同时，输出,输出,故也输出,使必定输出，也不会产生计数信号。在变化的情况下，当莫尔条纹上移时，则必有相同，不同。这时，输出，输出,使输出。因此,输出,输出输出的上升沿使位加减同步计数器进行加法计数。当莫尔条纹下移时，必有不同，相同。这时输出，输出，使输出。因此，输出，输出。输出的上升沿使位加减同步计数器进行减法计数。位置计数电路由片串联组成，形成位计数器。是位加减计数器，加法计数时，计数信号由端输入，进位信号从端输出减法计数时，计数信号由端输入，借位信号从端输出。可以预置数据，预置数据从输入，接收预置数据的脉冲信号从端输入。当时，接收输入的数据。是清端，时清。在预置和计数时，要求。在图中，个的端连在起，通过电阻接，并经电容接地。所以，爱接通电源的瞬间有使接收输入的数据，即清。然后，的内容由和端的计数脉冲信号确定。单片机通过口接收输出的位数据，从而得到光栅的现行位置。位移传感器部分的设计转换器的选择由于单片机只能处理数字量,而系统所涉及的信号有数字量也有模拟量,就要进行模拟量向数字量或者数字量向模拟量的转换，这就需要解决单片机与和的接口问题。转换器接口转换器用以实现模拟量向数字量的转换。按转换原理可分为四种计数式双积分式逐层逼近式及并行转换器。逐层逼近式转换器是种速度较快，精度较高的转换器，其转换时间大约在几微秒到几百微秒之间。典型转换器芯片简介是位逐层逼近式转换器。带个模拟量输入通道，有通道地址译码锁存器，输出带三态数据所存器。启动信号为脉冲启动方式，最大可调误差为。内部设有时钟电路，故时钟需由外部输入，的允许范围为，典型值为。每通道的转换需个时钟脉冲，大约。芯片引脚如图所示图引脚示意图引脚功能介绍如下路输入通道的模拟量输入端口。位数字量输出端口。，为启动控制输入端口，为地址锁存控制信号端口。这两个信号连在起，当输入个正脉冲，便立即启动模数转换。，为转换结束信号脉冲输出端口，为输出允许控制端口。这两个信号亦可连在起表示转换结束。端的电平由低变高，打开三态输出琐存器，将转换的结果的数字量输出到数字总线上。,和为参考电压输入端，为主电源输入端，为接地端。路模拟开关的位地址选通输入端，其对应关系如表所示表地址码与输入通道的对应关系地址码对应的输入通道与的接口电路与的硬件接口有三种方式查询方式中断方式和等待延时。其中查询和中断方式是最常用的接口方式。查询方式在编程时，，给出被选择的模拟通道的地址执行条输出指令，启动转换执行条输入指令，读取转换结果。将作为个外部扩展的并行口，直接由的和脉冲进行启动。因而其端口地址为。用中断方式读取转换结果的数字量，模拟量输入通道选择端分别与的直接相连，有的提供。该系统所采用的为中断方式接口，与的硬件接口如附图所示。其读取通道转换后的数字量程序段如下设置为边沿触发开中断端口地址送选择通道输入启动输入端口地址送读取的转换结果存入单元启动，通道输入并转换返回压力传感器与单片机的接口设计压力传感器与单片机的接口电路包含偏置电路和放大电路。如图所示图压力传感器的应用电路这是个典型的压力传感器与单片机的接口电路图。运放构成恒流源，运放和构成仪用放大电路。传感器需要的偏置电流，可调整电位器设定这电流，并通过运放提供。传感器输出阻抗为己。，而输入放大器的阻抗为几十，因此使用上毫无问题。这传感器没有零点调整部分，要外接调零电路，可由调零。系统的控制算法控制原理在模拟控制系统中最常见的控制规律是控制。常规控制系统原理框图如图所示，系统由模拟控制器和被控对象组成。图模拟控制系统的原理框图是种线性控制器，它根据给定值与实际输出构成偏差。积分被控对象比例微分将偏差比例积分和微分通过定的线性组合构成控制量对被控制对象进行控制。它的控制规律为式中为比例系数为积分时间常数为微分时间常数也可以将写为下面的形式式中为积分系数为微分系数控制器各矫正环节的作用如下比例环节及时成比例的反映控制系统的偏差信号，偏差旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差。比例作用大，可以加速调节，减少误差，但是过大的比例会使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。积分环节主要用于消除静态误差，提高系统的无差度也就是消除静差。积分作用的强弱取决于积分时间常数，越大，积分作用就会越弱，反之则越强。家入积分环节会使系统稳定性下降，动态响应变慢，因此选择参数的时候，要在积分比例和微分之间形成种平衡。微分环节能够反映偏差信号的变化趋势变化速度，并能在偏差信号变得太大之前，在系统中引入个有效的早期修正信号从而加快系统的动作速度，减少调节时间。由此可见，微分控制实质上是种预见型的控制。