精選文庫計算機控制技術（機械工業出版社 范立南、李雪飛）習題參考答案第1章1填空題(1) 閉環控制系統，開環控制系統(2) 實時數據采集，實時決策控制，實時控制輸出(3) 計算機，生產過程(4) 模擬量輸入通道，數字量輸入通道，模擬量輸出通道，數字量輸出通道(5) 系統軟件，應用軟件2選擇題(1) A (2) B (3) C (4) A (5) B 3簡答題(1) 將閉環自動控制系統中的模擬控制器和和比較環節用計算機來代替，再加上A/D轉換器、D/A轉換器等器件，就構成了計算機控制系統，其基本框圖如圖所示。計算機控制系統由計算機（通常稱為工業控制機）和生產過程兩大部分組成。工業控制機是指按生產過程控制的特點和要求而設計的計算機，它包括硬件和軟件兩部分。生產過程包括被控對象、測量變送、執行機構、電氣開關等裝置。(2) 操作指導控制系統：其優點是控制過程簡單，且安全可靠。適用于控制規律不是很清楚的系統，或用于試驗新的數學模型和調試新的控制程序等。其缺點是它是開環控制結構，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分發揮計算機的作用。直接數字控制系統：設計靈活方便，經濟可靠。能有效地實現較復雜的控制，如串級控制、自適應控制等。監督計算機控制系統：它不僅可以進行給定值的控制，還可以進行順序控制、最優控制、自適應控制等。其中SCC+模擬調節器的控制系統，特別適合老企業的技術改造，既用上了原有的模擬調節器，又可以實現最佳給定值控制。SCC+DDC的控制系統，更接近于生產實際，系統簡單，使用靈活，但是其缺點是數學模型的建立比較困難。集散控制系統：又稱分布式控制系統，具有通用性強、系統組態靈活，控制功能完善、數據處理方便，顯示操作集中，調試方便，運行安全可靠，提高生產自動化水平和管理水平，提高勞動生產率等優點。缺點是系統比較復雜。計算機集成制造系統：既能完成直接面向過程的控制和優化任務，還能完成整個生產過程的綜合管理、指揮調度和經營管理的任務。但是計算機集成制造系統所要解決的不僅是局部最優問題，而是一個工廠、一個企業乃至一個區域的總目標或總任務的全局多目標最優，即企業綜合自動化問題。現場總線控制系統：成本低、可靠性高，而且在同一的國際標準下可以實現真正的開放式互聯系統結構。嵌入式控制系統：嵌入式控制系統是面向特定應用而設計的、對功能、可靠性、成本、體積、功耗等進行嚴格要求的專用計算機控制系統，具有軟件代碼小，高度自動化，響應速度快等特點，制作成本高，但系統開發投入低，應用靈活。(3) 操作臺是一個實時的人機對話的聯系紐帶。通過它人們可以向計算機輸入程序，修改內存的數據，顯示被測參數以及發出各種操作命令等。它主要包括以下4個部分：作用開關、一組功能鍵、屏幕或顯示器、一組數字鍵。(4) 可靠性高和可維修性好、控制的實時性好、環境適應性強、輸入和輸出通道配套好、系統的擴充性好、控制軟件包功能強、系統通信功能強(5) 具有實現全數字化、開放性、智能化、互操作性、風險分散性、適應性強等優點。(6) 嵌入式控制系統具有以下幾個特點：嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術以及電子技術與各個行業的具體應用相結合的產物。嵌入式系統通常是面向用戶、面向產品、面向特定應用的。嵌入式系統和具體應用有機地結合在一起，其升級換代也是和具體產品同步進行的。為了提高執行速度和系統可靠性，嵌入式系統中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機中，而不是存貯于磁盤等載體中。嵌入式系統本身并不具備在其上進行進一步開發的能力。在設計完成以后，用戶如果需要修改其中的程序功能，也必須借助于一套開發工具和環境。要求嵌入式系統所支持的開發工具易學、易用、可靠、高效。