第二章 输入输出接口技术和输入输出通道
1. 何谓I/O 接口？在计算机控制系统中为什么要有I/O 接口电路？ 答：是主机和外围设备之间交换信息的连接部件。
2. 一个微处理机（CPU ）采用程序控制查询方式时，管理50个键盘显示中断，要求将各终端打入的任一字符在显示器上立即显示出来。已知CPU 查询每个终端并完成每一字符的接收和处理时间需200μs ，若程序员以每秒打10个字符的速度同时连续打入字符，问CPU 是否能按要求，可靠的管理全部50个终端？又问CPU 最多能管理多少个这种终端？ 答：500
3. 在本章第二节，查询式I/O 方式应用举例中，假设X 、Y 、Z 三轴服务子程序的执行时间分别为100μs 、150μs 、120μs ，主程序执行时间（执行查询指令等）为80μs ，试估算不造成控制失误三轴所能达到的最高速度是多少？（速度以脉冲/s 计算） 答：2702
4. 某微机实时控制系统有1#、2#、3#三个外围设备。由一个CPU 进行管理，已知各外围设备的最短响应时间和服务
时间分别是：
C1=5ms S1=300μs C2=8ms S2=1.3ms C3=1ms S3=400μs
问若采用查询方式是否能可靠管理这三个外围设备？为什么？若不行的话，试提出改进方答：不行。可采用中断嵌套的方式解决。
6. 计算机与外围设备交换信息有哪几种控制方式？它们各有什么优缺点》 答：见教材
7. 某8086 最大模式系统中，需扩展8255A 、8253和DAC0832芯片各一片。采用74LS138 译码器，若已指定给各芯片的地址范围是：
8255A E0H 、E2H 、E4H 、E6H 、 8253 E1H 、E3H 、E5H 、E7H 、 DAC0832 F0H
试设计接口扩展的译码电路（除74LS138 外, 可增加必要的其他逻辑电路芯片。
8某8088最大模式系统中，需扩展8255A 四片，指定各芯片的地址范围分别是90~93H 、94~97H 、98~9BH 、9C~9FH, 采用74LS 译码器，试设计接口地址译码电路。 解：
9．模拟输入通道中为什么要加采样保持器？采样保持器的组成及要求是什么？ 答：为了保证A/D 转换精度，就要在A/D 转换之前加上采样保持电路，使得在A/D 转换期间保持输入模拟信号不变。 10要求：
（1）将下图中CPU 换为89C51单片机，不改变地址线的连接方式，画出电路图； （2）确定8 个通道的端口地址；
（3）编写程序，对第8 通道的模拟量进行转换，把转换结果存在30H 存储器中。
11.有4位AD 转换器，满刻度为5V ，现在输入4.15V 模拟电压，请说明逐次逼近转换原理。并分析采用逐次逼近法逼近的转换过程。
解： 先通过置数逻辑电路将SAR 中最高位置1，其余全0，井DA 转换成模拟电压U0与输入模拟电压Ui 在电压比较器下进行比较，若Ui ≥U0,则保留最高位1，否则清除最高位为0；其次置次高位为1，延续上述过程，直至确定最低位的状态。
量化单位为q=5v/24
=0.3125V 步骤 SAR U0 Ui,U0大小 该位去留
8 4 2 1
1 1 0 0 0 2.5 保留
2 1 1 0 0 3.75 保留
3 1 1 1 0 4.375 去
4 1 1 0 1 4.062
5 保留 结果 1 1 0 1 偏差4.15-4.0625=0.0875
图略。
12、什么叫做I/O 接口的独立编址方式？
答：将存储器的地址空间和I/O 接口地址空间分开设置，互不影响。 13、在进行数据采集时为什么要满足采样定理？
答：满足采样定理，就可以通过理想的低通滤波器，由采样信号 完全恢复出原始信号
第三章 数字控制器的模拟化设计
1. 数字控制器与模拟调节器相比较有什么优点？
答：（1）数字调节器能实现复杂控制规律的控制（2）计算机具有分时控制能力，可实现多回路控制（3）数字调节器具有灵活性，使用简单方便，可改善调节品质，提高产品的产量和质量。（4）除实现PID 数字控制外，还能实现监控、数据采集、数字显示等其他功能。 2. 为什么说增量型PID 控制器调节比位置型PID 调节效果更 好? 二者的区别是什么?
答：(1)计算机只输出控制增量，即执行机构位置的变化部分，因而误动作影响小；(2)在i 时刻的输出ui ，只需用到此时刻的偏差，以及前一时刻，前两时刻的偏差ei-1，ei-2和前一次的输出值ui-1，这大大节约了内存和计算时间；(3)在进行手动-自动切换时，控制量冲击小，能够较平滑地过渡。
3. 按一定性能指标要求对某控制系统综合校正后求得其应加的串联-校正装置为 解： )()()(2s E s U as s =+
即2
()4()8()s
U s sU s E s +=)()()(2s E s asU s U s =+
化成微分方程
D 0
D 7 /RD /WR
89C51
P 0.6 P 0.7 P 0.5 P 0.4
G 1 /G 2A
/G 2B Y 7 C 74LS138
≥1 ≥1
EOC V CC V REF(+) D 0
D 7 IN0
ADC 0808
IN1
0809 OE
START ALE
接8259A
时钟 +5V
……
八路模拟电压输入
数据总线
D 0 D 7 /RD /WR
CPU A 6
8088 A 7
A 5 A 4 A 3
G 1 /G 2A /G 2B Y 7 C
≥1 ≥1
EOC V CC V REF(+) D 0
D 7
IN0
ADC 0808
IN1
0809
OE
START ALE
接8259A
时钟
+5V
……
八路模拟电压输入
数据总线
)()
()(22t e dt t du a dt t u d =+ Q
22
2
()()2(1)(2)
d u t u k u k u k dt T --+-≈；
()()(1)
du t u k u k dt T
--≈
∴)()1()()2()1(2)(2
k e T k u k u a T k u k u k u =--+-+-- )(1)2(11)1(12)(2
k e aT
T k u aT k u aT aT k u ++-+--++=
4．已知某连续控制器的传递函数为
121()1T s
D S T s
+=
+
试用差分变换法（后向差分），求该装置的递推输出序列。（设输入为()e t ，输出为()u t ）
解：由121()()()1T s
U s D S E s T s +=
=+ 得21(1)()
(1)()T s U s T s E s +=+
21()()()()U s T sU s E s T sE s +=+
2
1
()()
()()du t de t u t T e t T dt dt +=+ 当t
kT =
2
1
()()()()t kT
t kT
du t de t u kT T e kT T dt
dt
==+=+
近似为：
2
1
()(1)()(1)
()()u k u k e k e k u k T e k T T T
----+=+ 211222
()(1)()(1)T T T T
u k u k e k e k T T T T T T +=-+--+++
5. 已知某连续控制器的传递函数为
2
2
2
2)(n
n n s s s D ωξωω++= 试用双线性变换法求出相应的数字控制的脉冲传递函数 ，其中 。
s T 1=
答：1
1
112
--+-=z z s
2
2
2
2)(n
n n s s z D ωξωω++=
整理得：2
12
212)24(824)
21()(-----+-++++=z z z z z D n n n n ξωξωωω
6. 设被控对象传递函数为(T=1s)
(1) 试用“二阶工程最佳”设计法确定模拟控制器Gc(s)。 (2) 将Gc(s)用双线性变换法离散化为数字控制器D(z)，并将其 转换为差分方程。 解：令 设： 其中： 由：
得：
（2）
7. 已知某连续控制器的传递函数为
s
s
s D 085.017.01)(+=
现用数字PID 算法来实现它，试分别写出其相应的位置型和增量型PID 算法输出表达式。设采样周期s T 1= 。
PID 控制算法的模拟表达式为
1()
()[()()]t
p D
I
de t u t K e t e t dt T T dt
=+
+?
