机电系统计算机控制
华东《机电系统计算机控制》2020年春季学期在线作业(二)答卷【标准答案】
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
机电系统中的数字控制技术
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。
【DOC】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
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。
3.2机电一体化中的微型计算机系统
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。
机电系统计算机控制技术_实验指导书2017
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。
计算机控制系统及发展趋势概述
计算机控制系统及发展趋势概述
计算机控制系统是指利用计算机技术实现对机电设备、工业生产过程、交通运输等系统进行控制的一种自动化系统。
它的出现极大地提高了工业生产效率和产品质量，并且从根本上改变了人们的生产方式和生活方式。
计算机控制系统的发展可以分为五个阶段：机械控制阶段、电气控制阶段、逻辑控制阶段、数字控制阶段和智能控制阶段。
其中，数字控制阶段和智能控制阶段是目前计算机控制系统发展的主要方向。
数字控制系统是指利用数字电路实现对机电设备、工业生产过程等系统进行控制的一种自动化系统。
它具有精度高、稳定性好、误差小、适应性强等优点，能够实现高度自动化的生产控制。
智能控制系统是指利用人工智能技术实现对机电设备、工业生产过程等系统进行控制的一种自动化系统。
它具有自学习、自适应、自优化、自重构等优点，能够实现高度智能化的生产控制。
未来计算机控制系统的发展趋势是融合化和智能化。
融合化是指将各种控制技术、传感技术、网络技术等有机地融合在一起，形成一个统一、高效、可靠的控制系统；智能化是指利用人工智能技术实现对控制系统的自主学习、自适应、自优化、自重构等功能，从而实现高度智能化的生产控制。
未来计算机控制系统的发展将不仅仅是技术的革新，更是对生产方式和生活方式的变革。
- 1 -。
计算机控制技术---课件
（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
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。
计算机技术在机电一体化的应用
计算机技术在机电一体化的应用
计算机技术在机电一体化领域的应用非常广泛，以下是一些常见的应用示例：
1. 数字化控制系统：计算机技术用于开发和控制机电一体化系统，例如用于工厂自动化、机器人控制和智能交通系统等。
2. 传感器和测量技术：计算机技术与传感器技术相结合，用于实时监测和测量机电设备和系统的状态，例如温度、压力、速度等参数。
3. 自动化控制系统：计算机技术用于设计和实现机电一体化系统的自动化控制，例如自动化生产线和自动驾驶系统等。
4. 虚拟现实和增强现实技术：计算机技术用于创建虚拟现实和增强现实环境，帮助工程师和操作人员进行培训、测试和操作机电设备和系统。
5. 互联网和物联网技术：计算机技术与互联网和物联网技术相结合，实现机电设备和系统的远程监控、远程操作和远程维护。
6. 数据分析和优化技术：计算机技术用于收集、分析和优化机电设备和系统的工作数据，以提高效率、可靠性和安全性。
7. 人机交互技术：计算机技术用于设计和实现人机交互界面，使工程师和操作人员更方便地与机电设备和系统进行交互和控制。
机电一体化5.控制
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。
机电一体化中的自动控制系统设计
机电一体化中的自动控制系统设计摘要：基于时代的高发展要求和信息技术的快速进步，现阶段的机电一体化控制集成技术已发展成为具有综合价值的创新技术。
该技术在各种机电工程结构中的实际应用还需要通过多种专业技术的相互作用和协调来进一步实现。
关键词：自动控制；机电一体化；优化功能模块在机电一体化和美学一体化的设计理念指导下，机械产品设计被赋予了智能化、绿色化、人性化产品的新特征，这无疑对推动信息社会产品系列化建设的创新和可持续发展起到了更大的作用。
1机电控制系统与自动控制技术1.1机电控制系统机电控制系统主要用于使用计算机对其生产工作程序等执行的一定数量的程序设置操作。
以微机技术平台为载体，使机械设备能够根据设计建立的生产操作流程，自动形成一整套稳定的连续生产活动。
由于现代中国在机电过程控制系统开发技术领域也充分融合和应用了大量成熟优秀的西方技术电气自动化应用技术，自动网络通信技术等。
因此，由于其生产具有高度自动化控制系统的特点，特别是机电控制系统与通信技术的完美有效结合，不仅可以有效地实现对企业整个生产管理过程细节的实时、全面的自动监控，同时也意味着它可以全面实现对生产各个细节过程的动态、全面的实时控制，避免企业生产经营中可能存在的各种问题。
