第3章 数字程序控制技术
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1.数字化控制技术编辑本义项数控技术求助编辑百科名片术。
它所控制的通常输,奠定了现代计算机,包括计算机数字控制系统的基础。
数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。
1952年,第一台数控机床问世,成为世界机械工业史上一件划时代的事件,推动了自动化的发展。
数控机床现在,数控技术也叫计算机数控技术,目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。
这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。
由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置,使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现,均可以通过计算机软件来完成。
编辑本段数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看,其主要研究热点有以下几个方面。
1.高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。
高速、高精加工技数控机床工作流程术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。
为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一,国际生产工程学会(CIRP)将其确定为21世纪的中心研究方向之一。
在轿车工业领域,年产30万辆的生产节拍是40秒/辆,而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一;在航空和宇航工业领域,其加工的零部件多为薄壁和薄筋,刚度很差,材料为铝或铝合金,只有在高切削速度和切削力很小的情况下,才能对这些筋、壁进行加工。
近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装,使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。
这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。
2023年计算机控制技术第二版(温希东著)课后答案下载2023年计算机控制技术第二版(温希东著)课后答案下载本书全面系统地介绍了计算机控制系统的基本组成和在工业控制中的应用技术,并结合实际深入浅出地介绍了几种典型的控制系统和控制技术。
主要内容包括:计算机控制系统概述、开关量输入/输出通道与人机接口、顺序控制与数字控制、模拟量输入/输出通道、PID调节器的数字化实现、计算机控制系统的抗干扰技术及工业控制微型计算机。
为了帮助读者掌握各部分内容,书中每章后面都附有习题。
本书可作为高职高专院校应用电子技术、自动化、机电一体化、电气工程等专业的计算机控制技术课程的教材,也可作为从事计算机控制工作的工程技术人员的参考书。
计算机控制技术第二版(温希东著):内容简介点击此处下载计算机控制技术第二版(温希东著)课后答案计算机控制技术第二版(温希东著):目录第1章计算机控制系统概述 11.1 计算机控制系统的组成 11.1.1 计算机控制系统的硬件组成 31.1.2 计算机控制系统的软件 41.2 工业控制计算机的特点 41.3 微型计算机控制系统的主要结构类型 51.3.1 计算机操作指导控制系统 51.3.2 直接数字控制系统 51.3.3 监督计算机控制系统 61.3.4 集散型控制系统 61.3.5 现场总线控制系统 71.3.6 工业过程计算机集成制造系统 81.4 微型计算机控制系统的发展 91.4.1 计算机控制系统的发展过程 91.4.2 近年来计算机控制系统在我国的发展趋势 9 习题 13第2章开关量输入/输出通道与人机接口 142.1 过程通道的分类 142.2 开关量输入/输出通道 152.2.1 开关量输入/输出通道的一般结构形式 15 2.2.2 开关量输入信号的调理 162.2.3 开关量输出驱动电路 192.2.4 开关量输入/输出通道的设计 21 2.3 人机接口——键盘 222.3.1 非编码键盘 232.3.2 编码键盘 282.4 人机接口——数字显示方法 312.4.1 发光二极管LED显示 312.4.2 LCD显示接口技术 38习题 81第3章顺序控制与数字控制 833.1 顺序控制 833.1.1 顺序控制系统的类型 833.1.2 顺序控制系统的组成 853.1.3 顺序控制系统的应用领域 853.1.4 顺序控制的应用实例 863.2 数字程序控制 883.2.1 数值插补计算方法 883.2.2 