第四章 输入与输出隔离

第四章输入/输出分析华南理工大学自动化学院非线性系统输入/输出关系分析方法¾描述函数法：非线性系统的一种最优线性逼近技术¾常被用于分析有非线性影响的反馈环中振荡的可能性级数展开法采用级数展开以推导出某些非线性系¾级数展开法：采用级数展开以推导出某些非线性系统在频域上的输入/输出表达式(V lt)(Fli)¾目前主要有沃特拉(Volterra)级数展开及福里斯(Fliess)泛函展开两种方法¾输入/输出稳定性分析：研究在什么条件下一个有界输入能够产生个有界输出。

☆输入能够产生一个有界输出☆4.1描述函数法本节主要考虑采用描述函数方法研究非线性系统的最优线性逼近问题也即在最优线性系统随输入函数改优线性逼近问题，也即在最优线性系统随输入函数改变而改变的前提下，尝试用线性系统最优地逼近非线性系统。

先考虑单输入单输出系统。

在输入输出意义下，一0∞C 0∞C 个非线性系统可以看作是空间上到空间上的映射N, 即对给定的输入, 非线性系统的输出为一定义在的连续函],[],[),0[∞∈C u ],0[∞C 数：。

),0[)(∞∈=C u N y N给定参考输入，我们期望用线性系统的输出来),0[0∞∈C u我们假定S3). 输入的平稳性，即平稳性保证了信号在定时间长度内的积分均值不随s增平稳性保证了信号在一定时间长度内的积分均值不随自协方差及互协方差就是通常随机系统理论里的自相关和互相关函数。

(4.5)及(4.6)可以分别用式和互相关函数(45)(46)自协方差是一个正定函数，即对R c c R t t k k ∈∈ ,, , ,,11L L 有k ∑≥−=j i j i u j i t tR c c 1,0)(因此，自协方差矩阵t R 的傅立叶变换)(u =∞−ττωωτd R e S j ∫∞−u n )()((4.7)是一个正定矩阵，称其为能谱密度。

是个正定矩阵，称其为能谱密度。

咐呼州鸣咏市呢岸学校高三生物总复习第四章细胞的物质输入和输出单元检测试卷必修1一、选择题1．人体红细胞通过易化扩散方式吸收葡萄糖，此吸收过程需要A．糖元B．能量C．载体蛋白D．逆浓度梯度2．表格分析中与如图相对的有A.①②③④B.①②④C.②④D.①②③3．下图表示生物学某些概念之间的相互关系．下列对此叙述正确的是A．若 A表示物质跨膜运输方式，则 B 可表示被动运输、C表示主动运输、D表示胞吞胞吐作用B．若 A表示免疫系统的构成，则 B、C、D可分别表示免疫器官、免疫细胞、免疫活性物质C．若 A表示物种形成的三个基本环节，B、C、D可分别表示基因突变、自然选择、生殖隔离D．若 A表示保护生物多样性的措施，B是保护基因、C是保护物种、D是保护生态系统4．某哺乳动物的一种成熟细胞不含DNA。

下图中能正确表示在一O2浓度范围内，K+进入该细胞的速率与O2浓度关系的是5．在“观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原”中，之所以用成熟的洋葱表皮细胞作材料，是因为该细胞具有A.伸缩性很小的细胞壁B.功能完善的细胞膜C.能够流动的细胞质D.大而醒目的液泡6．某物质跨膜运输的方式如甲图，则该过程与下列的哪条曲线相符( )7．植物根部表皮细胞从土壤溶液中吸收K+的数量主要取决于A. 土壤溶液中K+的浓度B. 细胞液中K+的浓度C. 细胞膜上K+载体的数量D. 吸附于细胞膜上的H+的数量8．如图表示某生物膜结构,图中A、B、C、D、E、F表示某些物质,a、b、c、d表示物质跨膜的运输方式。

下列有关说法错误的是( )A.若是根毛细胞的细胞膜,通过中耕松土可促进A物质的吸收B.若是人体心肌细胞膜,b和c过程运输的气体分别是O2、CO2C.若是突触前膜,可通过d方式释放神经递质D.动物细胞吸水膨胀时B组成的结构厚度变小,说明其具有流动性9．用呼吸抑制剂处理人体红细胞，下列物质吸收量显著减少的一组是（）10．市场上流行的直饮机的核心部件是逆渗透膜，它利用逆渗透原理，通过水压使水由较高浓度的一侧渗透至较低浓度一侧，理论上在较高浓度侧的所有细菌及不纯杂物、可溶性固体物和对人体有害的有机物和无机物均不能渗入高精密的逆渗透膜，示意图如下图所示。

第四章 常用组合逻辑功能器件 习题一、 选择题1、如果对键盘上108个符号进行二进制编码，则至少要（ ）位二进制数码。

(a) 5 (b) 6 (c) 7 2、半 加 器 逻 辑 符 号 如 图 所 示， 当 A =“1”，B =“1”时，C 和 S 分 别 为( )。

(a) C =0 S =0 (b) C =0 S =1 (c) C =1 S =0ABCS3、二 进 制 编 码 表 如 下 所 示， 指 出 它 的 逻 辑 式 为( )。

(a) B =Y Y 23⋅A =Y Y 13⋅ (b)B =Y Y o ⋅1 A =Y Y 23⋅ (c) B =Y Y 23⋅A = Y Y 12⋅4、 编 码 器 的 逻 辑 功 能 是 。

(a) 把 某 种 二 进 制 代 码 转 换 成 某 种 输 出 状 态 (b) 将某 种 状 态 转 换 成 相 应 的二 进 制 代 码 (c) 把 二 进 制 数 转 换 成 十进 制 数5、译 码 器 的 逻 辑 功 能 是 ( )。

