傳遞函數(shù)D(s),離散化,求數(shù)字控制器D(z),并求輸入輸出關(guān)系。,增量式PID算式,位置式PID算式,,,P1505-8最少拍有紋波設(shè)計,單位速度輸入,解:,最少拍有紋波設(shè)計:,,,P1515-9最少拍無紋波設(shè)計,單位速度輸入,解:,,參見書P135例5-2有紋波設(shè)計P139例5-3無紋波設(shè)計用長除法求U(z)、C(z),寫出前若干項,長除法,采樣周期,若設(shè)閉環(huán)系統(tǒng)時間常數(shù),是否回出現(xiàn)振鈴?用大林算法設(shè)計,P1515-12已知,解:若用書上P141頁公式求:,也可以直接用Z變換求:,,V1.若不產(chǎn)生振鈴問題,X2.若產(chǎn)生振鈴問題,令中的,則,討論零點,第六章,新型控制策略——模糊,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),預(yù)測控制,模糊控制以及模糊控制系統(tǒng)的仿真,6-4設(shè)兩個模糊矩陣A、B分別為,計算A∪B,A∩B,,設(shè)A、B為X中的兩個模糊集合,隸屬函數(shù)分別為μA(x)、μB(x),則模糊集合A、B的并集A∪B,交集A∩B和補(bǔ)集A實際上就是逐點對隸屬函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算,C=A∪BμC(x)=μA(x)∨μB(x)“∨”表示二者比較后取大值C=A∩BμC(x)=μA(x)∧μB(x)“∧”表示二者比較后取小值C=μC(x)=1-μA(x),求:做模糊合成,設(shè)R是X到Y(jié)的模糊關(guān)系,S是Y到Z的模糊關(guān)系,則P=R⊙S稱為R和S的模糊關(guān)系合成,P是X到Z的模糊關(guān)系。,常用的max-min合成算法:,另外,max-乘積算法:,6-5已知模糊向量A和模糊關(guān)系R如下:,,,P1886-6已知,階躍信號PID設(shè)計參見書P123臨界比例度法延遲環(huán)節(jié),令采樣時間,等幅值振蕩時,FUZZY設(shè)計參見書P164,1.什么是軟件陷阱?通常安排在什么地方?如何實現(xiàn)?2.什么是現(xiàn)場總線?FCS相對于DCS有什么優(yōu)點?舉例說明現(xiàn)在常用的5種典型的現(xiàn)場總線技術(shù)。3.簡述擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定PID參數(shù)的步驟。4.簡述擴(kuò)充臨界比例度法整定PID參數(shù)的步驟。5.A/D,D/A轉(zhuǎn)換器在計算機(jī)控制系統(tǒng)中的作用。6.什么是串行通信和并行通信?各有什么優(yōu)缺點?7.簡述數(shù)據(jù)通信線路的3種工作制式。8.什么是計算機(jī)控制系統(tǒng)?由哪幾部分組成?,復(fù)習(xí)題,9.什么是I/O通道?模擬量輸入通道由哪幾部分組成?10.實時、在線方式、離線方式的含義是什么?11.計算機(jī)控制系統(tǒng)采樣周期的選擇需要考慮哪些因素?12.數(shù)字控制器連續(xù)化設(shè)計的步驟。13.數(shù)字控制器離散化設(shè)計的步驟。14.為什么要引入積分分離PID算法?如何實現(xiàn)?15.什么是微分先行PID算法?如何實現(xiàn)?16.模擬輸入通道的組成部分?各部分作用?17.說明限幅濾波的原理。TheEnd,- 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