逐点比较法直线插补 893.2.3 逐点比较法圆弧插补 943.2.4 步进电机工作原理 993.2.5 步进电机控制系统原理 1013.2.6 步进电机与微型机的接口及程序设计 103 3.2.7 步进电机步数及速度的计算方法 1083.2.8 步进电机的变速控制 109习题 110[1]第4章模拟量输入/输出通道 1124.1 模拟量输入通道 1124.1.1 输入信号的处理 1124.1.2 多路开关 1134.1.3 放大器 1174.1.4 采样保持器(S/H) 1194.1.5 模/数(A/D)转换器及其应用 1204.2 模拟量输出通道 1284.2.1 DAC的工作原理 1284.2.2 多路模拟量输出通道的结构形式 1304.2.3 D/A输出方式 1314.2.4 失电保护和手动/自动无扰动切换 1324.2.5 DAC的主要技术指标 1324.2.6 典型应用例子 133习题 135第5章 PID调节器的数字化实现 1375.1 PID调节器 1385.1.1 PID调节器的优点 1385.1.2 PID调节器的作用 1385.2 数字PID控制器的设计 1415.2.1 PID控制规律的离散化 1425.2.2 PID数字控制器的实现 1435.3 数字PID控制器参数的整定 1455.3.1 采样周期的选择 1455.3.2 PID控制器参数的整定 146习题 150第6章计算机控制系统的抗干扰技术 152 6.1 干扰信号的类型及其传输形式 1526.2 抗干扰技术 1536.2.1 接地技术 1546.2.2 屏蔽技术 1556.2.3 隔离技术 1566.2.4 串模干扰的'抑制 1566.2.5 共模干扰的抑制 1576.2.6 长线传输中的抗干扰问题 157[1] 6.3 电源干扰的抑制 1586.3.1 电源干扰的基本类型 1586.3.2 电源抗干扰的基本方法 1596.4 CPU软件抗干扰技术 1616.4.1 人工复位 1626.4.2 掉电保护 1626.4.3 睡眠抗干扰 1636.4.4 指令冗余 1646.4.5 软件陷阱 1646.4.6 程序运行监视系统(WATCHDOG) 167 6.5 数字信号的软件抗干扰措施 1706.5.1 数字信号的输入方法 1706.5.2 数字信号的输出方法 1716.5.3 数字滤波 172习题 176第7章工业控制微型计算机 1777.1 工业控制计算机的特点 1777.2 总线式工控机的组成结构 1787.3 常用工控总线(STD/VME/IPC工控机) 179 7.3.1 STD总线工控机 1797.3.2 MC6800/MC68000工控机 1797.3.3 IPC总线工控机 1797.4 IPC的主要外部结构形式 1807.4.1 台式IPC 1807.4.2 盘装式IPC 1817.4.3 IPC工作站 1817.4.4 插箱式IPC 1827.4.5 嵌入式IPC 1837.5 IPC总线工控机内部典型构成形式 1847.5.1 工业控制计算机的组成 1847.5.2 工业控制计算机系统的组成 1857.6 IPC总线工业控制计算机常用板卡介绍 186 7.6.1 IPC总线工业控制计算机的概念 1867.6.2 工业控制计算机I/O接口信号板卡 187 习题 192附录 ST7920GB中文字型码表 193参考文献 198。
《计算机控制技术》课程教学大纲课程代码:ABJD(M16课程中文名称:计算机控制技术课程英文名称:ComputerContro1Techno1ogy课程性质:必修课程学分数:2学分课程学时数:32学时授课对象:自动化专业本课程的前导课程:数字电子技术、模拟电子技术、电力电子技术、自动控制原理等一、课程简介该课程是自动化专业一门重要的专业必修课。
它的目的是使学生通过本课程的学习,获得计算机控制系统的组成、原理、设计等基础知识和基本应用技术。
学习掌握计算机控制系统软硬件设计的基本方法与原则。
通过本课程的学习,使学生具有计算机控制系统硬件设计、应用软件编程与系统调试的基本能力。
二、教学基本内容和要求1 .绪论课程教学内容:计算机控制技术一般概念,计算机控制系统的组成和分类,计算机控制系统的发展概况和趋势。
课程的重点、难点:计算机控制系统工作原理、组成和分类。
课程教学要求:了解计算机控制技术一般概念、计算机控制系统的发展概况和趋势。
理解计算机控制系统控制过程。
掌握计算机控制系统组成结构和分类。
2 .输入输出过程通道与接口技术课程教学内容:模拟量输入输出通道,数字量输入输出通道,人机接口技术,电机控制接口技术。
课程的重点、难点:D/A、A/D转换器接口技术和模板标准化设计,数字量输入输出通道,键盘接口技术,7段显示器接口技术,直流电机和步进电机接口技术。
课程教学要求:了解模拟量输入输出通道、数字量输入输出通道的结构形式组成。
理解D/A、A/D转换的工作原理,人机接口电路工作原理,电机接口电路工作原理等。