位置型输出表达式为
()()()[()(1)]k
D
p p
p
j I
T T
u k K e k K e j K e k e k T T
==++--∑
增量型输出表达式为：
()(1)()()(2)D D p p
p p p I T T T
u k u k K K K e k K K e T T T
=-+++-+)
15.0)(140(100
)(++=
s s s G s1s2100,40,0.5
k T T ===c I 1
()s G s T s
τ+=
s1τ40T ==0c p I
s21()()()(1)s G s G s T s T s k
Φ==
+I
s2T K T ?=???
?=??I s22100
T kT ==2(1)
c (1)
11
31.631.6()
()()8080()
0.3950.395z s T z i i i i z U z D z G s z E z u u e e -=
+---==
=
-=+-
而对模拟表达式()u t 求拉式变换得
1
()[1]()p D I u s K sT e s T s
=++
()1
[1]()p p D p p D I I K u s K sT K K T s e s T s T s
=++=++ 085
.017
.0085.01085.017.01)(+
=+=
s s s s D ∴2=P K T I =0.17 T D =0
其位置表达式为：
∑=+=k
j j e k e k u 0
)(765.11)(2)(
其增量表达式为：
)1(2)(765.13)(--=?k e k e k u
8. 试述采样周期T 的选择原则 答：(1)必须满足香农采样定理的要求
（2）从控制系统的随动和抗干扰的性能来看，则T 小些好。干扰频率越高，则采样频率越高越好，以便实现快速跟随和快速抑制干扰。
（3）根据被控对象的特性，快速系统的T 应取小，反之，T 可取大些。
（4）根据执行机构的类型，当执行机构动作惯性大时，T 应取大些。否则，执行机构来不及反映控制器输出值的变化。 （5）从计算机的工作量及每个调节回路的计算成本来看，T 应选大些。
（6）从计算机能精确执行控制算式来看，T 应选大些。
1、已知一被控对象的传递函数为
)
05.01)(1.01(10
)(s s s s G c ++=
设采用零阶保持器，采样周期T 为0.2s 。试针对单位速度输入函数设计快速有波纹系统的 ，计算采样瞬间数字控制器和系统的输出响应并绘制图形。
2．在题1中，针对单位速度输入函数设计快速无波纹系统的 ，计算采样瞬间数字控制器和系统的输出响应并绘制图形。 1、2题、解
3、设被控对象的传递函数为 采用零阶保持器，采样周期T=1s ，输入单位速度函数，试按最少拍无波纹要求设计)(z D ，并检验一下所设计的
)
0185.01)(135.01)(1()
065.11)(05.01(76.0)(1111
1
1
-----------=
z z z z z z z G )
065.11()(1)(11---=Φ-=Φz az z z e )
1)(1()(11--+-=Φbz z z e )1)(1(1)065.11(1111----+--=-bz z z az 2
121065.1)1(----+=+-az az bz z b ?????+-=Φ-=Φ-=Φ----)
1)(1()()065.11()(1)(111
1bz z z z az z z e e 得
解得：
??
?==516
.0484.0b a )
065.11(584.0)(1)516.01)(1()(1111-----=Φ-+-=Φ∴
z z z z z z e e )
516.01)(05.01()135.01)(0185.01(636.0)
()()(1)(1111----++--=
ΦΦ-=
z z z z z z G z z D e e Λ
+++=--=
Φ=------3211
11484.01)
065.11(484.0)()()(z z z z z z z R z z C ++++==
---321000186.00037.00509.0484.0)
()
()(z z z z G z C z
U T 2T 3T
11113.68(10.717)()(1)(10.368)z z G z z z ----+=--)105.0)(11.0()
1(10)()()(2
2.00++-==-s s s e s G s H s G s C
系统是否满足快速无波纹的要求。 解
4、某电阻炉，其传递函数可近似为带纯滞后的一阶惯性环节
s d d
c e s
T K s G τ-+=1)(用飞升曲线法测得电阻炉的有关参
数如下：s T s K d d 680,30,16.1===τ若采用零阶保持器，取采样周期s T 6= ，要求闭环系统的时间常数s T 350=τ ，用大林算法求取对电阻炉实现温度控制的数字控制器的算式。 解
5、已知控制系统的被控对象的传递函数为
)
1)(12()(++=-s s e s G s
c 采样周期s T 1= ，若选闭环系统
的时间常数s T 1.0=τ ，问是否会出现振铃现象？试用大林算法设计数字控制器)(z D 。 解:
6、已知计算机控制系统开环脉冲传递函数
（T=1s ）试分别作下列双线性变换，然后作伯德图。 解 1100
11
12()0.717(()(10.717),0.58
()1
()1()()
0.158(1)(10.368)
10.580.416G z u v m p Φz z z c c Φz D z Φz G z z z z z -------=+==---=--可见零点为单位圆内),极点为1(单位圆上),0.368(单位圆内)。故=0,=0(单位圆上极点不包括),=1,=1。
设求得d d c d d c c τd p d τ(1)d d d 11
1(1)
d 116()
e 1
1e 1e ()[e ]1
1e (1e )(1e )()(1e )[1e (1e )1.628(10.991)10.9830.17s
T T T
s N T
T T T
T T T T T T T T N K G s T s K s G z K z s T s z z D z K z z z z z --
---+-------
--+---=
+--=?=+---=-----=--求得大林控制器Z 112(10.36)(10.607)
()0.253(1)
z D z z z -----=
---1会出现振铃现象。
z 20.3680.264() 1.3680.368
z G z z z +=-+21212
212
12
0.1040.5280.632(1) ()()| 2.736 1.2640.104 1.056 2.528
(2) ()()|
2.736 5.472(w z w T
w z T w w w G w G z w w w w G w G z w w
+=-+=---+==+--+==
+伯德图略）
1 《微机控制技术》复习题A 一、 简答题 1. 画出典型计算机控制系统的基本框图。 2. 连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？ 3. 简述计算机控制系统的一般控制过程。 4. 增量型PID 控制算式具有哪些优点？ 5. 简述开关量光电耦合输入电路中，光电耦合器的作用。 6. 什么是采样或采样过程？ 7. 线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么？ 8. 何为积分饱和现象？ 9. 等效离散化设计方法存在哪些缺陷？ 10. 何为最少拍设计？ 11. 什么是信号重构？ 12. 写出零阶保持器的传递函数，引入零阶保持器对系统开环传 递函数的极点有何影响？ 13. 给出常规的直接设计法或离散化设计法的具体设计步骤。 14. 简述采样定理的基本内容。 15. 写出位置型及增量型PID 的差分控制算式。 二、 设被控对象传递函数为) 1()(p +=s s K s G ，在对象前接有零阶保持器，试求广义对象的脉冲传递函数。
