机电系统计算机控制

《机电系统计算机控制》2020年春季学期在线作业（二）
试卷总分:100 得分:100
一、单选题 (共 15 道试题,共 75 分)
1.{图}
A.D
B.C
C.B
D.A
答案:A
2.{图}
A.D
B.C
C.B
D.A
答案:C
3.{图}
A.D
B.C
C.B
D.A
答案:D
4.线性离散系统的数学模型描述不包括：
A.脉冲传递函数
D.A
答案:B
11.{图}
A.D
B.C
C.B
D.A
答案:D
12.{图}
A.D
B.C
C.B
D.A
答案:B
13.{图}
A.D
B.C
C.B
D.A
答案:C
14.与位置式PID相比，增量式PID的优点不包括：
A.误差动作影响小
B.易于实现手动自动的无扰动切换，且切换平滑过渡
C.整定方便
D.不易产生累积误差
答案:C
C.无关、有关
D.无关、无关
答案:C
8.设计线性离散控制系统时，选择极点的位置在Z平面上必须避免： （ ）
A.尽量靠近原点
B.单位圆的右半圆内
C.单位圆外
D.与实轴的夹角要适中
答案:C
9.下列不属于PLC的工作阶段的是：
A.输出刷新
B.输入采样
C.程序执行
D.扫描
答案:D10.{图} NhomakorabeaA.DB.C
C.B
B.离散状态空间方程
C.微分方程
D.差分方程
答案:C
5.机电系统的控制机构不包括

电子科技大学网络教育课程教材总表注：打★课程为新增课件教材或新课程教材，艺术设计类教材无课件，表中教材仅作参考，表中未列艺术类课附件：全国高校网络教育公共基础课统一考试用书　出版社联系信息科学出版社：《高等数学（2007年修订版）》，ISBN：978-7-03-018883-0每册定价25.00元邮局汇款：地 址：北京东黄城根北街16号， 邮政编码：100717收款人：科学出版社销售中心银行汇款：开户行：中信银行北京中粮广场支行, 户 名：科学出版社有限责任公司, 账 号：7112610182600024615联 系 人：赵丛玉 电 话：010-********，传 真：010-********E-mail：zhouwenyu@中国财政经济出版社：《大学英语（2007年修订版）》，ISBN：978-7-5005-9859-6每册订价 36.00元邮局汇款：地 址：北京海淀阜成路甲28号新知大厦616邮政编码：100036 收款人：中国财政经济出版社教育分社银行汇款：开户行：中国银行北京航天桥支行, 户 名：中国财政经济出版社 账 号：815810653608091001联 系 人：王华莹 电 话：88190616/88190654， 传 真：88190655E-mail：wanghy@北京师范大学出版社：《大学语文（2007年修订版）》，ISBN：978-7-303-08536-1每册定价33.00元邮局汇款：地 址：北京新街口外大街19号， 邮政编码：100875收款人：北京师范大学出版社银行汇款：开户行：工商银行北京新街市支行 户 名：北京师范大学出版社账 号：0200002909004600967联 系 人：李迎娜 倪花，电 话：58802132/58804214，传 真：58800013E-mail地址：nihua02@清华大学出版社《计算机应用基础（2007年修订版）》，ISBN：978-7-302-15116-6每册定价38.00元邮局汇款：地 址：北京海淀双清路学研大厦A座517室邮政编码：100084 收款人：清华大学出版社发行部直销组银行汇款：开户行：北京银行清华园支行 户 名：清华大学出版社账 号：6001201053788-45联 系 人：刘秀文，电 话：62780549，62770175-3524，传 真：62780549E-mail：liuxw@统考用书征订单请登陆“资源中心”——教学管理中心资源下载—— “网络教育教育部统考用书术类课程教材由各学习中心辅导教师指定教材。