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择适当的情况下，可以减少超调和调整时间但是微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的微分调节，对系统干扰性有方面影响。另外，微分反映的是变化率，如果输入没有变化，那么微分作用的输出就是零，因此它不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合。数字控制算法由于计算机处理的是数字量，所以相应的在计算机控制系统中，使用的是数字控制器。数字控制算法通常分为位置控制算法和增量控制算法。位置式控制算法将式和式进行离散化处理，就可以得到离散的表达式或者式中为采样时间为采样序号为第次采样时刻的计算机输出值为第次采样时刻的输入的偏差值为第次采样时刻的输入的偏差值。位置式控制算法的缺点是每次都和过去的状态有关，计算时要对进行累加，计算机运算工作量大。而且因为计算机的输出对应的是执行机构的实际位置，如果计算机出现故障，的变化幅参数的设置和模型保存等主要步骤。建模方法如下第步，在窗口中，利用菜单的选项，创建个新的模型窗口。第二步，将所需要的模块方框图拖入模型窗口。第三步，调整模块输入端口的个数第四步，按信息流动的顺序将上述功能模块连接起来得到所需要的模型接着，分别设置每个功能块的参数最后，可以将其保存为文件。用进行系统仿真与分析建立或打开了个系统的模型后，就可以对系统进行仿真了。启动个仿真，有两种选择的方法。种是在菜单中选择命令，这种方法简便，特别是在创建或调试个系统时，非常方便。另种是在窗口种键入仿真命令与分析命令，可以让用户方便观察改变模块或积分参数变化的结果。下面是用第种方法对本文的系统进行仿真。根据给定的传递函数经过分析可以的出上述函数由惯性环节和纯滞后环节组成。建立控制系统模型按照控制系统的物理与数学模型建立系统模型。在建立系统模型之前，首先给出建立系统模型所需要的系统模块，如下多述模块库中的模块作为阶跃信号输入。模块库中的模块产生单位延迟。模块库中的模块作为信号增益。模块库中的模块对输入求和或差。模块库中的模块对线性连续系统的传递函数的描述。模块库中的模块对输入信号进行可变时间的延迟。模块库中的模块为信号显示器。建立系统的模型，如图所示图控制系统模型系统模块参数设置与仿真参数设置阶跃信号输入模块单位延迟模块对输入信号进行可变时间延迟的模块设置为默认值线性连续系统传递函数为给定函数，信号增益模块为参数调节模块，具体参数调节方法如下过程控制系统的控制质量取决于组成该系统的各个环节的特性和系统的结构。个系统通常由广义过程和控制器两部分组成，如果控制方案已经确定，那么过程个通道的静态和动态特性就已经确定，这样，系统的控制质量就取决于卡器各个参数的设置。控制器参数的整定是指决定控制器的比例度积分时间常数和微分时间常数的具体数值。整定的实质就是通过改变控制齐的参数，使其特性和过程特性相匹配，以改善系统的动态和静态性能，取得满意的控制效果。整定控制器参数的方法很多，归纳起来可分为两大类，即理论计算整定法和工程整定法。但是从前面的章节已经知道，工业过程的特性往往比较复杂，不论是机理分析法还是实验法都很难的出系统的数学模型，而且加上理论整定参数计算繁琐工作量大可靠性不高。与其相比较而言，工程整定法不需要预先知道系统的数学模型，直接在过程控制系统中现场进行整定，其方法简单计算简便易于掌握虽然也是种近似的方法，所得整定参数也不定为最佳，但是相当实用，因此在这里使用工程整定法。工程整定的方法又有很多，通常有经验法衰减曲线法临界比例法和响应曲线法等等。本文采用的是经验法中的现场试凑法。根据控制器的参数对系统性能的影响为理论依据，按照先比例再积分最后微分的顺序将控制器参数逐个进行反复的凑试，知道获得满意的控制效果。具体步骤如下积分器时间∞，微分时间。将系统投入运行。整定比例度。如果曲线振荡频繁，则加大比例度如果曲线超调大，且趋于非周期过程，则减小比例度。引入积分作用此时应该将上述比例度加大倍。将由大到小进行整定。如果曲线波动较大，则应该增大积分时间如果曲线偏离设定值后长时间回不来，则需要见效，以求得较好的过渡过程曲线。引入微分作用，将设置，并且由小到大进行调整。如果曲线超调大而衰减慢，则增大如果曲线振荡厉害，则需要减小。观察曲线，再适当调节和，反复调试直到求得满意的实际曲线为止。系统仿真与分析在对系统模块参数与系统仿真参数进行设置之后，对系统进行仿真和分析。为了对控制器的作用有个直观的认识，这里使用两组不同的控制参数对系统进行仿真，其结果如图所示。参数参数图模拟系统和仿真结果从而可以知道，对于控制器而言，增加微分控制器参数可以减小系统的超调量，缩短系统调节时间增加积分控制参数可以增加系统超调量，延长系统调节时间而增加比例控制参数值可以缩短系统调节时间。经过分析可以得出如果控制量大的话，那么千斤顶运动