第2章1填空題(1) (2) 信號調理電路，多路開關，前置放大器，采樣保持器，AD轉換器(3) 用來切換模擬電壓信號的關鍵元件(4) 脈沖啟動，電平控制(5) 中斷，查詢，延時(6) 查詢，延時，中斷(7) 雙緩沖，單緩沖，直通，單極性，雙極性2選擇題(1) A (2) C (3) B (4) D (5) A (6) C (7) B (8) D 3簡答題(1) 在計算機控制系統中，常用的信號有3種類型，即模擬信號、離散模擬信號和數字信號。(2) 如果連續信號具有有限頻譜，其最高頻率為，則對進行周期采樣且采樣角頻率時，連續信號可以由采樣信號惟一確定，亦即可以從不失真地恢復。(3) 不是。如果輸入信號變化很慢（如溫度信號）或者A/D轉換時間較快，使得在A/D轉換期間輸入信號變化很小，在允許的A/D轉換精度內，不必再選用采樣/保持器。(4) 信號調理電路是把傳感器輸出的信號或變送器輸出的信號中，較小的電壓信號經過模擬量輸入通道中的放大器放大后，變換成標準電壓信號（如05V，15V，010V，-5+5V等），再經濾波后才能送入A/D轉換器。而對于電流信號應該通過I/V（電流/電壓）變換電路，將電流信號轉換成標準電壓信號，再經濾波后送入A/D轉換器。當有多個輸入信號需要檢測時，利用多路開關可將各個輸入信號依次地或隨機地連接到公用放大器或AD轉換器上，實現對各個輸入通道的分時控制。多路開關是用來切換模擬電壓信號的關鍵元件。前置放大器的任務是將模擬小信號放大到A/D轉換器的量程范圍內（如05V）。A/D轉換器需要一定的時間才能完成一次A/D轉換，因此在進行A/D轉換時間內，希望輸入信號不再變化，以免造成轉換誤差。這樣，就需要在A/D轉換器之前加入采樣/保持器S/H。A/D轉換器的作用就是把模擬量轉換為數字量，以便于計算機進行處理。(5) 模擬量輸入通道，數字量輸入通道，模擬量輸出通道，數字量輸出通道。(6) 當轉換結束時，AD轉換器芯片內部的轉換結束觸發器置位，并輸出轉換結束標志電平，以通知主機讀取轉換結果的數字量。根據該信號在I/O控制中的連接方式，AD轉換器有查詢、延時和中斷控制方式。采用查詢方式時，轉換結束引腳通常連接到數據線或I/O口線上。這種方法程序設計比較簡單，且可靠性高，但實時性差。但由于大多數控制系統對于這點時間都是允許的，所以，這種方法用得最多。采用延時方式時，轉換結束引腳懸空。在這種方式中，為了確保轉換完成，必須把時間適當延長，因此，其速度比查詢方式還慢，故應用較少。采用中斷方式時，轉換結束信號通常與計算機的外部中斷引腳連接（如80C51的或）。在中斷方式中，CPU與A/D轉換器是并行工作的，因此，其工作效率高。在多回路數據采集系統中一般采用中斷方式。(7) 數字量輸入通道中常用的信號調理電路有：在小功率輸入調理電路如采用RC濾波電路消除開關抖動的方法。采用RS觸發器消除開關兩次反跳的方法。大功率調理電路如高壓與低壓之間，用光電耦合器進行隔離。交流輸入信號檢測電路如電感、壓敏電阻和光耦合器配合使用的電路。(8) 在數字量輸出通道中的驅動電路，對于低電壓情況下開關量控制輸出，可采用晶體管、OC門或運放等方式輸出。在驅動大型設備時，往往利用繼電器作為控制系統輸出到輸出驅動級之間的第一級執行機構，通過第一級繼電器輸出，可以完成從低壓直流到高壓交流的過渡。固態繼電器是計算機測控系統中作為輸出通道的控制元件的新型的電子繼電器。4設計題（1）產生三角波的程序MOV A，#00HDA1： MOV DPTR，#0DFFFH MOVX DPTR，ADA2： INC A JNZ DA1 DEC ADA3： DEC A MOV DPTR，#0DFFFH MOVX DPTR，A JNZ DA3 AJMP DA2產生梯形波DA0： MOV A，#00HDA1： MOV DPTR，#FF7CH MOVX DPTR，A INC A JNZ DA1 DEC AACALL DL6msDA2： MOV DPTR，#FF7CH MOVX DPTR，A DEC A JNZ DA2 MOV DPTR，#FF7CH MOVX DPTR，A ACALL DL6ms AJMP DA0DL6ms：MOV R1，#0CHDL1 MOV R2，#0FFHDL2 DJNZ R2，DL2 DJNZ R1，DL1 RET(2) 1) 采用直通工作方式2）單極性輸出方式3）MOV