程序设计

现在我们来编制简单对象的控制软件。编制步骤区分为下列两步。

(i)用PASCAL编写程序。

(ii)把在(i)中得到的程序进行编译，展开成汇编语言，控制对象如图4.24所示。水平面上的质点(质量为m),在力“的作用下作滑动运动，质点的位置用电位器(当然也可以用编码器)测量，通过ADC输入到PCOM中。输出量通过DAC和功率放大器再输送到马达中.若对PCOM中的ADC用ior进行读数，则质点的位置可以用32位的整数形式得到，当在DAC中用32位的整数写人时，即可构成产生力的装置。

控制算法若设质点的位置为x,则运动方程式为

m元=(41)

如果改写成状态变量形式，x₁△x,x₂全t,则得到

则变成下列形式：

=Ax十Bw

若轨迹规划为

x*(t)=[xi(t)x*(x)]

则为了得到x*所需要的力*必须满足

*一Ax*+B*(4.4)

为了保证1→C时△x→0,A+BF的特征值必须具有项实部。满足这个条的F通常有无穷多个，从这些F中到底选取哪一个是一个重要问题。解决这个问题的方法之一是选择F使得评价函数具有最小值。至于如何选择评价函数，这里将不对这个问题进行讨论。在工程上，通常都是通过实际操作，根据运行误差进行抉择。总之，不管怎样，总是要从1→0时，△x→0的解中寻求正确答案，这一点是不会改变的。

(4.9)式中A十BF的特征值，可以通过下列特征方程式进行求解：

det(A十BF一λ)=0(4.10)

若对该式进行计算，则得到

(411)式的解全都具有负实部的条件是f<0,f₂<0.

根据以上讨论，可以导出下列控制规律：

控制用程序这个例子可以作为控制的一种特殊情况，它是在x*=0,u*=0,x=△x→0,#=△n的情况下编写程序的，编出的程序列于图4.25中，因为采样同隔短，所以可以作为

连续系统进行处理。这里在使用PASCAL语言时，还配备了作为标准过程的ioread,iowrite和enbint,ioread是一个接受来自以参数表示地址的10设备数据的过程。iowrite表示的过程则是把第二个参数表示的数据。送到第一个参数表示的地址的

10设各。enbint表示的过程是使中断屏蔽im为1,并进人允许中断状态，作为大范围变量，备有x1,x2,1x1,u,tintflg,errflg.在x1中存放着最新采样位置数据，在1x1中存放着比x1超前一次的采样位置数据。这里，在使用的装置中没有速度传感器。因此速度量要从x1和1x1中估计出来(逋过简单的差分),估计值放到x2中，u为控制量。tintflg表示进行定时中断时的true,与此对应，当处理全部进行完了时，变成false,errflg表示当产生某种误差时，在这个例子中，则表示对于定时中断处理尚未完全结束而再次进行定时中断时，变为true.在执行这个程序时，首先要从21—23行中变量的初始化开始。为了从第20行开始执行程序，必须将这个人口地址写成0地址，但是这项工作是由编译程序来完成的，在下面的第24行中，变成为允许中断状态，errflg为false(不产生误差),tintflg为true(存在定时中断),这时执行feedback。当im=1(允许中断),从定时器发出中断要求时，程序的执行转移到timerint这种过程。为此，产生中断时，在跳转前的表(地址1)中，timerint的入口地址必须写进去。根据写出的proc-eduretimerint和后面的interrupt,编译程序也能完成这些工作。过程timerint使tintflg为true,从而具有定时中断并且将这种状态记忆下来。此外，对于定时中断处理，当其尚未结束时，若再次发生定时中断，则此时误差的记忆也能由timerint子程序完成。

至于feedback程序，它是在第15行将质点的位置读入，在第16行估计质点的速度。计算这两个量与反馈增益的线性组合，然后在第18行中，把求得的#送进马达中。

编译程序将图4.25上的程序正文读人，并且变换成排列有序的指令。‘对于这里列举的例子，其变换结果列于图4.26和图4.27中。地址0和地址1分别是复位时和产生中断时的跳转地址，即地址25(h)和02(H)。从地址2,开始，引入程序的代码和常数，从地

址40(₃开始变成为变量区。如果把它们存人PCOM的存贮器，则图4.24中的质点在x=x=0附近成为稳定的。

图4.26经过编译程序得到的结果(左边数字为地址)

这一节讨论的程序是非常简单的程序，实际的程序要复杂得多，但是，为了掌握将机械与计算机相结合的必要知识，这个例子还是非常重要的。此外，在图4.25中25—29行那样的条件成立以前，是不会执行无意义的命令的。当计算机的功能未充分发挥时，还可以再让它作些工作。关于这个问题，将在第五章中加以说明，在那里将介绍一种并行程序设计方案。