机电控制系统设备的安全应用和集成开发技术不仅可以全面有效地提高工作环境的效率，而且可以全面提高企业系统的经济效益规模。
目前，国内外智能机电控制系统产品的实际应用形式主要表现在以下两种形式，一种是以自动维护智能遥控系统为主，另一种是具有智能人机交互的遥控系统。
1.2自动控制技术从现代自动设备控制自动化技术的原理来看，其主要优点是在完全依赖其他自动控制设备技术和智能控制器技术的基础上，可以根据设定和计划的设备生产和操作程序直接进行全自动生产，并且在自动化设备生产控制的整个过程中基本上不需要额外的人力和协助。
目前，应用先进设备自动生产线控制技术的关键仍然是协调各生产线设备的控制。
机电一体化系统基本组成要素
机电一体化系统基本组成要素
1. 机械部件：包括传动装置、结构件、工作部件等。
2. 传感器：用于感知外界环境的物理量，并将其转化为电信号。
3. 执行器：根据控制信号完成机械动作或工作。
4. 控制器：对传感器信息进行采集、处理和判断，生成相应的控制信号。
5. 电源系统：为机电一体化系统提供电能。
6. 通信系统：用于实现机电系统与外部设备或其他系统之间的数据交换和通信。
7. 人机界面：提供人机交互的界面，如操作面板、触摸屏等。
8. 液压系统或气动系统：用于实现机电一体化系统的动力传输和执行。
9. 计算机控制系统：通过计算机软件对机电系统进行控制和管理。
10. 软件系统：包括硬件驱动和应用软件，实现对机电系统的
编程和控制。
以上是机电一体化系统的基本组成要素，具体系统的设计和组成会根据实际需求和应用场景的不同而有所差异。
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
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。
05第五章 机电一体化系统设计 工业控制计算机及其接口技术
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
ห้องสมุดไป่ตู้
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。
智慧树答案机电系统数字控制技术知到课后答案章节测试2022年
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。
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第一章 概述
1.3.4 分级计算机控制系统
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第一章 概述
1.3.5 计算机控制系统的其他分类形式 1) 程序和顺序控制：程序控制是指根据输入的指令和数据，控制生产
机械按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律而 自动完成工作的数字式自动控制。主要用于机床的自动控制。 2) 比例积分微分控制(PID控制)：目前应用最为广泛、也是广大工程 技术人员所熟悉的控制规律。 3) 最少拍控制：调节时间最短为技术指标。 4) 复杂规律的控制：充分利用计算机的强大计算、逻辑判断、中断以 及学习功能。如串级控制、前馈控制、纯滞后补偿、多变量解耦控 制以及最优、自适应、自学习控制等。 5) 智能控制。 6) 模糊控制。
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第二章 信号采样与Z变换理论基
2的信号，需要经A/D转换进行 编码，才能用计算机进行处理。
量化单位为：
q
fmax fmin 2n 1
fmax N
f min
f Lq
其中L为整数。对于余数 ( q)有两种处理方法。
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第一章 概述
控制系统按信号形式分类： 1) 连续控制系统：所有信号
均为连续信号。 2) 离散控制系统：各处均为
离散信号。 3) 采用控制系统：既有连续
信号，又有离散信号。 4) 数字控制系统：含有数字
信号——计算机控制系统
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第一章 概述
1.2.2 计算机控制系统的组成 硬件组成：控制对象、检测环节、计算机、输入输出通道、外设等 软件组成：系统软件、应用软件
具体实例：计算机外设、办公自动化设备、微细加工设备、数控机床、数控 加工中心、机器人、射压成型设备、武器系统、航空航天、航海设备、家用电子 机械、电动玩具等。
目前这些系统的共性就是：绝大多数产品含有电子计算机或微处理器。
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第一章 概述