2 三、 已知被控对象传递函数为 ) 13)(15.0(10)(++=s s s G ，试用“二阶工程最佳”设计法确定模拟控制器G c (s )，分别写出其位置式及增量式数字PID 的控制算式。 四、 已知广义被控对象:) 1(1e 1)(+-=-s s s s G Ts , 给定T =1s 针对单位斜坡输入设计最小拍有纹波控制系统, 并画出系统的输出波形图。 五、 已知某连续控制器的传递函数为 2n 22n n ()2D s s s ωωξω=++ 试用双线性变换法求出相应的数字控制器的脉冲传递函数)(z D ，并给出控制器的差分形式。其中1s T =。 六、 已知离散控制系统的结构如下所示，采样周期s T 2.0=，输入信号21()12r t t t =++，求该系统的稳态误差。 七、 已知某系统连续控制器的传递函数 ) 2)(1(2)(++=s s s D 试分别用阶跃响应和脉冲响应不变法求)(s D 的等效数字控制器，并写出相应的差分方程表达式。其中采样周期1s T =。 八、 已知系统框图如下所示： T =1s r (t ) y (t ) T
《微型计算机控制技术》学科复习总结★第一部分选择题 ?使用说明：本部分对应考试题型的选择题部分，注意看选项答案，莫只记选项！ ★★1. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（C）（1分） A. 0.3V以下 B. 0.7V以上 C. -3V以下 D. +3V以上2．下面关于微型计算机控制技术的叙述，正确的是( D )。 A．微型计算机控制技术只能用于单片机系统 B．任何控制系统都可以运用微型计算机控制技术 C．微型计算机控制技术不能用于自动化仪表 D．微型计算机控制技术可用于计算机控制系统及自动化仪表3. 计算机监督系统(SCC)中，SCC计算机的作用是( B )。 A．接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机 B．按照一定的数学模型计算给定值并提供给DDC计算机 C．当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作 D．SCC计算机与控制无关 4．关于现场总线控制系统，下面的说法中，不正确的是( C )。 A．省去了DCS中的控制站和现场仪表环节 B．采用纯数字化信息传输 C．只有同一家的FCS产品才能组成系统 D．FCS强调“互联”和“互操作性” 5. 闭环控制系统是指（B） A.系统中各生产环节首尾相连形成一个环 B.输出量经反馈环节回到输入端，对控制产生影响 C.系统的输出量供显示和打印 D.控制量只与控制算法和给定值相关 6. 多路开关的作用是（A） A.完成模拟量的切换 B. 完成数字量的切换 C.完成模拟量与数字量的切换 D. 完成模拟量或数字量的切换 7. 采样-保持电路的逻辑端接+5V，输入端从2.3V变至2.6V，输出端为（A）
2014年上学期《计算机控制技术》复习大作业及参考答案========================================================== 一、选择题（共20题） 1.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（ A ）转换。 A．A/D转换器B．双向可控硅 C．D/A转换器D．光电隔离器 2.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构，需要接入（ D ）器件完成控制量的切换工作。 A．锁存器锁存B．多路开关 C．A/D转换器转换D．反多路开关 3.某控制系统中，希望快速采样，保持器的保持电容CH应取值（ A ）。 A．比较小B．比较大C．取零值D．取负值 4. 在LED显示系统中，若采用共阳极显示器，则将段选模型送至（ B ）。 A．阳极B．阴极 C．阴极或阳极D．先送阴极再送阳极 5. 电机控制意味着对其转向和转速的控制，微型机控制系统的作法是通过（B ）实现的。 A．改变定子的通电方向和通电占空比 B．改变转子的通电方向和通电占空比 C．改变定子的通电电压幅值 D．改变转子的通电电压幅值 6.计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是（B） A．接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机 B．按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机 C．当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作 D．SCC计算机与控制无关 7. 键盘锁定技术可以通过（C）实现。 A．设置标志位 B．控制键值锁存器的选通信号 C．A和B都行 D．定时读键值 8. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（C）。 A．0．3 伏以下B．0．7伏以上 C．-3伏以下D．+3伏以上 9. 在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号，（D）提高信/躁比。 A．只能通过模拟滤波电路 B.只能通过数字滤波程序 C.可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路 D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路 10．步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（B ）。 A．步进电机可以直接接受数字量 B．步进电机可以直接接受模拟量 C．步进电机可实现转角和直线定位 D．步进电机可实现顺时针、逆时针转动
一、单项选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号写在相应位置处。答案错选或未选者，该题不得分。每小题2分，共30分。） 1、以下几项不属于微机控制系统硬件的是（）。 A、计算机 B、过程输入通道及接口 C、过程输出通道及接口 D、程序设计系统 2、DCS是指（）。 A、集散型控制系统 B、直接数字控制系统 C、监督计算机控制系统 D、现场总线控制系统 3、以下几项不属于微机控制系统发展方向的是（）。 A、集成化 B、单一化 C、小型化 D、智能化 4、模拟信号到采样信号的转换过程称为（）。 A、采样过程 B、量化过程 C、滤波过程 D、隔离过程 5、电路接到采样信号后，输出电压V o达到指定跟踪误差范围内所需的时间称为（）。 A、孔径时间 B、保持时间 C、捕捉时间 D、采样时间 6、下列几项不属于ADC0809的主要性能的是（）。 A、工作频率为500HZ B、分辨率为12位二进制数 C、模拟输入电压范围是0V—5V D、允许输入8路模拟电压 7、下列8155的引脚中，（）为8155片内I/O和RAM选择线。 A、ALE B、RESET C、CE D、IO/M 8、（）是一种把电脉冲信号转换成相应的直线位移或角位移的执行元件。