DPTR，#0FF7FH MOV A，#80H MOVX DPTR，ADA0：MOV A，#0FFHDA1：MOV DPTR，#0FF7CH MOVX DPTR，A DEC A JNZ DA1MOVX DPTR，A AJMP DA0(3) 計算如下： U=10/256=0.039V/步下限對應的數值：1.5V/ U=38.4步 ，取38步上限對應的數值：8.5V/ U=217.9步，取218步程序清單如下： MOV DPTR，#0FF7FH MOV A，#80H MOVX DPTR，ADA0： MOV R0，#26H ；(38)D=(26) H MOV DPTR，#0FF7CH MOV A，R0 MOVX DPTR，ADA1： INC R0 MOV DPTR，#0FF7CHMOV A，R0 MOVX DPTR，ACJNE R0，#0DAH，DA1 ；(218) D=(0DA) H AJMP DA0 RET(4) 1) 控制口地址為FF7FH，C口地址為FF7EH，B口地址為FF7DH，A口地址為FF7CH2) 采用查詢方式3) MOV DPTR，#0FF7FH ；8255A初始化 MOV A，#83H MOVX DPTR，A MOV R0，#60H AD0： MOV DPTR，#0FF7EH ；選擇IN0，且啟動轉換 MOV A，#80H MOVX DPTR，AAD1： MOVX A，DPTR ；從C口讀取數據 ANL A，#04H ；屏蔽PC73，PC10位 JNZ AD1 ；A=0說明PC2=0，開始轉換AD2： MOVX A，DPTR ；A=1，再讀C口數據 ANL A，#04H JZ AD2 ；若A=1表示轉換結束 MOV DPTR，#0FF7DH ；讀A/D轉換結果 MOVX A，DPTR MOV R0，A RET4) 05V5) CBA=111(5) 將ADC0809的EOC引腳通過反相器連接到80C51的，并設置為邊沿觸發ORG 0000HLJMP INTADCORG 0003HLJMP ADINT0ORG 0300HINTADC：MOV DPTR，#0FF7FH ；8255A初始化 MOV A，#83H MOVX DPTR，AMOV R0，#60H;設置存儲單元SETBIT0；選擇為邊沿觸發方式SETBEA；開中斷SETBEX0；AD0： MOV DPTR，#0FF7EH ；選擇IN0，且啟動轉換 MOV A，#80H MOVX DPTR，AADINT0：MOV DPTR，#0FF7DH ；讀A/D轉換結果 MOVX A，DPTR MOV R0，AMOV DPTR，#0FF7EH ；再次選擇IN0，且啟動轉換 MOV A，#80H MOVX DPTR，ARETI(6) MOVP1,#0FFH；P1為準輸入口LOOP：MOVA,P1；讀入開關狀態MOV DPTR , #7FFFH ；輸出燈亮的模型 MOVX DPTR , A第3章1填空題(1) 1(2) 中間值(3) 軟件報警，直接報警(4) 掃描法，線反轉法(5) 編程掃描，定時掃描，中斷掃描(6) 靜態顯示，動態顯示(7) 靜態，時分割2選擇題(1) B (2) B (3) C (4) C (5) B (6) B (7) D (8) D (9) B 3簡答題(1) 常用的數字濾波方法有程序判斷濾波、算術平均值濾波、加權平均值濾波、中值濾波、去極值平均濾波、滑動平均濾波、低通數字濾波。程序判斷濾波適合于對隨機干擾進行濾波，算術平均值濾波、加權平均值濾波、去極值平均濾波、滑動平均濾波主要適合于對壓力、流量等周期脈動的干擾進行濾波，中值濾波對應去掉由于偶然因素引起的波動或采樣器不穩當而造成的誤差所引起的脈動干擾比較有效，低通數字濾波適用于對高頻和低頻的干擾信號進行濾波。(2) 在程序判斷濾波方法中，通常根據經驗數據得到，必要時，可由實驗得出。其值不是越大越好。(3) 傳感器或變送器檢測的參數都需要換成A/D轉換器所能接收的05V統一電壓信號，又由AD轉換成00FFH（8位）的數字量。