861　全方位数字闭环的伺服控制技术以物体的方位、位置、姿式等作为被控量，是数字控制系统中的伺服系统。

这种控制系统的根本目的就是按照系统给予的速度以及运动轨迹，任意变化跟踪目标，来实现准确的跟踪与定位的一种技术。

它需要保障系统中有充足的能量，才能推动负载输入指令，在规律的运作下，输入与输出的偏差，不得超出规定的范围。

伺服系统作为一个高性能、高技术的产品，在一些定位精度与动态响应下，可以提供灵活、准确、快速、方便的驱动，这使得它在较高的机电一体化产品中，得到广泛的应用。

其中符合数字化控制模式的数字式伺服系统，非常跟得上数字控制技术的潮流，它在调试方面广受好评，使用起来也非常简单。

最近一段时间，工控机控制技术在大部分的交流伺服系统中都广泛被采用。

为了使操作简单易学，提供友好的人机界面给操作员，因而采用工控机与下位机的通信。

同时，还采用DSP（专用数字信号处理器）与新型高速微处理器的伺服控制技术，将全方位替代以模拟为电子器件为主的伺服控制技术。

使DSP的高速运算能力得到充分发挥，增强调节功能，自动完成整个伺服系统，甚至还可以实时调节系统增益，负载跟踪其中的变化。

为了将原来的硬件伺服控制转变为软件伺服控制，实现全方位数字化的闭环伺服控制，提高系统的定位精准度与动态响应的速度，有部分驱动器具备快速傅立叶变换的功能，将设备的机械共振点测算出来，再通过陷波滤波的方式，消除机械共振。

以下就是PC 运动控制卡的闭环伺服控制系统图。

图1 全数字闭环伺服控制系统组成结构图2　先进的现代化数字伺服驱动技术传统的工业控制单元需要向信息化、数字化转变，是因为信息技术的发展。

正是由于信息技术与传统驱动技术相结合，才会出现代表它们的数字驱动技术，这将是21世纪伺服驱动领域里的关键技术之一。

同时，伺服系统中数字化的交流应用也日趋广泛，客户对伺服驱动技术的要求也越来越高，引起了试析机电系统中的数字控制技术刘军高（广州数控设备有限公司，广东 广州 510165）摘要：在这个以“科技”为主题的现代化机电控制系统中，关键领域的科学技术就取决于数控技术，它集多种高新技术为一体，其中包括了微电子与计算机技术，信息处理与自动检测、控制技术等。

第3章：机电一体化技术与系统中微型计算机控制系统及接口设计 3.1 控制系统的一般设计思路3.1.1专用与通用、硬件与软件的权衡与抉择1. 专用与通用的抉择 专用控制系统：适合于大批量生产的而且较成熟的机电一体化产品。

通用控制系统：适合还在不断改进，结构还不十分稳定的产品。

2. 硬件与软件的权衡根据经济性和可靠性的标准权衡决定。

例：分立元件组成硬件------软件 利用LSI 芯片组成电路-----软件3.1.2 控制系统的一般设计思路 设计步骤为：确定系统整体控制方案；确定控制算法；选用微型计算机；系统总体设计；软件设计等。

1、确定系统整体控制方案（1）应了解被控对象的控制要求，构思控制系统的整体方案。

（2）考虑执行元件采用何种方式。

（3）要考虑是否有特殊控制要求。

（4）考虑微机在整个控制系统中的作用，是设定计算、直接控制还是数据处理，微机应承担哪些任务，为完成这些任务，微机应具备哪些功能，需要哪些输入/输出通道、配备哪些外围设备。

（5）应初步估算其成本。

2、确定控制算法建立该系统的数学模型，确定其控制算法。

数学模型：就是系统动态特性的数学表达式。

它反映了系统输入、内部状态和输出之间的数量和逻辑关系。

控制算法：所谓计算机控制，就是按照规定的控制算法进行控制，因此，控制算法的正确与否直接影响控制系统的品质，甚至决定整个系统的成败。

例如：机床控制中常使用的逐点比较法的控制算法和数字积分法的控制算法；直线算法：a a xy yx F -= 或K x y T T ee Y X==∆∆ 圆弧算法：222R Y X F i i i -+= 或yxT T Y X =∆∆ 直接数字控制系统中常用的PID 调节的控制算法；位置数字伺服系统中常用的实现最少拍控制的控制算法；另外，还有各种最优控制的控制算法、随机控制和自适应控制的控制算法。