A、伺服电机 B、固态继电器 C、步进电机 D、变频器 9、由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（）转换。 A、A/D转换器 B、双向可控硅 C、D/A转换器 D、光电隔离器 10、下列不属于人机接口设备的是（）。 A、光盘 B、键盘 C、LED显示器 D、打印机 11、下列不属于数字PID控制器参数整定任务所确定内容的是（）。 A、Kp B、Ti C、Td D、Tm 12、下列不属于抑制干扰的措施是（）。 A、接地 B、屏蔽 C、断电 D、隔离 13、下列不属于共模干扰的抑制方法的是（）。 A、变压器隔离 B、滤波 C、浮地屏蔽 D、光电隔离 14、在计算机控制系统中，为了避免控制动作过于频繁，消除由于频繁动作所引起的系统振荡和设备磨损，对于一些精度要求不太高的场合，可以采用（）。 A、带死区的PID控制 B、常规PID控制 C、积分分离的 PID控制 D、微分分离的PID控制 15、对于失控的CPU，最简单的处理方法是（）。 A、设置软件陷阱 B、掉电保护 C、睡眠 D、人工复位 二、填空题（每空1分，共30分。） 1、模拟量输入通道中常用的放大器有、和 三种放大器。 2、采样保持器有和两种工作模式。 3、根据不同的用途，交流伺服电机可以采用以下三种控制方法____________ 、____________ 和。 4、所谓PID控制是指____________ 、____________ 和 控制。
１、什么就是计算机控制系统？它由哪几部分组成？ 计算机控制系统就就是利用计算机来实现生产过程自动控制得系统。它就是工业控制机构生产过程得大部分组成，工业控制机就是指生产过程控制得特点与要求而设计得计算机,它包括硬件与软件部分,生产过程包括被控对象,测量变送，执行机构,电气开关等。 2、计算机控制系统得典型形式有哪些？各有什么优缺点？ 计算机控制系统得典型形式：(1)操作指导控制系统。优点:结构简单，控制灵活与安全,缺点就是由人工操作,速度受到限制，不能控制多个对象.(2)直接数字控制系统(ＤＤC),实时性好,可靠性高与适应性强.（３）监督控制系统（SSC），就是生产过程始终处于最优工况。 (4)分型控制系统（DCS)，分散控制，集中操作，分级管理.（５)现场总线控制系统（FＣＳ)，降低成本,提高可靠性，可实现真正得开放式互连系统结构 3、实时，在线方式与离线方式得含义就是什么？ 实时就是指信号得输入,计算与输出都要在一定得时间范围内完成,即计算机对输入信息以足够快得速度进行控制，超出这个时间就失去控制时机，控制也就失去意义.在线方式：在计算机控制系统中，生产过程与计算机直接连接,并受计算机控制得方式。离线方式:生产过程不与计算机相连且不受计算机控制，而就是靠人进行联系并作相应操作得方式. ４、工业控制机有哪几部分组成？ 工业控制机包括硬件与软件两部分。硬件包括：主机(CPU、RＡM、ROＭ）板,人-—机接口，外部总线与内部总线，系统支持板，磁盘系统通信接口，输入、输出通道.软件包括系统软件、支持软件与应用软件。 5、什么就是总线，内部总线与外部总线？ 总线就是一组信号线得集合，它定义了各引线得信号、电机、机械特性,使计算机内部各组成部分之间以及不同得计算机之间建立信号联系,进行信息传送与通信。内部总线：就就是计算机内部功能模板之间进行通信得总线,它就是构成完整得计算机系统得内部信息枢纽，但按功能仍要分为数据总线DＢ，地址总线ＡB,控制总线ＣB，电源总线ＰB。外部总线就是计算机与计算机之间或计算机与其她智能设备之间进行通信得连接。 6、什么就是接口,接口技术与过程通道？ 接口就是计算机与外部设备交换信息得桥梁，它包括输入接口与输出接口,接口技术就是研究计算机与外部设备之间如何交换信息得技术,过程通道就是在计算机与生产过程之间设置得信息传送与转换得连接通道，它包括ＡI、AＯ、ＤＩ、DO。 7、采用７4LS244与74LＳ２73与PＣ总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量)输入接口与8路数字量(开关量）输出接口,请画出接口电路原理图,并分别编写数字量输入与数字量输出程序。 8、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路模拟量得数据采集程序 9、有源I／V变换:设输入为4~2０mA得电流，对应输出为1~5Ｖ，输入电阻Ｒi=２50Ω，试确定I/V变换电路及电路参数，画出电路原理图. 10、什么就是采样过程、量化、孔径时间？ 采样时指按一定得时间间隔T，把时间上连续与幅值上也连续得模拟信号转变成在时间刻０、Ｔ、2T···ＫＴ得一连串脉冲输出信号得过程，所谓量化就就是采用一组数码(二进制码)来逼近离散模拟信号得幅值，将其转换为数字信号,将采样信号转换为数字信号得过程称为量化过程,孔径时间，在模拟量输入通道中，Ａ／D转换器将模拟信号转换为数字量总需要一定得时间，完成一次A/D转换所需得时间. 11、采样保持器得作用就是什么？就是否所有得模拟量输入通道中都需要采样保持器？为什么？
《微机控制技术》课程设计报告 课题：最少拍控制算法研究专业班级：自动化1401 姓名： 学号： 指导老师：朱琳琳 2017年5月21日
目录 1. 实验目的 (3) 2. 控制任务及要求 (3) 3. 控制算法理论分析 (3) 4. 硬件设计 (5) 5. 软件设计 (5) 无纹波 (5) 有纹波 (7) 6. 结果分析 (9) 7. 课程设计体会 (10)
1.实验目的 本次课程设计的目的是让同学们掌握微型计算机控制系统设计的一般步骤，掌握系统总体控制方案的设计方法、控制算法的设计、硬件设计的方法。学习并熟悉最少拍控制器的设计和算法；研究最少拍控制系统输出采样点间纹波的形成；熟悉最少拍无纹波控制系统控制器的设计和实现方法。复习单片机及其他控制器在实际生活中的应用，进一步加深对专业知识的认识和理解，使自己的设计水平、对所学知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。 2.控制任务及要求 1.设计并实现具有一个积分环节的二阶系统的最少拍有纹波控制和无纹波控制。 对象特性G （s ）＝ 采用零阶保持器H 0（s ），采样周期T ＝,试设计单位阶跃，单位速度输入时的有限拍调节器。 2.用Protel 、Altium Designer 等软件绘制原理图。 3.分别编写有纹波控制的算法程序和无纹波控制的算法程序。 4.绘制最少拍有纹波、无纹波控制时系统输出响应曲线，并分析。 3.控制算法理论分析 在离散控制系统中，通常把一个采样周期称作一拍。最少拍系统，也称为最小调整时间系统或最快响应系统。它是指系统对应于典型的输入具有最快的响应速度，被控量能经过最少采样周期达到设定值，且稳态误差为定值。显然，这样对系统的闭环脉冲传递函数)(z φ提出了较为苛刻的要求，即其极点应位于Z 平面的坐标原点处。 1最少拍控制算法 计算机控制系统的方框图为： 图7-1 最少拍计算机控制原理方框图 根据上述方框图可知，有限拍系统的闭环脉冲传递函数为： ) ()(1)()()()()(z HG z D z HG z D z R z C z +==φ (1) )(1)()(11)()()(1z z HG z D z R z E z e φφ-=+== (2) 由(1) 、(2)解得：
汽车电子控制技术试题 及答案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】