為進一步顯示、記錄、打印以及報警等，必須把這些數字量轉換成不同的單位，以便操作人員對生產過程進行監視和管理，必須進行標度變換。(4) 報警程序的設計方法主要有兩種。一種是軟件報警。這種方法的基本作法是把被測參數如溫度、壓力、流量、速度、成分等參數，經傳感器、變送器、AD轉換送入計算機后，再與規定的上、下限值進行比較，根據比較的結果進行報警或處理，整個過程都由軟件實現。另一種是直接報警。基本作法是被測參數與給定值的比較在傳感器中進行，如果被測參數超過給定值，就會通過硬件向CPU提出中斷請求，CPU響應中斷后，會產生報警信號。(5) 鍵盤實際上是一組按鍵開關的集合，其中一個按鍵就是一個開關量輸入裝置。由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關在閉合或斷開時不會馬上穩定下來，會有瞬間的抖動，抖動時間的長短由按鍵的機械特性決定，一般為510ms。為了能使鍵盤給系統提供準確的數據和命令，必須設法消除抖動。消除按鍵抖動的措施有兩種：硬件方法和軟件方法。硬件方法可以采用RC濾波消抖電路或RS雙穩態消抖電路。軟件方法是在第一次檢測到有按鍵閉合時，首先執行一段延時10ms的子程序，然后再確認該按鍵電平是否仍保持閉合狀態電平，如果保持閉合狀態電平則確認為真正有按鍵按下，從而消除了抖動的影響。(6) LED顯示器有靜態顯示和動態顯示兩種顯示方式。所謂靜態顯示方式，是由單片機一次輸出顯示后，就能保持該顯示結果，直到下次送新的顯示字型碼為止。LED工作于靜態顯示方式時，各位的共陰極（或共陽極）連接在一起并接地（或接+5V）；每位的段選線分別與一個8位的鎖存輸出相連。靜態顯示方式中，由于顯示器中的各位相互獨立，故在同一時間里，每一位顯示的字符可以各不相同。這種顯示方式的優點是顯示器的亮度都較高，占用機時少，顯示可靠，編程容易，管理也簡單，因而在工業過程控制中得到了廣泛的應用。這種顯示方式的缺點是使用元件多，且線路比較復雜，因而成本比較高。所謂動態顯示，就是單片機定時地對顯示器件掃描，在這種方法中，顯示器件分時工作，每次只能有一個器件顯示，而其他各位熄滅，但由于人眼有視覺暫留現象，只要每位顯示間隔足夠短，則可造成多位同時亮的假象，達到顯示的目的。動態顯示方式的優點是使用硬件少，因而價格低。但它占用機時長，只要單片機不執行顯示程序，就立刻停止顯示。由此可見，這種顯示方式將使計算機的開銷增大。故在以工程控制為主的控制系統中應用較少。(7) LED數碼顯示器是由發光二極管組成的，根據其內部發光二極管的連接方法不同，分為共陽極和共陰極兩種。共陰極LED數碼顯示器的發光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，當某個發光二極管的陽極為高電平時，發光二極管點亮，相應的段被顯示。同樣，共陽極LED數碼顯示器的發光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓。當某個發光二極管的陰極接低電平時，發光二極管被點亮，相應的段被顯示。LCD是一種借助外界光線照射液晶材料而實現顯示的被動顯示器件。液晶顯示器是在平整度很好的玻璃面上噴上二氧化錫透明導電層形成電極，在上、下導電層之間注入液晶材料密封而成的。若在液晶屏正面電極的某點和背電極間加上適當大小的電壓，則該點所夾持的液晶便產生“散射效應”，并顯示出點陣。根據需要，可將電極做成各種文字、數字或點陣，就可以獲得所需的各種顯示。LCD顯示器不能采用直流驅動，否則，會使液晶產生電解和電極老化，從而大大降低液晶顯示器的使用壽命。