掌握模拟量输入输出通道设计技术,数字量输入输出通道设计技术,键盘接口技术,7段显示器接口技术,直流电机和步进电机接口技术。
3 .计算机控制基础理论课程教学内容:计算机控制系统的信号变换理论,计算机控制系统的数学描述,连续系统的离散化方法及特点。
课程的重点、难点:计算机控制系统的信号变换理论,Z变换与反Z变换的定义,连续系统的离散化方法,差分方程的求解。
第一章(绪论)作业1.1什么是计算机控制系统?工作原理是怎样的?答:(1)计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程控制的系统。
、(2)计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤:a、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。
b、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。
c、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。
1.2它由哪几部分组成?答:计算机控制系统由工业控制机和生产过程两个大部分组成。
工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机,它包括硬件和软件两部分。
生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关装置。
计算机控制系统的组成框图见书本第2页(图1.2)。
1.3 计算机控制系统的典型形式有哪些?各有什么优缺点?答:(1)操作指导控制系统优点:结构简单,控制灵活,安全。
缺点:由人工操作,速度受到限制,不能控制多个对象。
(2)直接数字控制系统(DDS)优点:实时性好,可靠性高,适应性强。
(3)监督控制系统(SCC)优点:生产过程始终处于最优工况。
(4)分散控制系统(DCS)优点:分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。
(5)现场总线控制系统(FCS)优点:与DCS相比,降低了成本,提高了可靠性。
国际标准统一后,可实现真正的开放式互联系统结构。
1.4 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。
一、实验目的1. 理解数字程序控制的基本原理和概念。
2. 掌握数字程序控制器的组成和工作过程。
3. 熟悉数字程序控制系统的设计方法和实现步骤。
4. 培养实际操作能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理数字程序控制是一种利用计算机技术对生产过程进行自动控制的系统。
它通过编制程序,实现对生产设备的自动控制,提高生产效率,降低生产成本,保证产品质量。
数字程序控制器主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入输出接口、输入输出设备等组成。
其工作原理是:CPU根据输入信号和程序指令,通过控制输出设备对生产设备进行自动控制。
三、实验内容1. 数字程序控制器硬件组成认识(1)观察数字程序控制器的外部结构,了解其组成部分,如CPU、存储器、输入输出接口、输入输出设备等。
(2)了解各部分的功能和作用。
2. 数字程序控制器软件编程(1)编写简单的程序,实现数字程序控制器的功能。
(2)调试程序,观察程序运行效果。
3. 数字程序控制系统设计(1)根据实际需求,设计数字程序控制系统。
(2)编写程序,实现控制系统功能。
(3)调试程序,观察系统运行效果。
四、实验步骤1. 硬件认识(1)观察数字程序控制器的外部结构,了解其组成部分。
(2)了解各部分的功能和作用。
2. 软件编程(1)编写程序,实现数字程序控制器的功能。
(2)调试程序,观察程序运行效果。
3. 系统设计(1)根据实际需求,设计数字程序控制系统。
(2)编写程序,实现控制系统功能。
(3)调试程序,观察系统运行效果。
五、实验结果与分析1. 硬件认识通过观察数字程序控制器的外部结构,了解了其组成部分和功能,为后续编程和系统设计奠定了基础。
2. 软件编程在软件编程过程中,掌握了数字程序控制器的编程方法,实现了数字程序控制器的功能。
在调试过程中,发现问题并及时解决,提高了编程能力。
3. 系统设计在设计数字程序控制系统时,根据实际需求,合理设计系统结构和功能。
通过编程实现控制系统功能,并调试程序,确保系统稳定运行。
计算机数字程序控制技术例加工第象限逆圆弧AB1. 引言计算机数字程序控制(CNC)技术是现代制造工业中非常重要的一项技术。
它通过将加工过程中的各种指令和参数编码进计算机程序,实现机床的自动加工。
本文以加工第象限逆圆弧AB为例,介绍了使用计算机数字程序控制技术进行加工的步骤和注意事项。
2. 加工步骤第象限逆圆弧AB的加工可以分为以下几个步骤:步骤1:确定加工工艺参数首先要确定加工工艺参数,包括切削速度、进给速度、切削深度等。