1．电子控制单元（ECU）主要由输入回路、A/D转换器、计算机、输出回路组成。(√)1 1 2．电控汽油喷射系统是利用空气流动时在节气门上方喉管产生负压，吸出汽油，经过雾化后送给发动机。 （×） 2．从传感器输出的信号输入进ECU后，首选通过输入回路，其数字信号和模拟信号都直接输入微机。 （×) 3．进气系统的作用是控制和测量发动机运行时吸入气缸的空气量，其中空气流量是由发动机内燃烧汽油产生负压后自动吸入的，是无法控制的。 （） 4．二氧化锆（ZrO2）氧传感器中，二氧化锆固体电解质在温度高时，氧离子在内部容易移动，会产生氧浓度差的电效应，因此需要加装瓷加热器。 （×） 1．二氧化钛（TiO2）氧传感器是利用半导体材料的二氧化钛的电阻值随氧含量的变化而改变的特性制成的。 （√） 2．冷却液温度传感器的热敏电阻通常具有正温度系数。 （×） 3．电磁喷油器的喷油量取决于ECU提供的喷油脉冲信号宽度。 （×） 7．控制空气量的执行机构可以分为两种：一种是控制节气门最小开度节气门直动式；另一种控制节气门旁通气道中空气流量的旁通空气式。 （√） 8．由于三元催化转换装置的特性是空燃比附近的转换效率不高，所以必须将空燃比控制在大于：1的范围。 （×） 5．共振式的压电爆震传感器，当振荡片与被测发动机爆震时的振动频率不一致时，压电元件有最大的谐振输出。 （×） 6．点火提前角过大，即点火过早，容易产生爆震。 （×） 7．怠速控制的实质是通过调节空气通道的流通面积来控制怠速的进气量。 （√） 8．在排放控制中，三元催化剂的催化和还原能力很强，但在空燃比低于时，其转换效率很低，只有在空燃比大于：1时，才能高效进行还原。 （×） 9．在巡航控制中，节气门由执行器通过另一个臂，代替驾驶员的踏板对节气门进行控制。 （×）
1 《微机控制技术》复习题B 一、判断题 （ ）1、串行通信与串行D/A 转换是一回事，都是将并行数据串行输出。 （ ）2、一般来说，采用双端输入的差动运算放大器、或光耦器件有利于抑制共模干扰。 （ ）3、对于带纯滞后环节的控制系统，使用史密斯纯滞后补偿原理后，可以将纯滞后部分等效于反馈环之外，消除其纯滞后环节对系统稳定性的影响。 （ ）4、如果按大林提出的简单修正算法来消除振铃现象，则对系统的稳态输出无影 响，但对动态性能有影响。 （ ）5、模拟调节器相对于数字调节器更容易实现复杂控制规律。 （ ）6、逐次逼近式A/D 转换器与计数器式A/D 转换器相比，后者转换速度更快。 （ ）7、进入I/O 通道的干扰按其对电路的作用形式，通常可分为串模和共模干扰。 （ ）8、在选择PID 参数时，引出控制度的概念，当控制度等于“2”时，数字控制 器与模拟控制器的控制效果相当。 （ ）9、要使二阶系统输出获得理想动态品质，其闭环幅频满足的条件是()1,A ω=相 频满足的条件是()0o ωΦ=。 （ ）10、A/D 转换器的分辨率与转换精度是一回事，分辨率高，则转换精度也高。 （ ）11、对于斜坡输入信号设计的最小拍无差系统，对于其它输入信号仍然是最小拍无差的。 （ ）12、大林把控制量()u k 以二分之一的采样频率振荡的现象称为“振铃现象”。 （ ）13、最少拍有波纹系统的缺陷之一是输出在采样点上的值与输入不相等。 （ ）14、要实现最少拍无波纹控制，在被控对象()c G s 含有足够积分环节的前提下， ()z Φ还应包含()G z 的单位圆上和单位圆外的零点。 （ ）15、为了实现最少拍无差控制，)(Z e Φ的表达式中需含有()G Z 的全部极点。 二、填空题 1、常用的I/O 控制方式是 ， 、 。 2、微型计算机控制系统中解决中断优先级的办法是 ， ， 。 3、满足实时控制要求的使用条件是 。 4、最短响应时间是 。
微机控制技术的发展概况及趋势 微机控制技术是以微型计算机作为机电一体化的控制器，结合微型计算机的工作原理和接口设计，相应的控制硬件和软件以及它们的配合，实现对控制对象的控制的一门技术。它的发展离不开自动控制理论和计算机技术的发展，随着科学技术的发展，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。 本文从计算机控制系统的发展历史，我国工业控制机及系统的发展应用，计算机控制系统的发展趋势，这几个方面来阐述微机控制技术的发展概况及相关趋势。 计算机控制系统在60年代引入控制领域当时计算机是控制调节器的设定点, 具体的控制则由电子调节器来执行, 这种系统称为计算机监控系统。在60 年代末期出现了用一台计算机直接控制一个机组或一个车间的控制系统,简称集中控制系统。这种控制系统即常说的直接数字控制(DDC)系统。计算机DDC 控制的基本思想是使用一台计算机代替若干个调节控制回路功能。这个控制系统由于只有一台计算机而且没有分层，所以非常有利于集中控制盒运算的集中处理，并且能得到很好的反映，并且，各个控制规律都可以直接实现。但是，如果生产过程复杂，则该系统的可靠性就很难保证了。系统的危险性过于集中, 一旦计算机发生故障, 整个系统就会停顿。[7] 70 年代随着电子技术的飞速发展,随着大规模集成电路的出现和发展, 集散控制系统（DCS）出现，之后在此基础上，随着生产发展的需要而产生了一种更新一代的控制系统，即分布式控制系统。典型的集散控制系统具有两层网络结构下层负责完成各种现场级的控制任务,上层负责完成各种管理、决策和协调任务。 90年代以来，随着各个学科的发展和交叉融合，随着现代大型工业生产自动化的不断兴起, 利用计算机网络作为控制工具的综合性控制系统，计算机集成系统（CIPS）应运而生。它紧密依赖于最新发展的计算机技术、网络通信技术和控制技术，并且终将成为未来控制系统的发展趋势。 我国工业控制发展的道路是比较曲折的，20世纪80年代末到90年代初，我国市场上大都是首先引进了成套设备，在引进成套设备的同时相继引进了各种工控系统，来填充国内在这方面的不足，90年代后，在我国一批科学家的带领下，我国逐渐有了自己设计的控制系统和装置，建立自己的实验室，生产出属于自己版权的产品，然后在原有技术的基础上进行二次开发和应用，从1997年开始，大陆本土的IPC厂商开始进入该市场，IPC也随之发展成了中国第二代主流工控机技术。[1] 目前国内的工控机供应渠道主要来源于中国台湾及内地的厂商，国外的产品（例如RADISYS、ROCKWELL、INTEL等）经过几年的市场拼杀后，由于成本高、价格高、服务难，现已完全退出国内市场。目前，国内的IT业研发、加工技术力量不断提升；各类芯片和各类器件、生产设备在国际市场基本可平等选购；软件资源的可移植性可节省大量的人力、物力。在这些有利条件下，国内一些厂商抓住机会快速崛起，利用本土综合竞争优势逐步将国外品牌挤出国内工控市场。某些企业以每年超过100%的资产增长速度，鼎立于国内的工控市场，而且
《汽车电子控制技术》习题（一） 一、填空题 1. ABS控制器所依据的控制参数有车轮角减速度和滑移率。 2.电子制动力分配系统（EBD）由轮速传感器、电子控制器和液压执行器三部分组成。 3．电子控制悬架系统主要有半主动悬架和主动悬架两种。 4.微机控制点火系统的实际点火提前角一般包括：初始点火提前角、基本点火提前角、修正点火提前角三部分。 5.怠速时,空调使用时的点火提前角比空调不使用时更大（更大、更小、一致）。 6.微机控制点火系统点火提前角的基本值是由曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器所决定。 二、名词解释 1.ROM 只读存储器 2.RAM 随机存储器 3.A/D转换器 数据模拟转换器，将模拟信号转换为数字信号然后被微处器接受。 4.EFI 电子控制发动机燃油喷射系统，简称燃油喷射系统。 5.L型喷射系统 用叶片空气流量计取代了进气压力传感器，用空气流量作为控制喷油量的 主要因素。 三、简答题 1.汽车电子控制系统的基本组成及各部分的作用是什么？ 答：电子控制系统一般由检测反馈单元、指令及信号处理单元、转 换放大单元、执行器和动力源等几部分组成。（1）检测反馈单元：该单元 的功能在于通过各种传感器检测受控参数或其他中间变量，经放大、转换 后用以显示或作为反馈信号。（2）指令及信号处理单元：该单元接收人机 对话随机指令或定值、程序指令，并接受反馈信号，一般具有信号比较、 转换、运算、逻辑等处理功能。（3）转换放大单元：该单元的作用是将指 令信号按不同方式进行转换和线性放大，使放大后的功率足以控制执行器