4設計題(1) 解：電路原理圖如下圖所示：程序清單如下：MOV DPTR，#7FFFH ；8255A初始化，方式0MOV A，#98H ；PC3PC0輸出方式，PC7PC4輸入方式MOVX DPTR，AKEY1：ACALL KS1 JNZ LK1NI： ACALL DL6ms ；調用延時子程序，延時6ms AJMP KEY1LK1：ACALL DL6ms；延時12ms ACALL DL6msACALL KS1JNZ LK2 ACALL DL6msAJMP KEY1LK2： MOV R2，#FEH ；掃描模式R2（按列逐列掃描）MOV R4，#00H ；R4為列計數器LK4：MOV DPTR，#7FFEH ；掃描模式8255A的PC口MOV A，R2 MOVX DPTR，AMOVX A，DPTR ；讀8255A的PC口JB ACC.7，LONE ；轉判1行，ACC.7=1，說明0行無鍵閉合MOV A，#00H ；0行有鍵閉合，首鍵號0AAJMP LKPLONE：JB ACC.6，LTWO ；轉判2行MOV A，#04H ；1行有鍵閉合，首鍵號4AAJMP LKPLTWO：JB ACC.5，LTHR ；轉判3行MOV A，#08H ；2行有鍵閉合，首鍵號8AAJMP LKPLTHR：JB ACC.4，NEXT ；轉判下一列，MOV A，#0CH ；3行有鍵閉合，首鍵號12ALKP： ADD A，R4 ；求鍵號=列號+行首鍵號PUSH ACC；鍵號進棧保護LK3：ACALL DL6ms ；判斷鍵釋放否ACALL KS1JNZ LK3 ；A=0，說明鍵釋放POP ACC ；鍵號ACJNE A，#09H，COM ；AJMP DIGPRO ；等于9，轉數字鍵處理COM：JNC FUNPRO；大于9，轉功能鍵處理AJMP DIGPRO；小于9，轉數字鍵處理RETNEXT：INC R4 ；列計數器加1MOV A，R2 ；判斷是否掃描到最后一列JNB ACC.3，KND ；若ACC.3=0，說明已經到最后一列RL A ；掃描模式左移一位，準備掃描下一列MOV R2，AAJMP LK4KND：AJMP KEY1KS1：MOV DPTR，#7FFEH ；全“0” 掃描口PC口MOV A，#00HMOVX DPTR，A MOVX A，DPTR ；讀PC7PC4狀態CPL A ANL A，#0F0HRETDL6ms：MOV R5，#0CHDL1： MOV R6，#0FFHDL2： DJNZ R6，DL2 DJNZ R5，DL1 RET(2) ORG 0000HLJMP MAINORG 0003HLJMP LK1ORG 0300HMAIN:MOV DPTR，#7FFFH ；8255A初始化，方式0MOV A，#98H ；PC3PC0輸出方式，PC7PC4輸入方式MOVX DPTR，ALK1：ACALL DL6ms；延時12ms ACALL DL6msACALL KS1JNZ LK2 AJMP KNDLK2： MOV R2，#FEH ；掃描模式R2（按列逐列掃描）MOV R4，#00H ；R4為列計數器LK4：MOV DPTR，#7FFEH ；掃描模式8255A的PC口MOV A，R2 MOVX DPTR，AMOVX A，DPTR ；讀8255A的PC口JB ACC.7，LONE ；轉判1行，ACC.7=1，說明0行無鍵閉合MOV A，#00H ；0行有鍵閉合，首鍵號0AAJMP LKPLONE：JB ACC.6，LTWO ；轉判2行MOV A，#04H ；1行有鍵閉合，首鍵號4AAJMP LKPLTWO：JB ACC.5，LTHR ；轉判3行MOV A，#08H ；2行有鍵閉合，首鍵號8AAJMP LKPLTHR：JB ACC.4，NEXT ；轉判下一列，MOV A，#0CH ；3行有鍵閉合，首鍵號12ALKP： ADD A，R4 ；求鍵號=列號+行首鍵號PUSH ACC；鍵號進棧保護LK3：ACALL DL6ms ；判斷鍵釋放否ACALL KS1JNZ LK3 ；A=0，說明鍵釋放POP ACC ；鍵號ACJNE A，#09H，COM ；AJMP DIGPRO ；等于9，轉數字鍵處理COM：JNC FUNPRO；大于9，轉功能鍵處理AJMP DIGPRO；小于9，轉數字鍵處理RETNEXT：INC R4 ；列計數器加1MOV A，R2 ；判斷是否掃描到最后一列JNB ACC.3，KND ；若ACC.3=0，說明已經到最后一列RL A ；掃描模式左移一位，準備掃描下一列MOV R2，AAJMP LK4KND：RETIKS1：MOV DPTR，#7FFEH ；全“0” 掃描口PC口MOV A，#00HMOVX DPTR，A MOVX A，DPTR ；讀PC7PC4狀態CPL A ANL A，#0F0HRETDL6ms：MOV R5，#0CHDL1： MOV R6，#0FFHDL2： DJNZ R6，DL2 DJNZ R5，DL1 RET(3) 設計思路：設置一個標志模型單元，比如20H單元，令20H.3、20H.2、20H.1和20H.0分別為四位數據的標志位，如果該位為0，且不顯示，則對應的標志位置1，在取數據前將該單元清0。