3、选择微型计算机 （1）较完善的中断系统 （2）足够的存储容量（3）完备的输入／输出通道和实时时钟（4）特殊要求：字长、速度、指令4、系统总体设计设计中主要考虑硬件与软件功能的分配与协调、接口设计、通道设计、操作控制台设计、可靠性设计等问题。

计算机在机电一体化中的应用
计算机在机电一体化中有广泛的应用，可以涉及到以下几个方面：
1. 控制系统：计算机可以作为机电控制系统的核心，通过搭载控制算法和传感器，实
现对机械设备、工业自动化系统等的精确控制。

例如，工业机械自动化生产线、机器
人控制系统、汽车车身焊接系统等都离不开计算机的控制。

2. 数据采集与处理：计算机可以通过连接传感器和执行器，实时采集和处理机电系统
中的各种数据，例如温度、压力、位置等，用于系统的监控、分析和优化控制。

3. 仿真模拟与优化设计：计算机可以进行机电系统的仿真模拟，通过建立系统的数学
模型，并基于该模型进行系统的仿真分析和性能优化设计。

这样可以节省成本和时间，提高系统设计的效率和优化程度。

4. 人机界面：计算机可以通过触摸屏、图形界面等方式实现与机电设备的人机交互，
方便操作者对设备进行监控和控制，提高操作的便捷性和智能化程度。

5. 数据存储与管理：计算机可以对机电系统中的数据进行存储和管理，方便后续的数
据分析与决策支持。

例如，在工业自动化生产线中，可以通过计算机对生产数据进行
实时存储，以便进行质量分析和生产效率评估。

总之，计算机在机电一体化中的应用可以大大提升机械设备的智能化程度和自动化水平，优化系统的性能和效率，提高生产的质量和安全性。

第三章 微机控制系统及接口技术
8位机有单片和多片之分，主要用于控 制和计算。 16位机功能更强、性能更好，用于比较 复杂的控制系统,可以使小型机微型化。
32位和64位机是比小型机更有竞争力的 产品。人们把这些产品称为超级微机。它具大 提高了软件的生产效率。
第三章 微机控制系统及接口技术
第三章 微机控制系统及接口技术
在单板机的印制电路板上装有一个 十六进制的小键盘和数字显示器,可完 成一些简单的数据处理和编辑功能。 用单板机实现机电产品的机电一体 化成本低，在机械设备的简易数控、检 测设备、工业机器人的控制等领域中得 到广泛应用。
第三章 微机控制系统及接口技术
3) 微型计算机系统
根据需要，将微型计算机、ROM、RAM、 I/O接口电路、电源等组装在不同的印制电路 板上， 然后组装在一个机箱内，再配上键盘、 CRT显示器、打印机、硬盘和软盘驱动器等多 种外围设备和足够的系统软件,就构成了一个 完整的微机系统。
第三章 微机控制系统及接口技术
(2)按微处理机位数分类
按微处理机位数可将微型计算机分为 位片、4位、8位、16位、32位和64位等机 种。所谓位数是指微处理机并行处理的数 据位数，即可同时传送数据的总线宽度。 4位机目前多做成单片机。即把微处理 机、1~2KB的ROM、64~128KB的RAM、I/O接 口做在一个芯片上，主要用于单机控制、 仪器仪表、家用电器、游戏机等中。
第三章 微机控制系统及接口技术
2)操作系统 所谓操作系统(OS-Operating System)，就 是计算机系统的管理程序库。它是用于提高计 算机利用率、方便用户使用计算机及提高计算 机响应速度而配备的一种软件 。操作系统可以 看成是用户与计算机的接口，用户通过它而使 用计算机。它属于在数据处理监控程序控制之 下工作的一组基本程序，或者是用于计算机管 理程序操作及处理操作的一组服务程序集合。

