唄=1+0.17sE(s)1+0.0855則"($)+0.085St/(s)=E(s)+0.17SE($)“(/)+0.085號歲=e(r)+0.17...訛)+0.085訛)耳&一J=論)+o.l7撅)-滬J把T=0.2S代入得1.425“&)一0.425m(^-1)=4.5^)-3.5^-1)位置型“(R)=3.1579冷)-2.4561粼-1)+0.2982粼-1)增量型Au(k)=u(k)-u(k-l)=3.i579“)—2.456le(k-1)-0.701Su(k-1)（補充題）已知模擬調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為D(D(s)=1+0.1750.0855試寫出相應(yīng)數(shù)字控制器的位置型PID算法和增量型PID控制算式，設(shè)采樣周期T=0.2so解：因為D（解：因為D（s）=1+0.1750.0855“Q+缶7嗨+3所以心=2,7=0.17,T(l=0o故位置型PID控制器Mk)=Kp￡(燈+￡工殆)+TpUk)—；(k—1)?02k'=2幺伙)+帀工￡(')U?1./J=o04k=2e(k)+—:—Ve(i)0.17^故增量型PID控制器u(k)=u(k-1)+△"伙)=u(k-Y)+Kp\e(k)一e(k-1)]+Kte(k)+KD\e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]="伙-1)+2[心)一e(k-1)]+詈”伙)?u(k-1)+4.35e(燈-2e(k一1)擴充臨界比例度法整定PID參數(shù)的步驟：選擇一個足夠短的采樣周期T,例如被控過程有純滯后時，采樣周期T取滯后時間的1/10以下，此時調(diào)節(jié)器只作純比例控制，給定值t作階躍輸入。逐漸加大比例系數(shù)Kp,使控制系統(tǒng)出現(xiàn)臨界振蕩。由臨界振蕩過程求得相應(yīng)的臨界振蕩周期Ts,并記下此時的比例系數(shù)Kp,將其記作臨界振蕩增益Ks。此時的比例度為臨界比例度，記作心=二。選擇控制度，所謂控制度是數(shù)字調(diào)節(jié)器和模擬調(diào)節(jié)器所對應(yīng)的過渡過程的誤差平方的積分之比。根據(jù)控制度,查表求出T、Kp、Ti和Td值。按照求得的整定參數(shù)，投入系統(tǒng)運行，觀察控制效果，再適當(dāng)調(diào)整參數(shù)，直到獲得滿意的控制效果為止。擴充響應(yīng)曲線法整定PID參數(shù)的步驟：斷開數(shù)字調(diào)節(jié)器，讓系統(tǒng)處于手動操作狀態(tài)。將被調(diào)量調(diào)節(jié)到給定值附近并穩(wěn)定后，然后突然改變給定值，即給對象輸入一個階躍信號。用儀表記錄被控參數(shù)在階躍輸入下的整個變化過程曲線，如圖所示。(3)在曲線最大斜率處作切線，求得滯后時間t.被控對象的時間常數(shù)Tc,以及它們的比值Tc/to⑷由丫、Tc、Tc/t值，查表，求出數(shù)字控制器的T、Kp、Ti和Td。4..8.數(shù)字控制器的離散化設(shè)計步驟是什么？計算機控制系統(tǒng)框圖如圖4-1所示。圖4—1計算機控制系統(tǒng)框圖由廣義對象的脈沖傳遞函數(shù)可得閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)，可求得控制器的脈沖傳遞