從高位即(DATA+3)單元開始取數據。在取一位數據時，先判斷是否為0，若不為0則顯示，并取下一位數據；若為0，判讀其是否是最低位，若為最低位則顯示，否則檢查其高位的標志位是否為1，如果為1，說明其高位為0，那么本位也不顯示，并將其標志位置1，然后取下一位數據。(4) 利用公式其中，代入上式得在編程時，可以調用浮點數乘法和加法子程序來實現。(5) 設正常參數存放在30H單元，采樣值存放在SAMP單元。ORG8000HALARM:MOVDPTR, #SAMP；采樣值存放地址DPTRMOVXA, DPTR；取采樣值ALARM0:CJNEA,30H, AA；不相等，則聲光報警MOVA,02H;相等，則綠燈亮MOVP1,ARETAA:MOVA,#81HMOVP1,ARET5計算題(1) 思路：梯度爐溫度變化與溫度變送器輸出呈線性關系，故可以線性參數標度變換。但由于0對應的不是00H，所以應選擇，即0(1V)所對應的數字量。1V電壓所對應的數字量為，其變為十六進制數為33H，所以(2) ，第4章1填空題(1)單位圓內，圓上或圓外，不穩定(2)單位圓圓周，單位圓內，單位圓外(3)虛軸，左半平面，右半平面(4)采樣周期，差2選擇題(1)C (2)B (3) B3簡答題 (1)閉環脈沖傳遞函數的全部極點（特征方程的根）必須在Z平面中的單位圓內，即(i=1,2,.,N)(2) 與控制系統本身特性有關，又與參考輸入形式有關4計算題(1)1) 2) 3) G(z)=(2)(3) (4)1）系統不穩定，不穩定極點個數為：22）系統不穩定，不穩定極點個數為：13）系統穩定4）系統穩定5）系統不穩定，不穩定極點個數為：25設計題（1）1）系統穩定2）（2）T=1s時; T=0.5s時當減小采樣周期T，為使系統工作盡可能接近于相應的連續系統，則增益K的取值范圍加大了。（3）（4）系統不穩定， （5）（6）從上述數據可以看出，系統在單位階躍函數作用下的過渡過程具有衰減震蕩的形式，故系統是穩定的。（7）輸入為單位階躍時，單位速度函數輸入時，單位加速度輸入時，（8）0（9）1（10）本題1）系統穩定2）3），第5章1選擇題(1) C (2) A (3) D (4) A (5) A 2簡答題(1) 比例控制能提高系統的動態響應速度，迅速反應誤差，從而減小誤差，但比例控制不能消除穩態誤差，的加大，會引起系統的不穩定；積分控制的作用是消除穩態誤差，因為只要系統存在誤差，積分作用就不斷地積累，輸出控制量以消除誤差，直到偏差為零，積分作用才停止，但積分作用太強會使系統超調量加大，甚至使系統出現振蕩；微分控制與偏差的變化率有關，它可以減小超調量，克服振蕩，使系統的穩定性提高，同時加快系統的動態響應速度，減小調整時間，從而改善系統的動態性能。(2) 被控對象的特性、擾動信號周期、控制的回路數、執行機構的響應速度、控制算法的類型、給定值的變化頻率、A/D、D/A轉換器的性能。(3) 從香農采樣定理可知，只有當采樣頻率時，才能使采樣信號不失真地復現原來的信號。從理論上講，采樣頻率越高，失真越小。但從控制器本身而言，大都依靠偏差信號E（k）進行調節計算。當采樣周期T太小時，偏差信號E（k）也會過小，此時計算機將會失去調節作用。采樣周期T過長又會引起誤差。因此，選擇采樣周期T時，必須綜合考慮。(4) 普通PID算法是在整個控制期間，比例、積分和微分系數為恒定不變的；積分分離PID算法是設置一個積分分離閾值，當時，采用PID控制，以便于消除靜差，提高控制精度；當時，采用PD控制，以使超調量大幅度降低；變速積分PID是設法改變積分項的累加速度，使其與偏差的大小相對應。