并驱动受控对象。（4）执行器：执行器直接驱动受控对象的部件，可以用电磁单元，如电磁铁、电动机等，也可以用液压或气动元件。（5）动力源：动力源为各单元提供能源，通常包括电气动力源和流体动力源两类。 2.电子控制器有哪些基本组成部分？各部分的基本功用是什么？ 答：电子控制器通常被简称为ECU，其基本组成有输入电路，微机，输出电路。输入电路作用：输入电路作用是将传感器，开关等各种形式的输入信号进行预处理，转换为计算机可接受的数字信号 3.EGR系统的目的何在？废气循环量与那些参数有关？ 答：废气再循环控制就是将发动机排出的部分废气引入进气管与新鲜的混合混合后进入气缸，利用废气中所含的大量co2不参与燃烧却能吸收热量的特点，降低燃烧温度，达到减少NO2排放的目的；废气再循环与EGR气体流量和吸入空气量有关。 ？ 4.什么是占空比R C 答：在一串理想的脉冲序列中（如方波），正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。 5、汽车电子控制悬架系统调节减震器阻尼的方法是什么？ 答：悬架阻尼大小的调节是通过改变减振器阻尼孔截面积的大小俩实现的。 6.简述电动助力转向系统的工作原理？ 答：首先，转矩传感器测出驾驶员施加在转向盘上的操纵力矩，车速传感器测出车辆当前的行驶速度，然后将这两个信号传递给ECU；ECU根据内置的控制策略，计算出理想的目标助力力矩，转化为电流指令给电机；然后，电机产生的助力力矩经减速机构放大作用在机械式转向系统上，和驾驶员的操纵力矩一起克服转向阻力矩，实现车辆的转向。 7、氧传感器的作用是什么？ .氧传感器：安装在排气管上。其功用是检测发动机排气中氧含量，并将氧含量转变为电压信号传给ECU，ECU根据该信号判断实际空燃比，对喷油时间进行修正，实现空燃比反馈控制，将空燃比控制在理论空燃比附近，从而节约燃油和降低有害气体排放。
一、]t b 填空题 1.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两个组成部分。 2.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器等。 3.在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。 4.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器。 5.模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。 6.信号接地方式应采用一点接地方式，而不采用多点接地方式。 7.按极点配置设计的控制器通常有两部分组成，一部分是状态观测器，另一部分是控制规律。 8.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。 9.线性表、数组、堆栈和队列的共同特点是要求连续的存储单元来顺序存放数据元素。 10.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。 二、名词解释 1.采样过程按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号，变成在时刻0、T、2T、…kT的一连串脉冲输出信号的过程 2.地线”是信号电流流回信号源的地阻抗路径 3.数字程序控制就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制 4.数据是描述客观事物的数、字符，以及所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的集合 5.积分饱和如果执行机构已到极限位置，仍然不能消除偏差时，由于积分作用，尽管计算PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应的动作 三、选择题（合计15分，每题3分） 1.下列不属于数字控制方式的是（C ） A、点位控制 B、直线控制 C、网格控制 D、轮廓控制 2.8位的A/D转换器分辨率为（ C ） A、0.01587 B、0.007874 C、0.003922 D、0.0009775 3.专家控制系统大致可以分为（D ） ①专家自整定控制②专家自适应控制③专家监督控制④混合型专家控制⑤仿人智能控制 A、①②③⑤ B、②④⑤ C、②③④⑤ D、①③④⑤ 4.一个8位的A/D转换器(量化精度0.1%)，孔径时间3.18μm，如果要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为（B ） A、5Hz B、50Hz C、100Hz D、500Hz 5.某热处理炉温度变化范围为0~1350℃，经温度变送器变换为1~5V的电压送至ADC0809，ADC0809的输入范围为0~5V，当t=KT时，ADC0809的转换结果为6A，此时炉温为（C ） A、588.98℃ B、288.98℃ C、361.23℃ D、698.73℃ 四、简答题（合计20分，每题5分） 1.什么是干扰，干扰来源，抗干扰措施。 答：就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。外部干扰和内部干扰。硬件措施，软件措施，软硬结合的措施 2.逐点比较法插补原理。 答：所谓逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这
1.计算机控制系统：就是利用计算机(通常称为工业控制计算机，简称工业控制机)来实现生产过程自动控制的系统。 2.计算机控制系统的工作原理： ①实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。 ②实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。 ③实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行发出控制信号，完成控制任务。 3.计算机控制系统由计算机(工业控制机)和生产过程两大部分组成。 4.在线方式和离线方式 在线方式(on-line): 生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式。 离线方式(off-line): 生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。 5.实时的含义 实时(real-time)：指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间围完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。而且这个时间围的大小跟被控对象联系非常的紧密！不同的被控对象，对时间围的要求不同。 6.逐点比较法插补: 每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这点在给定轨迹的上方或下方，或是给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向。比较一次，决定下一步走向，以便逼近给定轨迹，即形成逐点比较插补。 7.直线插补计算过程：①偏差判别②坐标进给③偏差计算④终点判断