几种典型的机电一体化系统 1) 伺服传动系统：其为一种最基本的机电控制系统。其输入为模拟或
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第一章 概述
1.3.1 计算机控制系统的分类 1) 数据采集和数据处理系统 注意：可以用于辅助建模。也就是所有计算机控制系统均有数据采集和 数据处理的功能。
1.3.2 直接数字控制系统-DDC(direct digital control)
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第一章 概述
1.3.3 监督控制系统-SCC(supervisory computer control) SCC+模拟调节系统 SCC+DDC系统
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第一章 概述
1.2 计算机控制系统
1.2.1 控制系统按信号形式的分类 计算机控制系统：含有计算机并且由计算机完成部分或全部控制功 能的控制系统。
计算机在控制系统中的应用分两个方面： 1) 离线应用：对控制系统进行分析、设计、仿真以及建模——控制系
统CAD 2) 在线应用：用计算机代替模拟控制器，使其成为控制系统的一部分。
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第二章 信号采样与Z变换理论基 础
2.2 信号采样与保持 2.2.1 采样定理
对于一个具有有限频谱的连续信号f (t)进行采样，若采样频率满足
s 2max
再通过一个理想的低通滤波器，则采样信号f *(t)能够不失真地复现
原来的连续信号f (t)。其中max为原信号f (t)有效频谱中的最高频率， s为采样频率。 在实际系统中，一般总是将采样频率s选得比2max 大得多。
数字电信号，输出或受控物理变量为机械位置或速度以及力或力矩 等。 2) 数字控制系统：根据零件编程或路径规划，由计算机生成数字形式 的指令，驱动机械运动的一种控制系统，简记为NC。当控制器由 计算机实现时，又称为计算机数控系统，简记为CNC。 3) 顺序控制系统：按照规定次序执行一组操作的控制系统。每一步动 作都是一个简单的二进制动作。 4) 过程控制系统：在机械、冶金、化工、电力以及建材等生产过程中 所采用的工业控制系统统称为过程控制系统。
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第一章 概述
1.4 计算机控制系统的一般要求 1) 稳定性 2) 精确性 3) 快速性
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第二章 信号采样与Z变换理论基 础
2.1 计算机控制系统的信号形式 1) 多数受控物理参数的连续模拟信号 2) 计算机所能处理的离散数字量 在许多实际系统中，采样器即为A/D转换器 全部工作由计算机时钟同步
F *(s)中的eTs换成z而得到F (z)，我们称之为f *(t)的z变换。 f (t)的采样信号是一个脉冲序列，表示为
f *(t) f (kT) (t kT) k 0
其中，T表示采样周期，对上式进行拉氏变换，得
F *(s) f (kT)ekTs k 0
由于eTs是s的超越函数而不是有理函数，对数学分析很不方便，因
如果要求转换误差在转换精度之内，则允许转换的正弦模拟信号的
最大频率为
0.1
f 2 10106 100 16Hz
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第二章 信号采样与Z变换理论基 础
2) 采样保持 3) 模拟量输出保持器
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第二章 信号采样与Z变换理论基
础
2.3 Z变换
2.3.1 Z变换的定义 z变换是把f (t)的采样信号f *(t)的拉氏变换F *(s)进行演变，将
截尾
舍入
0 q
0 q/2
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第二章 信号采样与Z变换理论基 础
2.2.3 孔径时间及采样保持
1) 孔径时间
令
在过零点处
U Um sin t
dU dt
Um cost
2fUm cost
U 2fUmtA/ D 例如：一个10为的A / D转换器，量化精度为0.1%，孔径时间为10s，
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第一章 概述
1.1 机电一体化系统 机电一体化系统是指在系统主功能、信息处理功能和控制功能等方面引进了
电子技术，并把机械装置、执行部件、计算机、检测与传感装置等电子设备以及 软件等有机结合而构成的系统，即机械、执行、检测与传感、信息处理、接口和 软件等部分在电子技术的支配下，以系统的观点进行结合而形成的一种新型机械 系统。