计算机控制系统 第8章
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6.1 分类说明8086CPU有哪几种中断?
答:8086CPU中断源可分为内部中断和外部中断,内部中断有溢出中断、除法出错中断、INTn指令中断、断点中断、单步(陷阱)中断;外部中断有可屏蔽中断INTR\不可屏蔽中断NMI。
6.2 简述 8086可屏蔽中断的响应过程。
可屏蔽中断INTR接受来自普通外设的中断请求信号(一般使用可编程中断控制器8059A来管理此类外设的中断请求),当该信号线有效时,CPU将根据中断允许标志IF的状态来决定是否响应。如果IF=0,则表示INTR线上中断被屏蔽或禁止,CPU将不理会该中断请求而处理下一条指令。由于CPU并不锁存INTR信号,INTR信号必须保持有效状态,直到接受到响应信号或撤销请求为止。如果IF=1,则表示INTR线上的中断开放,CPU在完成现在正在执行的指令后,识别该中断请求,并进行中断处理。
6.5 中断应答时序如图6.2所示,说明前后两个INTA周期的任务。
第一个INTA表示对中断请求的响应,用于通知中断请求设备,第二个INTA用于将中断类型号送数据总线的低8位上。期间LOCK信号用于保证在中断响应过程中不会被其他CPU占用总线而导致中断响应失败。 6.9 某外设中断类型号为10H,它的中断服务程序的入口地址为1020H:3FC9H,求其向量地址并具体描述中断向量的各字节在存储器中的存储情况。
解:向量地址:10H*4=40H
[0040H]、[0041H]、[0042H]、[0043H]依次存放C9H、3FH、20H、10H
6.10 某外设的中断服务子程序名称为INT_PROC,其中断类型号为18H,试编写一程序段将该外设的中断向量装入到中断向量表中。
解:向量地址:18H*4=60H
PUSH DS
MOV AX,0
MOV DS,AX
MOV WORD PTR [0060H],OFFSET INT_PROC
8非线性控制系统
前面几章讨论的均为 线性系统的分析和设计方法,然而,对于非线性程度比较严重的系统, 不
满足小偏差线性化的条件,则只有用非线性系统理论进行分析。本章主要讨论本质非线性系统,研 究其基本特性和一般分析方法。
8.1非线性控制系统概述
在物理世界中,理想的线性系统并不存在。严格来讲,所有的控制系统都是非线性系统。例如, 由电子线路组成的放大元件,会在输出信号超过一定值后出现饱和现象。当由电动机作为执行元件 时,由于摩擦力矩和负载力矩的存在,只有在电枢电压达到一定值的时候,电动机才会转动,存在 死区。实际上,所有的物理元件都具有非线性特性。如果一个控制系统包含一个或一个以上具有非 线性特性的元件,则称这种系统为非线性系统,非线性系统的特性不能由微分方程来描述。
图8-1所示的伺服电机控制特性就是一种非线性特性, 图中横坐标u为电机的控制电压, 纵坐
标 为电机的输出转速,如果伺服电动机工作在 A1OA2区段,则伺服电机的控制电压与输出转速的
关系近似为线性,因此可以把伺服电动机作为线性元件来处理。但如果电动机的工作区间在 B1OB2
区段•那么就不能把伺服电动机再作为线性元件来处理,因为其静特性具有明显的非线性。
8.1.1控制系统中的典型非线性特性
组成实际控制系统的环节总是在一定程度上带有非线性。 例如,作为放大元件的晶体管放大器,
由于它们的组成元件(如晶体管、铁心等)都有一个线性工作范围,超出这个范围,放大器就会出现 饱和现象;执行元件例如电动机,总是存在摩擦力矩和负载力矩,因此只有当输入电压达到一定数 值时,电动机才会转动,即存在不灵敏区,同时,当输入电压超过一定数值时,由于磁性材料的非 线性,电动机的输出转矩会出现饱和;各种传动机构由于机械加工和装配上的缺陷,在传动过程中 总存在着间隙,等等。
实际控制系统总是或多或少地存在着非线性因素,所谓线性系统只是在忽略了非线性因素或在 一定条件下进行了线性化处理后的理想模型。常见典型非线性特性有饱和非线性、死区非线性、继 电非线性、间隙非线性等。
164 8 非线性控制系统
前面几章讨论的均为线性系统的分析和设计方法,然而,对于非线性程度比较严重的系统,不满足小偏差线性化的条件,则只有用非线性系统理论进行分析。本章主要讨论本质非线性系统,研究其基本特性和一般分析方法。
8.1非线性控制系统概述
在物理世界中,理想的线性系统并不存在。严格来讲,所有的控制系统都是非线性系统。例如,由电子线路组成的放大元件,会在输出信号超过一定值后出现饱和现象。当由电动机作为执行元件时,由于摩擦力矩和负载力矩的存在,只有在电枢电压达到一定值的时候,电动机才会转动,存在死区。实际上,所有的物理元件都具有非线性特性。如果一个控制系统包含一个或一个以上具有非线性特性的元件,则称这种系统为非线性系统,非线性系统的特性不能由微分方程来描述。
图8-1所示的伺服电机控制特性就是一种非线性特性,图中横坐标u为电机的控制电压,纵坐标为电机的输出转速,如果伺服电动机工作在A1OA2区段,则伺服电机的控制电压与输出转速的关系近似为线性,因此可以把伺服电动机作为线性元件来处理。但如果电动机的工作区间在B1OB2区段.那么就不能把伺服电动机再作为线性元件来处理,因为其静特性具有明显的非线性。
μ01A2A1B2B
图8-1 伺服电动机特性
8.1.1控制系统中的典型非线性特性
组成实际控制系统的环节总是在一定程度上带有非线性。例如,作为放大元件的晶体管放大器,由于它们的组成元件(如晶体管、铁心等)都有一个线性工作范围,超出这个范围,放大器就会出现饱和现象;执行元件例如电动机,总是存在摩擦力矩和负载力矩,因此只有当输入电压达到一定数值时,电动机才会转动,即存在不灵敏区,同时,当输入电压超过一定数值时,由于磁性材料的非线性,电动机的输出转矩会出现饱和;各种传动机构由于机械加工和装配上的缺陷,在传动过程中总存在着间隙,等等。
实际控制系统总是或多或少地存在着非线性因素,所谓线性系统只是在忽略了非线性因素或在一定条件下进行了线性化处理后的理想模型。常见典型非线性特性有饱和非线性、死区非线性、继电非线性、间隙非线性等。
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?
1.6 PC总线和STD 总线各引线的排列和含义是怎样的?
1.7 RS-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。