1.4 计算机控制系统的一般要求 稳定性 精确性 快速性
1.4 计算机控制系统的一般要求
性能指标（performance specification）
（1）被控对象的最高运行加速度 （2）被控对象的最高运行速度 （3）最低平滑速度
T N .m Pw nrad / s
9.55
Pw nrpm
稳定判据之三： 双线性变换 bode图
稳定裕度（幅值裕度，相位裕度）
0
w0
w
-180°
w
在相角 1800时，如果20 lg G ( s) 0，即G ( jw) 1, 这时开环传递函数G ( s)
U 0 (s) 1, 系统的输出为收敛的。 U i ( s)
1.4 计算机控制系统的一般要求
2 信号采样与Z变换
•计算机控制系统的信号形式 •信号采样与保持 采样信号、采样定理、量化与量化误差、孔径时间、零阶采样保持器 • Z变换 Z变换与差分方程、Z变换定义、性质、常用定理、 方法、 Z反变换的方法、求 解差分方程
课程内容
3 计算机控制系统分析
•脉冲传递函数 开环系统脉冲传递函数、闭环系统脉冲传递函数 • 计算机控制系统性能分析 稳定性分析 、稳态误差分析、动态响应分析
机电系统的计算机控制
（28学时 学位课）
主讲：陈维山，董惠娟
教材：机电系统计算机控制 陈维山 赵杰 编著 哈尔滨工业大学出版社
课程基础
1.机电系统参数及动力学基础
performance-dependent mechanical factors: 驱动力、驱动力矩、负载、摩擦力、 摩擦力矩、间隙、刚性、惯性、共振频率、传动比对控制系统的影响，如摩擦对 系统的稳态误差的影响、对系统的稳定性、快速性等动态性能的影响。

机电系统计算机控制课程实验指导书电子科技大学机械电子工程学院目录实验一、采样控制实验 (3)实验二二阶PID控制 (10)实验三最少拍控制系统 (17)1.自控/计控原理实验机介绍信号源模块如图1所示，斜坡、阶跃、正弦和矩形波由插孔OUT1输出，非线性、微分脉冲和正弦波由插孔OUT2输出，该模块可同时发生两种不同类型信号，信号源参数（如幅度、频率、宽度、斜率、扰动等）在电脑上模拟示波器软件界面上由用户设置（每个实验范例都有其默认值），如图6中红框所示。

图1 信号源模块图2 基准电源模块和数据采集模块图2中是实验箱的基准电源模块和数据采集模块。

数据采集模块为虚拟示波器采集信号，虚拟示波器有四个信号输入通道，可将需要观察的波形接入任意一个输入口，就可通过软件观察到波形。

需要特别注意的地方是：虚拟示波器会限幅，只能显示+5V～-5V之间的波形，超出该范围的信号则对应输出为+5V或-5V。

图3 频率特性测试模块图4 控制器模块图5 运算放大器模块图3中式频率特性测试模块，插孔ADIN为测试信号输入，将系统的输出信号接入该插孔。

图4中是控制器模块，插孔AOUT1和AOUT2为信号输出孔，输出的是采样控制或PID控制信号。

图5是运算放大器模块，该模块有多个电阻可选。

插孔H1、H2和IN为运放的输入端。

插孔IN直接接入运放反相输入端，未接任何电阻；插孔H2通过固定电阻后接入运放反相输入端；插孔H1有多个电阻可选，白色的连线相当于电路线，两个连在一起的黑色排针是断开的；确定使用哪一个阻值的电阻后，用短解套连接该电阻左边的排针即可。

通过短解套可选用不同阻值的电阻，不同电容值的电容，就可控制增益和时间常数。

双击桌面图标打开软件，出现实验机实验项目选择界面如图6所示，点击蓝色框中串口右边的下拉按钮，如右图所示，若出现其他串口，则选择其中的任一串口（如果没有其他串口，则不用修改），则会出现通讯成功的界面，如图7所示。

图6实验机实验项目选择界面图7通讯成功界面②打开系统颜色设置按钮，如图6中红色框中的按钮，将坐标轴、背景色、测量文字和测量线改成下图中的颜色，如图8所示，然后点击确定键。