函數(shù)D（z）o數(shù)字控制器的直接設(shè)計步驟如下：（1）根據(jù)控制系統(tǒng)的性質(zhì)指標(biāo)要求和其它約束條件，確定所需的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)①（z）。⑵求廣義對象的脈沖傳遞函數(shù)G（z）o⑶求取數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D（z）o⑷根據(jù)D（z）求取控制算法的遞推計算公式。4.9已知被控對象的傳遞函數(shù)為10S(0.15+1)釆樣周期T=0.Is,釆用零階保持器。要求（1）針對單位速度輸入信號設(shè)計最少拍無紋波系統(tǒng)的以力，并計算輸出響應(yīng)）伙）、控制信號訛）和誤差粼）序列，畫出它們對時間變化的波形。（2）針對單位階躍輸入信號設(shè)計最少拍有紋波系統(tǒng)的Q（z）,并計算輸出響應(yīng)）伙）、控制信號訛）和誤差粼）序列，畫出它們對時間變化的波形。-Ts解：廣義脈沖傳遞函數(shù)為-Tsg⑵=)=d-r1)^100)S5(0.15+1) 5"(5+10)一丄+）（1-r1）2 1-r1（i-嚴(yán)廣1）0?368zT(1+0?717zT)(1_即)(1_0.368廠)最少拍無紋波設(shè)計步驟:1）根據(jù)廣義對象的傳遞函數(shù)確定參數(shù)N（分母多項式的幕次）M（分子多項式的幕次）1）根據(jù)廣義對象的傳遞函數(shù)確定參數(shù)N（分母多項式的幕次）M（分子多項式的幕次）d=N-M延時w在所有零點的總數(shù)（不包括無窮遠(yuǎn)的零點）i已知N二2,M=2|所以d=0|w二1（即分子多項式中的（1+0.717L））Ijiv=i,j=i；|q二2（單位速度輸入）Iv在z平面的單位圓上或圓外極點的個j在Z平面的單位圓上極點的個數(shù)q（輸入類型）確定Fl(z)和F2(z)的幕次m和nm=w+d/7=v-7+niax(厶q)坊⑵=1+九L+幾廠+…+九，憶p2(z)=f2iZ~l+f22z~2+--+f2nzn確定Ce(z)-/?rin=w+d=1n=v-j+nnx(厶q)=2所以：仟⑵=1+九存竹⑵=亢廠+局嚴(yán)①eU)=口(1一①廠1)(1—LJ冬⑵=1一①（z）=““MM丿片（功4）確定①（z）①⑵=計豐（1-討）厲⑵=(l-z_1)2(l+/11z~1)=1+(九_1)廣-九存+九嚴(yán)：口(1-處T)巴⑵5）根據(jù)關(guān)系①，?⑵=1-①⑵使等式兩邊同幕次的系數(shù)相等，解出用和月中的系數(shù)。6）求控制器D（z）%）=1①⑵G⑵―①⑵=(1+0.717廣)(幾廣+厶2廣2)=人憶T+(厶2+0.717心)宀0.717人二-3/ii_2=_心<1-2/11=-(/22+0.717/21)九=-0.717厶A=-0.59解得：《人=141厶=-0.83所以：①■⑵=(1-Z_i)2(1-0.59z-1)①⑵=(1+0.717廣XI.41^-0.83嚴(yán))D(—(1-廠)(1-0.368廣)‘'J0.368即(1+0.717L)(1+0.717叫)(1.4lz~l-0.83嚴(yán))X (1-廠丁(1-0.59即)_(1-0.368^-1)(1.41-0.83^-1)0.368(1-z_1)(l-0.59z_1)最少拍無紋波設(shè)計步驟:1）根據(jù)廣義對象的傳遞函數(shù)確定參數(shù)N1）根據(jù)廣義對象的傳遞函數(shù)確定參數(shù)N（分母多項式的幕次）M（分子多項式的壽次）d=N-M延時w在所有零點的總數(shù)（不包括無窮遠(yuǎn)的零點）已知N二2,M=2所以d=0w=l（即分子多項式中的（1+0.717r1））V二1,j二1；q=l（單位階躍輸入）V在Z平面的單位圓上或圓外極點的個j在Z平面的單位圓上極點的個數(shù)q（輸入類型）確定Fl(z)和F2(z)的幕次m和確定Fl(z)和F2(z)的幕次m和nm=w+dn=v-j+niax(j,q)坊⑵=1+九L+幾盯+…+F?(z)=f2lz~l+f22z~2+■■■+f2nznin=w+d=1n-v-j+inax(j,q)=1所以：仟⑵=1+九廠F?