微型计算机控制技术(于海生版)课后答案ppt课件
于海生___微型计算机控制技术课后习题答案
第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测.并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析.并按已定的控制规律.决定下一步的控制过程。
(3)实时控制：根据决策.适时地对执行机构发出控制信号.完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”.是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的.即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理.并在一定的时间内作出反应并进行控制.超出了这个时间就会失去控制时机.控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中.如果生产过程设备直接与计算机连接.生产过程直接受计算机的控制.就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接.其工作不直接受计算机的控制.而是通过中间记录介质.靠人进行联系并作相应操作的方式.则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？由四部分组成。
图1.1微机控制系统组成框图(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心.通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令.同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程.按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作.根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督.使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告.打印制表等等。
(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据.转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
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第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？由四部分组成。
图1.1微机控制系统组成框图(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
(3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。
其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。
(4)检测与执行机构a.测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量，例如热电偶把温度转换成mV信号；压力变送器可以把压力转换变为电信号，这些信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信号(0～5V或4～20mA)后，再送入微机。
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曲线 。
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26
解：首先求取广义对象的脉冲传递函数
1 es G(s) H (s)Gc (s) s3
滞后一个周期
G(z) Z[G(s)]
单位圆上零点
0.5z1(1 z1 ) (1 z1 )2
单位圆上极点
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27
单位速度输入信号，设计最少拍无纹波控制器
e (z) (1 z1 )2 1 a0z1
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24
Y (z) (z)R(z) z1 z2 z3 z4 L
E(z) e (z)R(z) 1 U(z) D(z)E(z) 0.111z1 0.01233z2 0.001368z3 L
求输出响应y(k)、控制信号u(k)、误差序列e(k) y(0) 0, y(1) y(2) L 1 u(0) 0.111, u(1) 0.01233, u(3) 0.002368, u(4) L e(0) 1,e(1) e(2) e(3) L 0
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1208025101010102可控性分析1208025000368006320003680007670063200233fgrankw且f非奇异状态完全可控因此可任意配置闭环极点3极点配置比较系数可得080251607025006320003681368036800026400632162462162462162462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
位置型
uk 1.3ek 0.6ek 1 0.3uk 1
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(完整版)于海生---微型计算机控制技术课后习题答案(给学生)
第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？由四部分组成。
图1.1微机控制系统组成框图(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
微型计算机控制技术第三版于海生课后习题答案-v5
微型计算机控制技术第三版于海生课后习题答案-v5第一章计算机的概念和组成1. 什么是计算机？计算机是一种能够按照预先设定的程序进行自动化信息处理的电子设备。
2. 计算机的组成有哪些部分？计算机主要由中央处理器（CPU）、内存、输入输出设备和存储设备等组成。
3. 什么是CPU？它的工作原理是什么？CPU是计算机的核心部件，负责执行指令、计算以及控制计算机的所有操作。
它由运算器、控制器和寄存器等组成。
工作原理是通过不同寄存器之间的数据传输、指令译码、运算和控制来完成各种计算和控制操作。
第二章计算机的运算方法和数据表示1. 计算机的运算方法有哪些？计算机的运算方法主要包括算术运算和逻辑运算。
2. 什么是进制？常见的进制有哪些？进制是一种表示数字的方式，常见的进制有十进制、二进制、八进制和十六进制。
3. 如何进行二进制和十进制之间的转换？将一个二进制数转换为十进制数，可以将二进制数每一位的值与2的幂相乘，然后将每个结果相加即可。
将一个十进制数转换为二进制数，可以使用除2取余法，从最低位开始，依次将余数写入二进制数中，直到商为0为止。
第三章计算机硬件系统1. 计算机硬件系统由哪些部分构成？计算机硬件系统由中央处理器、内存、输入输出设备和存储设备组成。
2. 什么是主板？主板上有哪些重要的部件？主板是计算机的核心电路板，负责将各种硬件组件连接在一起。
主板上重要的部件包括CPU插槽、内存插槽、芯片组、扩展槽和接口等。
3. 内存有哪些种类？它们有何区别？内存有主存和辅存两种类型，主存是计算机用来存储数据和指令的地方，它在计算机运行时需要时可读写；辅存是计算机用来存储大量数据和程序的地方，它一般以外部存储器的方式存在，容量较大但读写速度较慢。
第四章计算机的指令系统1. 什么是指令？指令系统的作用是什么？指令是计算机执行操作的基本单位，它规定了计算机在运行时应该按照什么顺序和方法进行处理。
指令系统的作用是为计算机提供操作方法和顺序。
于海生---微型计算机控制技术课后习题答案
第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
!(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成各部分的作用是什么—由四部分组成。
图微机控制系统组成框图(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
微机计算机控制技术课后于海生(第2版)习题详解答案.