机电系统计算机控制复习题Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT《机电系统计算机控制》综合复习资料一、 单项选择题1、计算机控制系统中研究线性系统的重要工具是： （ ）(A) 传递函数 (B) 脉冲传递函数 (C) 脉冲响应函数 (D) 微分方程2、已知()(1)/(1)()aT aT F z e z z z e --=---, a 为常数，T 为采样周期，求()f kT （ ）(A) 1akT e -+ (B) 1akT e -- (C) akT e - (D) 13、两个连续环节1()G s 和2()G s 串联，若两者中间有采样器则其开环脉冲传递函数为（ ）(A) 12()()G z G z + (B) 12()G G z (C) 12()()G z G z - (D)12()()G z G z4、求）（t )t (f δ=的Z 变换z F （）为： （ ） (A) 1 (B) 0 (C) 1z-1 (D) aT 1 z-e -5、由Z 变换的滞后性质可以得到： （ ）(A) [()]()n Z f k n T Z F Z -= (B) [()]()Z f k n T nF Z -=(C) [()]()n Z f k n T Z F Z -+= (D) )(])([Z F Z T n k f Z n -=-6、已知函数s F a （）＝s(s+a)，则s F （）对应的Z 变换z F （）为： （ ） (A)aT z z z-1z-e -- (B) aT 1z z-1z-e-- (C) aT z 1z-1z-e -- (D) aT 11z-1z-e -- 7、51系列单片机串行通信的方式选择、接收和发送控制以及串行口的状态标志均可由专用寄存器_______控制和指示。

( )(A) PCON (B) SCON (C) TCON (D) TMOD8、与梯形图相对应的助记符是。

（4）计算机控制系统的监控过程步骤
a.实时数据采集--对来自测量变送器的被控量的
瞬时值进行采集和输入 ；
b.实时数据处理--对采集到的被控量进行分析、
比较和处理，按一定的控制规 律运算，进行控制决策；
c.实时输出控制--根据控制决策，适时地对执行
器发出控制信号，完成监控任 务；
1.1.2


（2）开环控制系统
r
给定值 控制器
u
控制作用
执行器
q
操纵变量
被控对象
y
被控量
(b) 开环控制系统
开环控制系统--不同于闭环系统，它不需要被
控对象的测量反馈信号，控制器直接根据给定值驱动 执行器去控制被控对象，所以这种信号的传递是单方 向的。环控制系统不能自动消除被控量与给定值之间 的偏差，其控制性能不如闭环系统。
Y（nT）
t : 时间 T : 控制周期 n : 整数 U（t） 、 Y（t） : 连续信号 U（nT） 、 Y（nT） : 离散信号
3
1.2 自动控制系统

基本概念 基本部件 组成结构 分类
1.2.1 自动控制系统的构成
（通过 2 个例子来了解自动控制系统）
例1：电机调速系统
设定值
C
R
比较
X
放大
H
用水
水槽
控制目标：水位 H 比较算法： X = R – C 运动及控制过程：用水量增加 ===> 水位下降 ===> 测量值 C 减小 ===> 给定值 R 不变时则 X 增加 ===> X 经放大驱动阀门开度增加 ===> 给水增加 ===> 水位回升 ===> ……

机电一体化系统中的智能控制技术分析曾会军发布时间：2023-07-16T05:15:28.307Z 来源：《科技新时代》2023年9期作者：曾会军[导读] 我国工业化发展进程在时代变化下不断推进，通过不断学习、借鉴世界先进科学技术，我国加强了自我创新能力，进而在工业制造领域应用较多先进科学技术，而智能控制技术作为重要技术之一，在推进我国工业化发展过程中发挥了重要作用。

以往的机电控制技术已难以满足工业化时代发展需求，使得智能控制技术成为时代新宠儿，是工业发展中非常关键的动力，该技术的应用可以进一步优化机电控制系统，发挥其最大效用。

身份证号：61032219800515xxxx 摘要：我国工业化发展进程在时代变化下不断推进，通过不断学习、借鉴世界先进科学技术，我国加强了自我创新能力，进而在工业制造领域应用较多先进科学技术，而智能控制技术作为重要技术之一，在推进我国工业化发展过程中发挥了重要作用。

以往的机电控制技术已难以满足工业化时代发展需求，使得智能控制技术成为时代新宠儿，是工业发展中非常关键的动力，该技术的应用可以进一步优化机电控制系统，发挥其最大效用。

关键词：机电一体化系统；智能控制技术；策略1智能控制技术及其特点智能控制技术是运用人工智能、计算机等先进技术，采用科学的方式处理相关知识和信息，同时在生产过程中可以将相应的技术应用其中，从而构建成一种新型控制系统。