8.圆弧插补计算过程：①偏差判别②坐标进给③偏差计算④坐标计算○5终点判断 9.凑试法确定PID参数整定步骤： (1)首先只整定比例部分。比例系数由小变大，观察相应的系统响应，直到得到反应快，超调小的响应曲线。系统无静差或静差已小到允许围，并且响应效果良好，那么只须用比例调节器即可，最优比例系数可由此确定。 (2)若静差不能满足设计要求，则须加入积分环节。整定时首先置积分时间TI为一较大值，并将经第一步整定得到的比例系数略为缩小(如缩小为原值的0．8倍)，然后减小积分时间，使在保持系统良好动态性能的情况下，静差得到消除。在此过程中，可根据响应曲线的好坏反复改变比例系数与积分时间，以期得到满意的控制过程与整定参数。 (3)若使用比例积分调节器消除了静差，但动态过程经反复调整仍不能满意，则可加入微分环节，构成比例积分微分调节器。在整定时，可先置微分时间TD为零。在第二步整定的基础上，增大TD，同时相应地改变比例系数和积分时间，逐步凑试，以获得满意的调节效果和控制参数。 10.扩充临界比例度法确定PID参数整定步骤： ①选择一个足够短的采样周期，具体地说就是选择采样周期为被控对象纯滞后时间的十分之一以下。 ②用选定的采样周期使系统工作。这时，数字控制器去掉积分作用和微分作用，只保留比例作用。然后逐渐减小比例度δ（δ=1/K P )，直到系统发生持续等幅振荡。记下使系统发生振荡的临界比例度 δ k 及系统的临界振荡周期T k 。 ③选择控制度。模拟 控制度 ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? = ? ? ∞ ∞ 2 2 ) ( ) ( dt t e dt t e DDC ④根据选定的控制度，求得T、K P 、T I 、T D 的值 11. 扩充响应曲线法确定PID参数整定步骤： ①数字控制器不接入控制系统，让系统处于手动操作状态下，将被调量调节到给定值附近，并使 之稳定下来。然后突然改变给定值，给对象一个阶跃输入信号。 ②用记录仪表记录被调量在阶跃输入下的整个变化过程曲线，此时近似为一个一阶惯性加纯滞后环节的响应曲线。 ③在曲线最大斜率处作切线，求得滞后时间τ，被控对象时间常数Tτ以及它们的比值Tτ／T，
一、填空：（每空１分，共３０分） １、计算机基本的五个组成部分是、、、和。 ２、工业控制计算机的各类有工业控制机、工业控制机和。 ３、计算机内，数的表示方法有数、数和数三种。 ４、单片机可以分为单片机和单片机两种机型。 ５、单片机在开发系统时，可以使用语言、语言和语言。 ６、ＭＣＳ－５１系列单片机中共有七种寻址方式，分别是寻址、寻址、寻址、寻址、寻址、寻址、寻址。 ７、在汇编语言中，分支语句是通过语句来实现的。 ８、循环语句是指按某种规律重复执行的程序语句。 ９、在执行完子程序，返回继续执行生程序前恢复其原有内容，这称为。 １０、一个完整的中断处理有中断、中断、中断和中断。 二、选择：（每题２分，共２０分） １、一个完整的计算机系统是由和软件两部分组成的。 Ａ主机Ｂ硬件Ｃ程序Ｄ外设 ２、计算机内部一律采用进制数存储数据。 Ａ十Ｂ八Ｃ二Ｄ十六 ３、伪指令是程序员发给汇编程序的指令，也称命令。 Ａ二进制Ｂ汇编Ｃ高级Ｄ人工命令 ４、顺序控制就是依次执行、无分支、无循环和调用。 Ａ从上到下Ｂ从下到上Ｃ从里到外Ｄ从外到里 ５、有条件跳转语句可以分为语句和多分支语句。 Ａ跳转语句Ｂ单分支语句Ｃ顺序语句Ｄ转移语句 ６、ＣＰＵ和外部通信有通信和串行通信。 Ａ并行Ｂ异步Ｃ同步Ｄ位传送 ７、总线按功能和规范分为总线、内总线和外总线。 Ａ数据Ｂ地址Ｃ片Ｄ控制 ８、地址总线的宽度为位。 Ａ８Ｂ４Ｃ３２Ｄ１６ ９、５１系列单片机内部４个双向的并行Ｉ/Ｏ端口，共根引脚。 Ａ３２Ｂ１６Ｃ８Ｄ６４ １０、两个字长的二进制位数是。 Ａ８Ｂ１６Ｃ３２Ｄ６４ 三、名词解释：（每题４分，共２０分） １、微处理器： ２、工业控制计算机（ＩＰＣ）：
一、填空题 1.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两个组成部分。 2.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器等。 3.在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。 4.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器。 5.模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。 8.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。 10.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。 ------------------------------------------------------------------------------------- 1.计算机系统由和两大部分组成。计算机、生产过程 2.集散控制系统（DCS）的结构模式为：.操作站—控制站—现场仪表 3.变送器输出的信号为或的统一信号。0~10mA、4~20mA 10.采用双绞线作信号引线的目的是减少电磁感应 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1、实时的概念不能脱离具体的过程，一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时系统必定是在线系统。 2、典型的工业生产过程可分为：连续过程、离散过程、批量过程。 3、计算机控制系统的典型型式：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、综合自动化控制系统。 4、计算机控制系统的发展趋势：控制系统的网络化、智能化、扁平化、综合化。 5、数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。 6、在计算机控制系统中，模拟量输入通道的任务是把系统中检测到的模拟信号，变成、二进制数字信号，经接口送往计算机。 7、计算机控制系统的CPU抗干扰措施常采用看门狗、电源监控（掉电检测及保护）、复位等方法。 9、香农采样定理：如果模拟信号（包括噪声干扰在内）频谱的最高频率为f max，只要按照采样频率f≥2f max进行采样，那么采样信号y* (t)就能唯一地复观y(t). 10、程序设计通常分为5个步骤，即问题定义、程序设计、编码、调试、改进和再设计。 二、名词解释 信号调理——为了将外部开关量信号输入到计算机、必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号，这些功能称为信号调理。 有源I/V变换——主要是利用有源器件运算放大器、电阻来实现将变送器输出的标准电流信号变换成标电压信号。 积分分离——在PID控制中，为了提高控制性能，当偏差e(k)较大时，取消积分作用（采用PD 控制）；当偏差e(k)较小时才将积分作用投入（采用PID控制）。 模糊集合——在人类思维中，有许多模糊的概念，如大、小、冷、热等，都没有明确的内涵和外延的集合。 软件陷阱——就是一条引导指令，强行将捕获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。
微型计算机控制技术复习习题答案
第一章计算机控制系统概述 习题参考答案 1.计算机控制系统的控制过程是怎样的? 计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤： (1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。 (2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。 (3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？ (1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。 (2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。 (3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。 3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 由四部分组成。 图1.1微机控制系统组成框图 (1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最