=f2lZ~l確定Oe(z)①0=1—①（z）=4） 確定①（z）①⑵=廠恆（1_討）&⑵5） 根據(jù)關(guān)系①（）=1-①⑵使等式兩邊同幕次的系數(shù)相等，解出用和用中的系數(shù)。卩?⑵=ri(i-*T)(1-廣嚴(yán)5百⑵_1=1_=(l-z'1)2(l+f11z-1)=1+(九-1"T-九廠①⑵=z~dL匸1 」=(1+0.717廣)厶h=/；憶t+0.717厶憶<幾-1=-亢解得.f/ii=0.42k=0-717/2i 伉=0.58所以：①，?⑵=(1一廠)(1+0.42廠1)①⑵=0.58zT(1+0.717zT)6）求控制器D（z）16）求控制器D（z）1①⑵G⑵―①⑵(1_宀1_0?368廠)0?368廠(1+0?717廠)0.58即(1+0.717L)(l_zT)(l+0.42f)_1-0.368L-1+0.42Z"1最少拍有紋波設(shè)計步驟：1）根據(jù)廣義對象的傳遞函數(shù)確定參數(shù)N（分母多項式的幕次）M最少拍有紋波設(shè)計步驟：1）根據(jù)廣義對象的傳遞函數(shù)確定參數(shù)N（分母多項式的幕次）M（分子多項式的幕次）d=N-Mu在z平面的單位圓上或圓外零點的個已知N二2,M=2所以d=0u=0（即分子多項式中的（1+0.717廠））v=l,j=l；Q=1（單位速度輸入）V在Z平面的單位圓上或圓外極點的個j在z平面的單位圓上極點的個數(shù)q（輸入類型）確定Fl(z)j在z平面的單位圓上極點的個數(shù)q（輸入類型）確定Fl(z)和F2(z)的幕次m和nm=u+dn=v-j+m^J,q)耳⑵=1+￡『+/n宀…+flmZ~m耳⑵二九廠+凡廠+…+斤”廣‘3)確定Oe(z)①0=1-①（z）=4） 確定①（z）①⑵-尿JF2（z）5） 根據(jù)關(guān)系①，?⑵=1-①⑵使等式兩邊m=u+d=07?=v-j+nnx(j、q)=1所以：憶⑵=1&⑵=y①<a)=口(1一。憶-j_1=1 _=(1-廣)①⑵=z~d血1-處訃⑵L日」=人廣解得：人1=1同幕次的系數(shù)相等，解出用和屁中的所以:系數(shù)。①，Z)=(l—zT)①⑵=同幕次的系數(shù)相等，解出用和屁中的所以:系數(shù)。①，Z)=(l—zT)①⑵=Z16）求控制器D（z）1①⑵G⑵―①⑵(1_汀)(1_0.368即)江廠0?368zT(1+0?717zT)x(1—zT)(1-0?368廣)0?368(1+0?717zT)4.10被控對象的傳遞函數(shù)為G「(s)=丄5"采樣周期T=ls,采用零階保持器，針對單位速度輸入函數(shù)，按以下要求設(shè)計:（1）最少拍無紋波系統(tǒng)的設(shè)計方法，設(shè)計①⑵和D（z）;（2）求出數(shù)字控制器輸出序列"伙）的遞推形式。解：廣義對象的脈沖傳遞函數(shù)q(z)=z手?撲牡廠）撲TV^+zq(z)=z手?撲牡廠）撲TV^+z-1)

2(1-z-1)2將T二IS代入，有*)=疋（*)=疋（1+廠）最少拍無紋波設(shè)計步驟:1）根據(jù)廣義對象的傳遞函數(shù)確定參數(shù)已知N二1）根據(jù)廣義對象的傳遞函數(shù)確定參數(shù)已知N二2,M=2N（分母多項式的需次）M（分子多項式的幕次）d=N-M延時所以d=0W=1v=2,j二2；W在所有零點的總數(shù)（不包括無窮遠(yuǎn)的q二2（單位階躍輸入）零點）V在Z平面的單位圓上或圓外極點的個j在Z平面的單位圓上極點的個數(shù)q（輸入類型）