(a) 把 某 种 二 进 制 代 码 转 换 成 某 种 输 出 状 态 (b) 把 某 种 状 态 转 换 成 相 应 的二 进 制 代 码 (c) 把 十 进 制 数 转 换 成 二进 制 数6、采 用 共 阳 极 数 码 管 的 译 码 显 示 电 路 如 图 所 示， 若 显 示 码 数 是 4， 译 码 器 输 出 端 应 为( )。

(a) a =b =e =“0”b =c =f =g =“1” (b) a =b =e =“1”b =c =f =g =“0” (c) a =b =c =“0”b =e =f =g =“1”ABC D7、74LS138是3线-8线译码器，译码输出为低电平有效，若输入A 2A 1A 0=100时，输出= 。

Ａ.00010000， B. 11101111 C. 11110111二、 综合题1、试用3线-8线译码器实现一组多输出逻辑函数：C B A BC A C A F ++=1 C B A BC F +=2BC A A F +=3 ABC C B C B A F ++=42、用数据选择器实现三变量多数表决器。

第四章矿用电源及备用电源电源是矿井监控系统(含甲烷断电仪、甲烷风电闭锁装置)的重要设备之一。

矿用电源（指矿井监控系统电源、甲烷断电仪电源、甲烷风电闭锁电源，以下同）除向分站、传感器、声光报警器、断电器等提供本质安全防爆直流电源外，还必须保证井下交流电网停电后，维持系统正常工作时间不少于2小时。

因此，矿井监控系统电源除具有将交流电转换成本质安全防爆直流电源外，还有备用电池。

4．1 矿用电源的特点及主要技术指标由于煤矿井下具有甲烷等易燃、易爆性气体，硫化氢等腐蚀性气体，环境潮湿，有淋水，有矿尘，电网电压波动范围大(75％～110％)，空间狭小，工作场所分散。

因此，矿井监控系统电源同一般直流电源相比具有如下特点：(1)本质安全型防爆输出。

煤矿井下具有甲烷、一氧化碳等易燃易爆性气体和煤尘，为防止电气设备的危险温度和电火花引起瓦斯和煤尘爆炸，用于煤矿井下爆炸性环境的电气设备必须是防爆型电气设备。

由于本质安全型防爆电气设备具有体积小、重量轻、成本低，特别当电缆发生故障所产生的电火花，能量很低，不会引爆井下爆炸性气体混合物等优点。

因此，矿井监控设备应优先采用本质安全型或本质安全型其他防爆型式的复合型。

特别是当甲烷超限时，断电控制区域的矿井安全监控设备必须为本质安全型，以保证当甲烷超限时，监控设备连续工作。

因此，矿井监控系统电源必须为本质安全型输出。

由于矿井监控系统电源需从井下交流电网获取能量，而交流电网的引入难以使矿井监控系统电源制做成单一本质安全型。

因此，矿井监控系统电源一般为隔爆兼本质安全型或浇封兼本质安全型。

(2)电网电压波动适应能立强。

采煤机、掘进机、输送机等井下电气设备功率大，直接启动，频繁启动，供电距离远等造成了井下交流电网电压波动范围大(75％---110％)。

因此，要求矿用电源电网电压波动适应能力强，在75％--~110％的额定电压范围内正常工作。

(3)效率高、体积小、重量轻。

井下空间狭小。

因此，要求矿用电源体积小，重量轻。

开关量输入/输出电路一、开关量的隔离与抗干扰1、开关量的隔离（1）隔离的作用隔离的主要作用是：使低压输入电路与大功率的电源隔离；外部现场器件与传输线同数字电路隔离，以免计算机受损；限制地回路电流与地线的错接而带来的干扰；多个输入电路之间的隔离。

（2）开关量的隔离方法常用的开关量的隔离方法主要有以下方式。

○1光电隔离。

（图3－28 光电耦合器原理接线图）○2继电器隔离。

（图3－29 采用继电器隔离的开关原理接线图）○3继电器和光电耦合器双重隔离。

2、抗干扰软件抗干扰措施主要是适当增加延时，以躲开触点抖动的影响。

二、开关量的采集、检测与变位识别1、开关量的采集方式（图3—30 中断申请电路图）当开关状态发生变化时，由于Q端仍保持原状态，D、Q异或的结果使输出由低电平跳变为高电平，通过非门变成低电平向CPU申请一次中断。

当CPU 响应中断以后，发出INTA信号使触发器触发。

D、Q状态趋于一致，异或门输出又成为低电平。

2、开关动作的检测把3次采样的开关量用A、B、C三个布尔数来表示，从中任取出两个进分“与”运算，如果其中有两个或两个以上为“1”，则运算结果必定有一个为“1”；反之，若有两个或两个以上为“0”，则运算结果必定全为“0”。

另外，再根据“或”运算的规则，在N个数中只要有一个是“1”，则运算结果必定是“1”；只有当N个数全为“0”时，结果才为“0”。

可以把三取二表决的算法用以下逻辑算式来处理（A·B）＋（B·C）＋（C·A）（3－15）3、开关变位的识别开关量的状态通常用一位二进制数来表示，例如用“1”代表闭合，用“0”代表断开。

变电所的开关量数目很多，为了简化分析，下面只对用一个字节的二进制数表示的8个开关状态进行分析，但所得到的结论具有普遍的意义。

○1现状○＋原状，若有变位则该位为1；若无变位，则该位为0。

○2（现状○＋原状）∧原状，若为1，则该位由1→0。

○3（现状○＋原状）∧现状，若为1，则该位由0→1。