优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。 (2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。 (3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。 (4)检测与执行机构 a.测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量，例如热电偶把温度转换成mV信号；压力变送器可以把压力转换变为电信号，这些信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信号(0～5V或4～20mA)后，再送入微机。 b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。例如，在温度控制系统中，微机根据温度的误差计算出相应的控制量，输出给执行机构(调节阀)来控制进入加热炉的煤气(或油)量以实现预期的温度值。常用的执行机构有电动、液动和气动等控制形式，也有的采用马达、步进电机及可控硅元件等进行控制。 4.微型计算机控制系统软件有什么作用？说出各部分软件的作用。 软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进行的，因此说软件是微机系统的中枢神经。就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。 (1)系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。对用户来说，系统软件只是作为开发应用软件的工具，是不需要自己设计的。系统软件包括： a.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等；
一、填空 1．汽车排放对人类危害最大的是__CO、HC、NOX三类化合物。 2．在发动机控制系统中，点火控制包括___点火提前角___控制、_通电时间（闭合角）__控制、__防爆震__控制三个方面。 3．怠速控制阀按结构与工作方式分可分为___步进电机______式、______开度电磁阀___式、_____开关电磁阀____式。 4．ECU主要由_微处理器、输入电路、输出电路_组成。 5．液力变矩器的基本元件是____泵轮、涡轮、导轮_。 6．汽车排放根据控制的方式不同，可将它们分为_机内__净化、_机外___净化、____污染源封闭循环____净化三类。 7．ABS是______防抱死制动系统_____系统的缩写，ASR是____驱动防滑系统___系统的缩写。 8、液力变矩器的基本元件是____泵轮、涡轮、导轮_。 9、在用车发动机功率不得低于原标定功率的75%，大修后发动机最大功率不得低于原设计标定值的90%。 10、汽车排放根据控制的方式不同，可将它们分为_机内__净化、_机外___净化、____污染源封闭循环____净化三类。 11、ABS是______防抱死制动系统_____系统的缩写，ASR是____驱动防滑系统___系统的缩写。 12、发动机技术状况变化的主要外观症状有：功率下降，燃料与润滑油消耗量增加，起动困难，漏水、漏油、漏气以及运转中有异响等。 13.在示波器上可以观察到点火的单缸波形、多缸重叠波形、多缸平列 波、多缸并列波形。 14.怠速控制阀按结构与工作方式分可分为___步进电机______式、______开度电磁阀___式、_____开关电磁阀____式。 二、是非题：判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打X。
习题一 1，微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 答：CPU，接口电路及外部设备组成。 CPU，这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。 接口电路，微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。 外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备 2，微型计算机控制系统软件有什么作用？说出各部分软件的作用。 答：软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进行的，因此说软件是微机系统的中枢神经。就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件 1)系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。对用户来说，系统软件只是作为开发应用软件的工具，是不需要自己设计的。 2)应用软件:它是面向用户本身的程序，即指由用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序。 3，常用工业控制机有几种？它们各有什么用途？ 4，操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何？它们之间有何区别和联系？ 答：(1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作用。 (2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC(Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。DDC系统是闭环系统，是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。 (3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(Supervisory Computer Control)系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。 5，说明嵌入式系统与一般微型计算机扩展系统的区别。 答：嵌入式计算机一般没有标准的硬件配置。嵌入式系统可采用多种类型的处理器和处理器结构。软硬件协同设计采用统一的工具描述，可合理划分系统软硬件，分配系统功能，在性能、成本、功耗等方面进行权衡折衷，获取更优化的设计。嵌入式系统多为低功耗系统。简单地说，就是嵌入式系统和微型计算机的扩展标准不大一样。 6，PLC控制系统有什么特点？ 答：（1）可靠性高。由于PLC大都采用单片微型计算机，因而集成度高，再加上相应的保护电路及自诊断功能，因而提高了系统的可靠性。 （2）编程容易。PLC的编程多采用继电器控制梯形图及命令语句，其数量比微型机指令要少得多，除中、高档PLC外，一般的小型PLC只有16条左右。由于梯形图形象而简单，因而编程容易掌握、使用方便，甚至不需要计算机专门知识，就可进行编程。 （3）组合灵活。由于PLC采用积木式结构，用户只需要简单地组合，便可灵活地改变控制系统的功能和规模，因此，可适用于任何控制系统。 （4）输入/输出功能模块齐全。PLC的最大优点之一，是针对不同的现场信号，均有相应的模块可与工业现场的器件直接连接，并通过总线与CPU主板连接。