2） 確定Fl（z）和F2（z）的幕次m和nm=w+dn=v-j+nn^厶2） 確定Fl（z）和F2（z）的幕次m和nm=w+dn=v-j+nn^厶q）F、⑵=1+fnZ~l+fi2Z~2+-+fimZ耳⑵=/#T+亢廠+…3） 確定Oe（z）-/?rm=w+d=1n=v-j+nnx（q）=2所以：仟⑵=l+/uZT△⑵二九存+亢嚴(yán)■v-j "①0=1-①（z）=—%T）（1—廣）①eU）=口（1_勺廠））（1_廠1）3心4代G）=（1—廣）"1+九廠）=1+（九-2）廣+（1-2九）廠+幾廠4）確定①（z）①⑵=廠血1_討）F2（z）□（l_b憶T）&⑵5）根據(jù)關(guān)系①，?⑵=1-①⑵使等式兩邊同幕次的系數(shù)相等，解出用和岡中的系數(shù)。6）求控制器D（z）%）=1①⑵G⑵―①⑵=（i+r1x/21r1+/22r2）=f2iZ~l+（/21+f22）z~2+f22z'3fn_2=~f2i<1一2九=一（厶2+Zm）fn=~fuffn=3/4解得：人廣5/4億=-3/4所以：P.⑵=（1-廠?。?+3/4廠）①⑵=（1+廠）（5/4廠一3/4嚴(yán)）Z（1+Z丿Jl+zT）（5/4zT-3/4廠）% （1-戸）'（1+3/4廣）_10-6z-1一4+3襯-1被控對象的傳遞函數(shù)為琲）=扣采樣周期T=ls,要求：⑴釆用Smith補償控制，求取控制器的輸出“（R）；⑵釆用大林算法設(shè)計數(shù)字控制器火），并求取訛）的遞推形式。

(1)采用Smith補償控制廣義對象的傳遞函數(shù)為HGc(Ug.(s)=l-e~s5(5+1)HGc(Ug.(s)=l-e~s5(5+1)?廠=恥)詡吶]=z]竊?(”)]=(")醫(yī)其中①=e%=e~\bL=l-e~l,Z.=f=l,T=lS則恥卜織少321(宀弓)E(Z)1—0.3679ft/(7)-0.3697z'lU(z)=0.6321(z~l-Z_2)E(Z)u(k)=0.6321e(k-1)-0.6321e(k-2)+03679u(k-1)(2)采用大林算法設(shè)計數(shù)字控制器取T二IS,r=l,K=l,T!=l,L=r/T=l,設(shè)期望閉環(huán)傳遞函數(shù)的慣性時間常數(shù)T。二0.5S則期望的閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為1一嚴(yán)嚴(yán) ■ 1一嚴(yán)嚴(yán) ■ sTqs+1GpC)=Z17廿廣義被控對象的脈沖傳遞函數(shù)為HGc(“=Zs1+7HGc(“=Zs1+7；$=(1-沙吆--刊")1一廣『%)=hgc^-gM=曲⑺二興丄(1_嚴(yán))]==(i_+Xi-嚴(yán))-(1_廠)[17-『-(1-嚴(yán))亍](1-0.3679<1)(1-0.1353)一(1—0.3679)[1—0.1353zT—(1—0.1353)亍]1.3680-0.5033^_l-0.1353r1-0.8647r2則U(z)—0.1353zlU{z)-0.8647刊(z)=13680E(“—0.5033ZlE(z)上式反變換到時域，則可得到u（k）=1.3680粼）-0.5033e（k-1）+0.1353u（k-1）+0.8647u（k-2）1、一臺三相步進電機，設(shè)計由單片微機輸出口控制步進電機的接口原理框圖，并說明控制步進電機正反轉(zhuǎn)工作原理。2設(shè)A/D轉(zhuǎn)換電路如圖1所示，（1） 說明圖中AD轉(zhuǎn)換方式。（3分）（2） 寫出圖中8255A的地址。（4分）（3） 畫出實現(xiàn)該AQ轉(zhuǎn)換的流程圖。（5分）（4） 編寫完成A/D轉(zhuǎn)換的程序。（8分）答：（1）圖中AQ轉(zhuǎn)換為查詢方式（3分）（2）寫出圖中8255A的地址。（4分）G1G2AG2BCBAP2.7P2.6P2.50P2.4P2.3P2.2P2.1 P2.01110110X XY6所以,8255A的地址是:F800H—FB00H（或壬8FFH—6BFFH）（3）畫出實現(xiàn)該A/D轉(zhuǎn)換的流程圖如下（5分）?A/D轉(zhuǎn)換程序（8分）START：MOVA,#82H ；8255初始化2分MOVDPTR,#0FB00HMOVX@DPTR.,AMOVA,#09H ；啟動A，D 2分MOVX@DPTR.,AMOVDPTR,#0F900HLOOP：MOVDPTR,#0FA00HMOVXA,@DPTR ；判斷轉(zhuǎn)換是否結(jié)束2分ANLA,#01HJZ,LOOPDECDPHMOVXA,@DPTR ；讀A，D轉(zhuǎn)換結(jié)果2分ENDSTART己知電機控制系統(tǒng)如圖2所示，圖中LD為馬達運行指示燈（不運行時熄滅）。