智能控制技术不仅融合了多个学科，也应用了大量研究成果，促使生产制造领域获得进一步升级。

在智能控制系统的应用下，可以充分利用过往数据，与传统机电控制系统相比，在控制任务和控制目的方面更加复杂多样化，达到不断改善、升级、优化控制结构、控制体系的目的，进一步提升系统控制精准性、稳定性，有效提高生产率，进而不断推进企业工业化进程的发展。

以往机电控制技术一般位于控制系统工作底层，其主要作用是针对一些重复的工作，引入相关机械设备替代人工，进一步提高生产效率。

• H(z)的零点表达式中，包含G(z)在z平面单位圆外或单位圆上
的所有零点。
系统的准确性定对H(z)的要求：
p He ( z) ( z 1) p F ( z) (1 z 1）F ( z 1 )
pm
系统的快速性对闭环系统的要求
p He ( z) ( z 1) p F ( z) (1 z 1）F ( z 1 ) p尽可能小
如果m>n，则 e(k n m) ek n m 为未来时刻的状态，则就要求D(z) 具有超前性质，这是不可能的。
t=kT
(k-1)T kT (k+1)T
结论：
U ( z ) b0 z ( nm) b1 z ( nm1) bm1 z ( n1) bm z n D( z) E( z) 1 a1 z 1 an1 z ( n1) an z n
即若对象G(z)的分母比分子高d阶，则闭环传递函数H(z) 也必须至少有分母比分子高d阶。 或：若对象G(z)有d拍延时，则H(z)也必须至少有d拍延 时。
2）由系统的稳定性确定H(z)
系统稳定性的条件：特征方程的根应在单位圆内。
B( z ) G( z) A( z )
D( z )
设
解析设计法步骤：
根据控制系统的性能指标要求及其他约束条件，确定
出所需要的闭环脉冲传递函数H(z)。 根据式
1 H ( z) H ( z) D( z ) ,确定计算机 G( z ) 1 H ( z ) G( z ) H e ( z )
控制器的脉冲传递函数D(z) 。 根据D(z)编制控制算法程序。
F (z)
1 1 是 z 的有限多项式，不含有 (1 z ) 因子，

二、PLC的品牌产品 三 菱： FX1S、FX1N、FX2N、Q、A系列
日 立： E、EC、EM、EMII、H、EH-150、MICRO-EH系列
东 芝： 富 士： EX20 EX40系列 NB、NJ、NS、SPB系列
松 下： FP0、FP1、FP2、FP2SH、FP3、FPM、FPC、FP5、
FP10、FP10S、 FP10SH系列 欧姆龙： CPM1A、CPM2A、C200H、CQM1、CQM1A、
指令。 3.计数控制
PLC具有计数控制功能。它为用户提供若干个计数器并设置了记数指令。
三、PLC控制技术概述
4. A/D、D/A转换
大多数可编程序控制器还具有摸/数（A/D）和数/摸（D/A）转换功能， 能完成对模拟量的检测与控制。
5. 定位控制
6. 通信与联网
7. 数据处理功能
三、PLC控制技术概述
5、掌握PLC编程指令及PLC控制的系统设计方法
• 目标：学完本课程达到懂原理、会分析、能维护、会简单设计的目标
二、机电传动概况
定义：机电传动（又称电力传动或电力拖动）是指以电动机为原动机 驱动生产机械的系统之总称，它的目的是将电能转变为机械能，实现 生产机械的启动、停止、速度调节，完成各种生产工艺过程的要求。 内容：包括拖动生产机械的电动机及控制电动机的一整套控制系统两
三、PLC控制技术概述
三、主要功能 1.逻辑控制 PLC具有逻辑运算功能，它设置有“与”、“或“、“非”等逻辑运 算指令，能够描述继电器触点的串联、并联、串并联、并串联等各种连接。 因此它可以代替继电器进行组合逻辑和顺序逻辑控制。 2. 定时控制
PLC具有定时控制功能。它为用户提供若干个定时器并设置了定时
二、机电传动概况