偏差越大，積分速度越慢；反之，偏差越小時，積分速度越快。(5) 略3計算題(1) 解：由解得：，又因為T=0.2s，所以所以位置型PID算法輸出表達式為：增量型PID算法輸出表達式為：(2) ，第6章1填空題(1) 廣義脈沖傳遞函數單位圓內的非零零點(2）直接數字控制，純滯后，調節時間，超調量(3）2選擇題(1)D (2)A (3)D (4)D (5)B3簡答題(1) 不允許。離散系統穩定的充分必要條件是閉環脈沖傳遞函數的全部極點在Z平面的單位圓內。（2）直接根據離散系統理論來設計數字控制器的方法稱為系統的直接數字化設計。不是。（3）設計一個數字調節器，使系統到達穩定時所需要的采樣周期最少，而且系統在采樣點的輸出值能準確地跟蹤輸入信號，不存在靜差。在各種使系統在有限拍內到達穩態的設計中，系統準確跟蹤輸入信號所需的采樣周期數最少。數字控制器必須在物理上可實現。閉環系統必須是穩定的。1)考慮不同類型輸入，選擇滿足最少拍的的形式；2)考慮D(z)可實現性，(z)應包含z-r因子和G(z)中|zi|1(不包括z1點)的零點；3)考慮系統穩定性，應把G(z)中的不穩定極點|pi|1(不包括z1點)作為自己的零點。 局限性: 1) 系統的適應性差。改進方法：引入加權因子。 2) 在采樣點之間存在紋波，增加了功率損耗和機械磨損。改進方法：無紋波設 計。（4）無單位圓上或單位圓外零極點，無純滯后環節的多次方（即冪次2）。（5）若廣義對象中有極點存在，則應用或的相同零點來抵消。但用來抵消的零點是不可靠的，因為中的參數由于計算上的誤差或漂移會造成抵消不完全的情況，這將有可能引起系統的不穩定，所以，的不穩定極點通常由來抵消。給增加零點的后果是延遲了系統消除偏差的時間。中出現的單位圓上(或圓外)的零點，則既不能用中的極點來抵消，因為已選定為的多項式，沒有極點，也不能用增加中的極點來抵消，因為不允許有不穩定極點，這樣會導致數字控制器的不穩定。（6）第一步：根據被控對象的數學模型求出廣義對象的脈沖傳遞函數G(z)；第二步：根據輸入信號類型，查表6-1確定誤差脈沖傳遞函數We(z)；第三步：將G(z)、We(z)帶入，進行Z變換運算，即可求出數字控制器的脈沖傳遞函數D(z)；第四步： 用U(z)判斷所設計的D(z)是否是最小拍無波數字控制系統；第五步：根據結果，求出輸出序列及其響應曲線等。（7）純滯后慣性系統，因允許它存在適當的超調量，當系統參數設置不適合或不匹配時，可能使數字控制器輸出接近1/2采樣頻率的大幅度上下擺動的序列，這種現象稱為振鈴現象。 振鈴現象產生的根源在于Q(z)中z=-1附近有極點所致。由書中表6-2可以看出，極點z=-1時最嚴重，在單位圓中離z=-1越遠，振鈴現象就越弱。在單位圓內右半平面有極點時，則會減輕振鈴現象，而在單位圓內右半平面有零點時，會加劇振鈴現象。（8）大林提出一種消除振鈴現象的方法，即先找出造成振鈴現象的極點的因子，令其z=1，這樣便消除了這個極點。（9）直接程序設計法的優點是，除了時涉及的一項外，其余各項都可在采用前全部計算出來，因而可大大減少計算機延時，提高系統的動態性能。串行法和并行法在高階數字控制器設計時，可以簡化程序設計，只要審計出一階或二階的子程序，通過反復調用子程序即可實現。這樣設計的程序占用內存量少，容易讀，且調試方便。在串行和并行法程序設計中，需要將高階函數分解成一階或二階的環節，這樣的分解并不是在任何情況下都可以進行的。此時若采用直接程序設計法則優越性更大4計算題（1）（2）（3）5設計題（1） （2） 由上述討論可見，按某種典型輸入設計的最少拍系統，當輸入形式改變時，系統性能變壞，輸出響應不一定理想。說明最少拍系統對輸入信號的變化適應性較差。（3）c(0)=0，c(T)=0，c(2T)=2, c(3T)=3, c(4T)=4.經過2拍后，輸出波形圖C(kT)如下圖所示。（4） （5）答案見書中【例6.8】。