微型计算机控制系统课后习题

1.1什么是计算机控制系统？它由哪几个部分组成？1.2计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？1.3实时、在线方式和离线方式的含义是什么？1.4工业控制机的哪几个部分组成？各部分的主要作用是什么？工业控制机的特点有哪些？1.5什么是总线、内部总线和外部总线？1.6PC总线和STD总线各引线的排列和含义是怎样的？1.7RS-232C和IEEE-488总线各引线的排列和含义是怎样的？2.1什么是接口、接口技术和过程通道？2.2采用74LS244和74LS273与PC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，并分别编写数字输入和数字输出程序。2.3采用8位A/D转换器ADC0809通过8255A与PC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。2.4用12位A/D转换器AD574通过8255A与PC总线工业控制机接口，实现模拟量采集。请画出接口原理图，并设计出A/D转换程序。2.5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？2.6什么是采样过程、量化、孔径时间？2.7采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟器输入通道中都需要采样保持器？为什么？2.8一个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，求允许转换的正选波模拟信号的最大频率是多少？2.9试用8255A、AD574、LF398、CD4051和PC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路模拟量的数据采集程序。2.10采用DAC0832和PC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。2.11采用DAC1210和PC总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A转化程序。2.12请分别画出D/A转化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。2.13采用DAC0832、运算放大器、CD4051等元器件与PC总线工业控制机接口，设计8路模拟量采集。请画出接口原理图，并编写出8路模拟量的数据采集程序。2.14什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？2.15MAX1232有哪些主要功能？2.16计算机控制系统中有哪几种地线？请画出回流法地线和一点接地示意图。3.1什么是数字程序控制？数字程序控制有哪几种方式？3.2什么是逐点比较插补法？直线插补计算过程和圆弧插补计算过程各有哪几个步骤？3.3试用汇编语言写下列各插补计算程序（１）第一象限直线插补程序（２）第一象限里插补程序4.1数字控制器的连续化设计步骤是什么？4.2某系统的连续控制器设计为试用双线性变换法、前向差分法、后向差分法分别求取数字控制器D(s),并分别给出三种方法对应的递推控制算法。4.3什么是数字PID位置型控制算法和增量型控制算法？试比较他们的优缺点。4.4已知模拟调节器的传递函数为试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算法，设采用周期T=0.2s。并编写出相应的汇编语言程序。4.5什么叫积分饱和？它是怎样引起的？如何消除？4.6采样周期的选择需要考虑哪些因素？4.7试叙述试凑法、扩充临界比例度法、扩充响应曲线法整定PID参数的步骤。4.8数字控制器的离散化设计步骤是什么？4.9已知被控制对象的传递函数为采样周期T=1s,采用零阶保持器。要求：（１）针对单位速度输入信号设计最少拍无纹波系统的D(z),并计算输出响应y(k),控制信号u(k)和误差e(k)序列，画出他们对时间变化的波形。（２）针对单位阶跃输入信号设计最少怕有纹波系统D(z)，并计算y(k)、u(k)、e(k)序列，画出它们对时间变化的波形。4.10对控对象的传递函数为采样周期T=1s,采用零阶保持器，针对单位速度输入函数，按以下要求设计：（２）求出数字控制器输出序列μ(k)的递推形式；（３）画出采样瞬间数字控制器的输出和系统的输入曲线。4.11被控制对象的传递函数为采样周期T=1s。要求：（１）采用施密斯预估控制，并按图4.21所示的结构，求取控制器的输出μ(k)；（２）试用达林算法设计控制数字控制器D(z),并求取u(k)的递推形式。4.12在图4.25所示的计算机串级控制系统中，已知采样周期为T,具有其中ａ0、ａ1、ａ2、b0、b1是使D1(z)、D2(z)能够实现的常数。试写出计算机串级控制算法。4.13前馈控制完全补偿的条件是什么？前馈和反馈相结合有什么好处？4.14多变量控制系统解耦的条件是什么？3.4若加工第一象限OA,起点O(0,0),终点A(11,7)。要求：（１）按逐点比较法插补进行列表计算（２）做出走步轨迹图，并标明进给方向和参数3.5设加工第一象限逆弧，起点A(6.0),终点B(0,6)。要求：（１）按逐点比较法插补进行列表计算（２）作出走步轨迹图，并标明进行方向和步数3.6三相步进电机有哪几种工作方式？分别画出每种工作方式的各相通电顺序和电压波形图。3.7采用8255A作为x轴步进电机和y轴步进电机的控制接口，要求：（１）画出接口电路原理图（２）分别列出x轴和y轴步进电机在三相单三拍、三相双三拍和三相六拍工作方式下的输出字表。5.1设一阶单输入单输出系统的状态方程为采样周期为T,试设计最少拍无纹波控制器D(z).5.2被控对象的传递函数为采样周期T=0.1s,采用零阶平衡器，按极点配置方法设计状态反馈控制规律L,使闭环系统的极点配置在Ｚ平面Ｚ1，2＝0.8±ｊ0.25处，求Ｌ和μ（ｋ）。5.3在题5.2中，进行全状态直接反馈，但只能侧到一个状态变量，现设计一个状态观测器(预报观测器)，极点配置在±Z1，2＝0.3＋j0.5处，试求观测器的增益矩阵。5.4什么是分离性原理？该原理有何指导意义？