5控制系统序：计算机基础知识一、计算机常识（1）数字化编码数值、文字、符号、语音、图形、图像等统称数据，在计算机内部，都必须用数字化编码的形式被存储、加工和传送。

数字化编码的二要素:① 少量、简单的基本符号 ② 一定的组合规则用数字化编码以表示大量复杂多样的信息有计算机内部只使用两个基本点符号：１和０，符号个数最少，物理上容易实现，并与二值逻辑的真和假两个值对应，比较简单，且用二进制码表示数值数据运算规则简单。

（2）常用进位计数制及其相互转换•十进制数： 0～9 逢十进位 •二进制数： 0～1 逢二进位例：1101.101B 以B 结尾，表示二进制数 •十六进制数：0～9，A ～F 逢十六进位 例：0BF4H 以H 结尾，表示十六进制数表5-1 二进制、十进制和十六进制数之间的关系F H1111 B15E H 1110 B 14 D H 1101 B 13 C H 1100 B 12 B H 1011 B 11 A H 1010 B 10 9 H 1001 B 9 8 H 1000 B 8 7 H 0111 B 7 6 H 0110 B 6 5 H 0101 B 5 4 H 0100 B 4 3 H 0011 B 3 2 H 0010 B 2 1 H 0001 B 1 0 H 0000 B 0 十六进制数二进制数 十进制数①十进制转二进制方法：整数部分除2取余，除尽为止，从后往前取值即为转换结果；小数部分乘2取整，求得位数满足要求为止，从前往后取值即为转换结果。

②从二进制数求其十进制的值，逐位码权累加求和。

③从二到十六进制转换方法：从小数点向左右四位一分组（1001 1100 . 01)2 = ( 9C . 4 )160100说明：整数部分不足位数对转换无影响，小数部分不足位数要补零凑足，否则出错。

（3）逻辑型数据逻辑型数据只有两个值：真和假，正好可以用二进制码的两个符号分别表示，例如1表示真，0表示假，不必使用另外的编码规则。

第3章机电一体化技术与系统中微型计算机控制系统及接口技术机电一体化技术与系统的快速发展为各行各业带来了很多便利和创新。

在机电一体化技术与系统中，微型计算机控制系统及其接口技术起着至关重要的作用。

本文将介绍微型计算机控制系统的基本原理，以及其在机电一体化系统中的应用。

一、微型计算机控制系统的基本原理微型计算机控制系统是指借助微型计算机进行控制，其基本原理是将输入信号转换为数字信号，通过计算机的运算处理，再将输出信号转换为控制信号。

微型计算机控制系统通常由四个主要部分组成：输入设备、中央处理器、存储器和输出设备。

输入设备用于将外部信号转换为计算机可以识别的数字信号。

常见的输入设备包括传感器、编码器等，通过检测物理量的变化并将其转换为电信号，再经过模数转换装置将电信号转换为数字信号。

中央处理器是微型计算机控制系统的核心部分，它接收输入信号并进行运算处理。

中央处理器通常由控制单元和算术逻辑单元组成，控制单元用于控制程序的执行流程，算术逻辑单元用于执行各种算术和逻辑运算。

存储器主要用于存储程序和数据。

微型计算机控制系统的程序是预先编写好的指令序列，用于控制系统的运行。

数据则是控制系统运行过程中所需的各种参数和状态信息。

输出设备用于将计算机处理后的数字信号转换为控制信号，进而控制执行器的运动。

常见的输出设备包括电机、液压缸等，通过控制信号的输出来实现对执行器运动的控制。

二、微型计算机控制系统在机电一体化系统中的应用微型计算机控制系统在机电一体化系统中有着广泛的应用。

以下是几个典型的应用案例：1. 自动化生产线控制系统：在自动化生产线上，微型计算机控制系统可以集成各种传感器和执行器，通过对传感器信号的检测和处理，自动控制执行器的动作，从而实现生产线的自动化控制。