（1） 說明圖中芯片4N25的作用（2分）（2） 說明圖中電機的控制原理（4分）（3） 畫出電動機控制程序流程圖（4分）（4） 根據(jù)流程圖編寫電機控制程序（設(shè)8255的地址為8000—8003H）（8分）（5） 圖中有否需要改動的地方？原因是什麼？（2分）答：（1）芯片4N25用來隔離（2分）（2）說明圖中電機的控制原理（4分）圖中，開關(guān)KO—K7為給定值，用來給定馬達的轉(zhuǎn)速，V=VmaxXN/256,開關(guān)K用來控制停

止（0）/啟動（l）o當(dāng)PC4輸出為1時，光電隔離器導(dǎo)通，發(fā)光二極管亮，光敏三極管導(dǎo)通,馬達開始轉(zhuǎn)動。通過轉(zhuǎn)動N,再停止N脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，即可控制馬達的速度。（3）畫出電動機控制程序流程圖（4分）；8255；8255初始化2分;判斷是否停止馬達2分;啟動馬達，指示燈亮2分:停止馬達，指示燈滅 2分（4分）（4分）B A（4）根據(jù)流程圖編寫電機控制程序（8分）MAIN：MOVA,#81HMOVDPTR,#8003HMOVX@DPTR.,ALOOP：MOVDPTR,#8002HMOVXA,@DPTRANLA,#02HJZ,STOPSTART：MOVA,#90H(MOVDPTR,#8002H)MOVX@DPTR.,AAJMPLOOPSTOP：MOVA,#00H(MOVDPTR,#8002H)MOVX@DPTR.,AAJMPLOOP（5）圖中4N25發(fā)光三極管的電源應(yīng)單獨供電？（2分）六、設(shè)計題（本題共1小題，共20分）設(shè)某壓力報警系統(tǒng)如圖所示。圖中，開關(guān)K0為報警屏蔽開關(guān)，K0=0時，系統(tǒng)被屏蔽。開關(guān)K1為壓力報警開關(guān)，K1閉合時，表示報警；開關(guān)K1打開時為正常狀態(tài)。系統(tǒng)正常時，綠色指示燈LD亮,；報警時使紅色指示燈HD0亮。并要求系統(tǒng)能連續(xù)工作。1.寫出8255A各口的地址。答：（1）寫出8255A各口的地址。G1G2A G2B C

P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2 P2.1P2.0A7…AlA010011010X XY2所以,8255的地址為9A00--9A03H(或9AFC—9AFFH)2.畫出完成上述任務(wù)的程序流程圖。（6分）3?（3）編寫8255A初始化和控制程序。 （10分）EA74LS13J8031373D7—DO8255A【ESETAlPC7A0PCOfRRD76543210P2P2P2巴巴ALEponSR而2.2.2.ppPG1G2AG2BCBPAOSTART：MOVA,#90HMOVDPTR,#9A03HMOVX@DPTR,ALOOP：MOVDPTR,#9A00HMOVXA,@DPTRMOVRO,AANLA,#01HJZLDMOVA,ROANLA,#10HJZL、HDLD： MOVA,#0FHMOVDPTR,#9A03HMOVX@DPTR,AAJMPLOOPHD：MOVA,#01HMOVDPTR,#9A03HMOVX@DPTR,AAJMPLOOP;8255初始化;判斷報警是否屏蔽:判斷K1是否報警（2分）（2分）（2分）（2分）（2分）4.9已知被控對彖的傳遞函數(shù)為G（匕（°；：+『