这些参数将在后续的程序编写和机床设置中使用。
步骤2:绘制零件图纸根据设计要求,绘制逆圆弧AB的零件图纸。
图纸应包括逆圆弧的起点A、终点B以及逆圆弧的半径。
步骤3:编写加工程序使用适当的CNC编程语言(如G代码)编写加工程序。
程序应包括初始设置、加工路径、切削参数等。
步骤4:导入程序到CNC机床将编写好的加工程序通过适当的方式(如U盘、网络传输)导入到CNC机床的控制系统中。
步骤5:设置机床和刀具在机床上设置工件,并安装适当的刀具。
根据加工工艺参数,调整机床和刀具的位置、速度等参数。
步骤6:加工逆圆弧AB启动CNC机床,运行导入的加工程序。
根据程序的指令,机床将自动进行加工,按照预先编写的路径切削逆圆弧AB。
3. 注意事项在进行计算机数字程序控制技术例加工第象限逆圆弧AB时,需要注意以下几点:注意事项1:加工路径选择选择合适的加工路径能够提高加工质量和效率。
在加工第象限逆圆弧AB时,可以选择圆弧插补或者线段插补的方法。
注意事项2:刀具选择和切削参数设置选择合适的刀具能够保证加工的精度和表面质量。
同时,根据材料的硬度和工艺要求,设置合适的切削速度、进给速度和切削深度等参数。
注意事项3:机床的准备工作在加工逆圆弧AB之前,需要对机床进行一些准备工作,包括机床的校准、刀具的装夹和机床的设置等。
注意事项4:程序的验证和调试在正式进行加工之前,应先进行程序的验证和调试。
可以使用仿真软件或者手动模拟程序的运行,检查加工路径和切削参数等是否正确。
数字控制技术概述
数字控制技术是一种通过数字信号来控制机器运动的自动化技术。
它基于计算机和数控机床的技术,可以将计算机程序转换为控制机器工具的指令,从而实现自动化加工。
数字控制技术的优点包括高效、精度高、重复性好、生产周期短等特点,应用广泛于各个领域。
数字控制技术的核心是数控系统。
数控系统由计算机、数控器和机床三部分组成。
计算机用来编写数控程序和控制数控系统的运行,数控器是数控系统的核心,负责将计算机编写的程序转换为机器工具的运动指令。
机床是数控系统的执行部分,根据数控器发出的指令来完成工件的加工。
数字控制技术的应用范围广泛,主要包括机械制造、电子制造、航空航天、汽车制造、医疗器械等行业。
数字控制技术的发展,推动了制造业向智能化、数字化的方向发展,对于提高生产效率和产品质量具有重要意义。
数字控制技术的发展趋势是网络化、智能化和集成化。
网络化指的是将数控系统与互联网相连接,实现远程监控和控制。
智能化是指利用先进的人工智能技术提高数控系统的智能水平,实现更高效的生产。
集成化是指集成数控系统与其他工业自动化设备,实现全面的自动化生产。
总之,数字控制技术是制造业发展的重要支撑,其应用广泛、技术不断创新,将
会为制造业的未来带来更加美好的发展前景。
第一章1. 什么是计算机控制系统? 它的工作原理是怎样的?2. 计算机控制系统由哪几部分组成? 请画出计算机控制系统的组成框图。
3. 计算机控制系统的典型型式有哪些?各有什么优缺点?4. 实时、在线方式和离线方式的含义是什么?5. 简述计算机控制系统的发展概况。
6. 讨论计算机控制系统的发展趋势。
第二章1. 什么是接口、接口技术和过程通道?2. 采用74LS244和74LS273与PC/ISA总线工业控制机接口,设计8路数字量(开关量)输入接口和8路数字量(开关量)输出接口,请画出接口电路原理图,并分别编写数字量输入和数字量输出程序。
3. 用8位A/D转换器ADC0809与PC/ISA总线工业控制机接口,实现8路模拟量采集。
请画出接口原理图,并设计出8路模拟量的数据采集程序。
4. 用12位A/D转换器AD574与PC/ISA总线工业控制机接口,实现模拟量采集。
请画出接口电路原理图,并设计出A/D转换程序。
5. 请分别画出一路有源I/V变换电路和一路无源I/V变换电路图,并分别说明各元器件的作用?6. 什么是采样过程、量化、孔径时间?7. 采样保持器的作用是什么?是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器?为什么?8. 一个8位A/D转换器,孔径时间为100μS,如果要求转换误差在A/D转换器的转换精度(0.4%)内,求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少?9. 试AD574、LF398、CD4051和PC/ISA总线工业控制机接口,设计出8路模拟量采集系统,请画出接口电路原理图,并编写相应的8路模拟量数据采集程序。
10. 采用DAC0832和PC/ISA总线工业控制机接口,请画出接口电路原理图,并编写D/A 转换程序。
11. 采用DAC1210和PC/ISA总线工业控制机接口,请画出接口电路原理图,并编写D/A 转换程序。
12. 请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路,并分别推导出输出电压与输入数字量之间的关系式。