2. 机器人控制系统：微型计算机控制系统在机器人控制中起着核心作用。

通过对机器人传感器信号的检测和处理，结合预先编写的控制程序，可以实现对机器人的精确控制，使机器人能够完成各种复杂的任务。

第五章 工业控制计算机及其接口技术
• 2. 拨盘输入接口
拨盘内部有一可转动圆盘， 具有“0～9”十个位置，可以通 过前面两个“+、-”按钮进行位 置选择，对应每个位置，前面 窗口有数字提示，拨盘后面有 五根引出线，分别定义为 A、 1、2、4、8。当拨盘在不同位 置时，1、2、4、8线的通断关 系如下表所示。
第五章 工业控制计算机及其接口技术
• 软件消抖是在检测到开关状态后，延时一段时 间再进行检测，若两次检测到的开关状态相同 则认为有效。延时时间应大于抖动时间。 • 硬件消抖常采用下图所示电路。
第五章 工业控制计算机及其接口技术
• 2. 拨盘输入接口
(1).BCD 码拨盘结构 拨盘种类很多，作为人机 接口使用最方便的是十进制 输入、BCD码输出的BCD码 拨盘，其结构如右图所示。
第五章 工业控制计算机及其接口技术
二、信息采集接口
1.常用数据采集的结构形式 2.常用的A/D转换器
第五章 工业控制计算机及其接口技术
二、信息采集接口
1.常用数据采集的结构形式
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多路A/D通道。每个信号源检测的信号都有各自独立的 采集通道，该结构形式使用了较多数量的采样-保持器、 A/D转换器，成本高，但转换速度高。
输入接口 • 1. 开关输入接口 • 对于一些二值型控制命 令和参数，常采用简单的 开关作为输入设备。
第五章 工业控制计算机及其接口技术
• 控制微机通过 I/O 口或扩展 I/O 口对开关点电位 进行检测，从而判断开关的状态。由于这类开关 都是机械开关，机械触点的弹性作用使开关在闭 合及断开瞬间产生抖动，造成开关点点电位产生 一系列脉冲，电压抖动时间的长短，与机械特性 有关，一般为 5～10ms。按钮的稳定闭合期由 操作员的按键动作决定，一般在几百微秒至几秒 之间。所以，在进行接口设计时需要采取软件或 硬件措施进行消抖处理。

第一章1.数字控制系统的实时性与（）有关。

答案:其它选项都有2.计算机只承担数据的采集和处理工作，而不直接参与控制的系统是（）。

答案:数据处理系统3.直接数字控制系统包含多台计算机，能够实现多级控制。

（）答案:错4.理想采样开关的闭合时间趋近于0。

（）答案:对5.当采样频率小于信号最高频率2倍时会出现混频现象。

（）答案:对6.工程上常用的信号重构方法是（）。

答案:零阶保持器第二章1.质量弹簧阻尼系统的数学模型为（）。

答案: ;2.系统辨识的三大要素是（）。

答案:模型类;等价原则;输入输出数据3.已知差分方程，设，其单位速度输入下的对应时刻输出值正确的是（）。

答案: ;4.z变换性质中，能够反映时域信号与频域表达式之间关系的有（）。

答案:初值定理5.z反变换能够得到采样点间的连续函数信息。

（）答案:错6.若，，则二者串联得到的系统z传递函数为。

（）答案:错7.已知系统如图所示：系统的闭环误差传递函数为（）。

答案:8.的初值和终值是（）。

答案:0，∞9.系统的单位速度误差为（）。

答案:010.若线性离散系统的特征方程为，则系统是稳定的。

（）答案:对第三章1.若某控制器为，采用脉冲不变法求数字控制器为（）。

答案:2.模拟化设计中，采样周期T应该选______一些，T越大，离散化的D(z)与连续控制器D(s）的差异越_______。

（）答案:小，大3.双线性变换法的变换关系为。

（）答案:错4.零极点匹配法设计时，需按照和增益相同确定增益系数k。

（）答案:对5.若某控制器为，T=0.1s，采用双线性变换法求数字控制器为（）。

答案:6.PID控制器中积分项的作用是（）。

答案:消除稳态误差7.PD控制器指（）控制器。

答案:比例微分8.比例控制能够迅速反应误差，从而减小误差，最终消除误差。

（）答案:错9.保持器等效法变换后，D（z）的单位脉冲响应在采样点时刻与D（s）相同。

（）答案:错10.为了减小稳态误差，直流电机速度闭环控制应采用比例积分控制器。