微机计算机控制技术课后于海生(第2版)习题详解答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？由四部分组成。
图1.1微机控制系统组成框图(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
微机计算机控制技术课后于海生(第2版)习题详解答案.
微机计算机控制技术课后于海生(第2版)习题详解答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？由四部分组成。
图1.1微机控制系统组成框图(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
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(z) z1 1 0.111z1 (1.89 0.99z1 ) 求调节模型D(z)
(z) D(z)
G(z)e (z)
0.111(1.89 0.99z1 )(1 4.54 105 z1)
(1 z1 )(1 0.11z1 )
20
e (z) (1 z1 )2 1 a0z1
(z) z1 1 0.111z1 (b0 b1z1 ) (z) 1 e (z) 比较系数得
2 a0 b0 1 2a0
0.111b0
b1
a0 b0
0.11 1.89
a0 0.111b0
b1 0.99
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确定Φ(z)和Φe(z)
s 0.1s 1
采样周期T=1s，采用零阶保持器。要求：
(1) 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，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 。
T 2T2
T 2T2
T 2T2
9
前向差分法：把 s z 1 T
代入，则
z1
Dz
Ds
|
s
z
1
T
U(z) E(z)
1 T1 1 T2
T z1
T
T1 T2
T T
T1 z1 T2 z1
递推控制算法
u(k) T1 e(k) T T1 e(k 1) T T2 u(k 1)
T2
T2
T2
10
后向差分法：把 s z
D
s
|s z1 Tz
U(z) E(z)
1 T1 1 T2
z1 Tz z1 Tz
T T
T1 T2
T1z1 T2z1
递推控制算法
u(k ) T T1 e(k ) T1 e(k 1) T2 u(k 1)
T T2
T T2
T z1
8
D
z
D
s
|s 2 z1 T z1
U(z) E(z)
1 T1 1 T2
2 T 2 T
z z z z
1 1 1 1
T T
2T1 2T2
T T
2T1 z1 2T2 z1
递推控制算法
u(k) T 2T1 e(k) T 2T1 e(k 1) T 2T2 u(k 1)
T T2
11
5、已知模拟调节器的传递函数为
D s 1 0.17s
1 0.085s
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
U s 0.085sU s E s 0.17sE s
u t 0.085 du t e t 0.17 de t
1
2
3
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。
4
5
6
7
P165 2. 某连续控制器设计为
D s 1 T1s
1 T2s 试用双线性变换法、前向差分法、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 s 2 z 1 代入，则
T 2T2
T 2T2
T1 0.17,T2 0.085,T 0.2
uk 1.46ek 0.38ek 1 0.08uk 1
uk uk uk 1 1.46e k 1.84e k 1 0.38e k 2 0.08uk 1
16
9. 已知被控对象的传递函数为
Gc
s
10
Y (z) (z)R(z) 1.89z2 3z3 4z4 L E(z) e (z)R(z) z1 0.11z2 U (z) D(z)E(z) 0.2z1 0.1z2 0.1z3 L 求输出响应y(k)、控制信号u(k)、误差序列e(k) y(0) y(1) 0, y(2) 1.89, y(3) 3, y(4) 4L u(0) 0, u(1) 0.2, u(3) u(4) L 0.1 e(0) 0, e(1) 1, e(2) 0.11, e(3) e(4) L 0
uk uk uk 1 1.3e k 1.9e k 1 0.6e k 2 0.3uk 1
14
方法二：后向差分法
u(k ) T T1 e(k ) T1 e(k 1) T2 u(k 1)
T T2
T T2
T T2
T1 0.17,T2 0.085,T 0.2
uk 1.3ek 0.6ek 1 0.3uk 1
uk uk uk 1 1.3e k 1.9e k 1 0.6e k 2 0.3uk 1
15
方法三：双线性变换法
u(k) T 2T1 e(k) T 2T1 e(k 1) T 2T2 u(k 1)
T 2T2
17
解：首先求取广义对象的脉冲传递函数
10(1 es ) G(s) H (s)Gc (s) s2 (0.1s 1)
滞后一个周期
G(z) Z[G(s)] 9z1(1 0.111z1 )
(1 z1 )(1 4.54105 z1 )
单位圆上极点
18
1) 单位速度输入信号，设计最少拍无纹波控制器
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Δx=Δy=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。
dt
dt
12
uk 0.085 uk uk 1 e k 0.17 e k e k 1
T
T
代入T=0.2s，得
1.425uk 0.425uk 1 1.85ek 0.85ek 1
位置型
uk 1.3ek 0.6ek 1 0.3uk 1
13
增量型
uk 1.3ek 0.6ek 1 0.3uk 1 uk 1 1.3ek 1 0.6ek 2 0.3uk 2