若本題改為單位速度輸入，則 控制器輸出u(kT) 系統輸出c(kT)（6）控制器輸出波形 系統輸出波形（7）控制器的輸出為經過兩拍之后，輸出量系統輸出量經過兩拍后，輸出量系統輸出量：當參數變化時，系統的性能變壞，輸出的響應不理想，說明最少拍系統對被控對象模型參數的變化適應性較差。（8）本題的被控對象傳遞函數改為(9) 程序略。第7章1填空題(1) 空間感應的干擾，過程通道的干擾，電源系統的干擾，地電位波動的干擾，反射波的干擾(2) 直接耦合方式，公共阻抗耦合方式，電容耦合方式，電磁感應耦合方式，輻射耦合方式，漏電耦合方式(3) 指令冗余技術，軟件陷阱技術，辨別上電方式，系統的復位處理，Watchdog技術(4) 交流地，系統地，安全地，數字地，模擬地(5) 光電隔離，繼電器隔離，變壓器隔離，采用雙絞線作信號線2選擇題(1) C (2) D (3) A (4) D (5) D 3簡答題(1) 常用的硬件抗干擾措施有光電隔離、繼電器隔離、變壓器隔離、采用雙絞線作信號線、屏蔽RAM數據掉電保護等。(2) 常用的軟件抗干擾措施有指令冗余技術，軟件陷阱技術，辨別上電方式，系統的復位處理，Watchdog技術等。(3) 光電耦合器是由發光二極管和光敏三極管封裝在一個管殼內，以光為媒介傳輸信號的器件，其輸入和輸出在電氣上是隔離的，所以抗干擾能力很強。不能共用電源，保證計算機與現場僅有光的聯系，切斷干擾通路，也避免形成地環流。(4) 所謂軟件陷阱，就是當PC失控，造成程序“亂飛”而進入非程序區時，在非程序區設置一些攔截程序，將失控的程序引至復位入口地址0000H或處理錯誤程序的入口地址ERR，在此處將程序轉向專門對程序出錯進行處理的程序，使程序納入正軌。軟件陷阱一般在未使用的中斷向量區、未使用的EPROM空間、表格、運行程序區，另外在進行RAM的數據讀寫之前，測試RAM讀寫通道的暢通性，可以通過編寫陷阱實現。(5) 所謂指令冗余技術是指在程序的關鍵地方人為地加入一些單字節指令NOP，或將有效單字節指令重寫，當程序“跑飛”到某條單字節指令上，就不會發生將操作數當作指令來執行的錯誤，使程序迅速納入正軌。常用的指令冗余技術有兩種：NOP指令的使用和重要指令冗余。4設計題(1) ORG0000HAJMPSTARTSTART:MOVA, SPCJNEA, 07H, LOOP;SP不為07H則轉移LJMPSTART0;轉向系統初始化入口LOOP:LJMPERR;轉向出錯程序處理(2) ORG 0000HAJMPSTARTSTART:MOV A,50HCJNEA,#55H,LOOP;50H中不為55H則轉MOV A,51HCJNEA,#0AAH,LOOP;51H中不為AAH則轉LJMPERR;轉向出錯處理程序LOOP:MOV50H,#55HMOV51H,#0AAHLJMPSTART0;轉向系統初始化入口(3) MOVR7,#3;R7為計數器MOVDPTR,#0DF00H;輸出端口地址DF00HAGAIN:MOVA,#80HMOVXDPTR,A;閉合接點LCALLDELAY20msMOVXA,DPTR;輸入端口地址DF00HJBACC.7,NEXT;檢測狀態MOVA,#00HMOVXDPTR,A;釋放接點LCALLDELAY5msDJNZR7,AGAINLJMPERROR;轉故障處理NEXT:第8章1填空題(1) 安全可靠(2) 備份工作方式，主從工作方式，雙工工作方式，分級分布式控制方式(3) 定時事件，隨機事件(4) 系統軟件，應用軟件(5) 實時性，針對性，靈活性和通用性，可靠性2選擇題(1) D (2) C (3) D (4) A (5) B 3簡答題(1) 安全可靠，操作維護方便，實時性強，通用性好、便于擴充，經濟效益高(2) 選擇控制系統的結構和類型，選擇檢測元器件，選擇執行機構，選擇輸入/輸出通道及外圍設備，可靠性設計，分配硬件和軟件的功能(3) 輸送源程序到存儲器，或者通過面板操作來監視程序執行情況； 打印、顯示中間結果或最終結果； 根據工藝要求，修改一些檢測點和控制點的參數及給定值； 設置報警狀態，選擇工作方式以及控制回路等； 完成系統控制的各種狀態切換； 完成手動自動無擾動切換； 完成各種畫面顯示。(4) 實時性，針對性，靈活性和