微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)答案(賴壽宏)精編版

……………最新資料推薦…………………第二章輸入輸出接口技術(shù)和輸入輸出通道何謂I/O接口？在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中為什么要有I/O接口電路？答：是主機(jī)和外圍設(shè)備之間交換信息的連接部件。一個(gè)微處理機(jī)（CPU）采用程序控制查詢方式時(shí)，管理50個(gè)鍵盤顯示中斷，要求將各終端打入的任一字符在顯示器上立即顯示出來(lái)。已知CPU查詢每個(gè)終端并完成每一字符的接收和處理時(shí)間需200|js,若程序員以每秒打10個(gè)字符的速度同時(shí)連續(xù)打入字符，問(wèn)CPU是否能按要求，可靠的管理全部50個(gè)終端？又問(wèn)CPU最多能管理多少個(gè)這種終端？答：500在本章第二節(jié)，查詢式I/O方式應(yīng)用舉例中，假設(shè)X、Y、Z三軸服務(wù)子程序的執(zhí)行時(shí)間分別為100ps、150ps、120ps,主程序執(zhí)行時(shí)間（執(zhí)行查詢指令等）為80ps,試估算不造成控制失誤三軸所能達(dá)到的最高速度是多少？（速度以脈沖/s計(jì)算）答：2702某微機(jī)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)有1#、2#、3#三個(gè)外圍設(shè)備。由一個(gè)CPU進(jìn)行管理，已知各外圍設(shè)備的最短響應(yīng)時(shí)間和服務(wù)時(shí)間分別是：Cl=5ms Sl=3OOysC2=8ms S2=1.3msC3=1ms S3=400ys問(wèn)若采用查詢方式是否能可靠管理這三個(gè)外圍設(shè)備？為什么？若不行的話，試提出改進(jìn)方答：不行?？刹捎弥袛嗲短椎姆绞浇鉀Q。計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備交換信息有哪幾種控制方式？它們各有什么優(yōu)缺點(diǎn)》答：見(jiàn)教材某8086最大模式系統(tǒng)中，需擴(kuò)展8255A、8253和DAC0832芯片各一片。采用74LS138譯碼器，若已指定給各芯片的地址范圍是：8255A E0H、E2H、E4H、E6H、8253 E1H、E3H、E5H、E7H、DAC0832F0H試設(shè)計(jì)接口擴(kuò)展的譯碼電路（除74LS138夕卜，可增加必要的其他邏輯電路芯片。74LS138CBA0AA1DA/cs2083274LS138CBA0AA1DA/cs208328某8088最大模式系統(tǒng)中，需擴(kuò)展8255A四片，指定各芯片的地址范圍分別是90?93H、94?97H、98?9BH、9C?9FH,采用74LS譯碼器，試設(shè)計(jì)接口地址譯碼電路。解：9．模擬輸入通道中為什么要加采樣保持器？采樣保持器的組成及要求是什么？答：為了保證A/D轉(zhuǎn)換精度，就要在A/D轉(zhuǎn)換之前加上采樣保持電路，使得在A/D轉(zhuǎn)換期間保持輸入模擬信號(hào)不變。10要求：（1） 將下圖中CPU換為89C51單片機(jī)，不改變地址線的連接方式，畫(huà)出電路圖；（2） 確定8個(gè)通道的端口地址；……………最新資料推薦……編寫(xiě)程序，對(duì)第8通道的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，把轉(zhuǎn)換結(jié)果存在30H存儲(chǔ)器中。+5V接8259A數(shù)據(jù)總線Gd/G時(shí)鐘CALEY7/G2BEOCVccVREF(+)D0D7IN0IN1OEADC08080809START/RD/WRCPUA6A4D0A5D78088A7MHO八路模擬電壓輸入A「21三1廠廠接8259A+5VD0D7+5V接8259A數(shù)據(jù)總線Gd/G時(shí)鐘CALEY7/G2BEOCVccVREF(+)D0D7IN0IN1OEADC08080809START/RD/WRCPUA6A4D0A5D78088A7MHO八路模擬電壓輸入A「21三1廠廠接8259A+5VD0D7/RD/WR89C51P0.6P0.7P0.5P04/G2A/G2BY7C74LS138EOCVCCVREF(+)IN1D7時(shí)鐘D0OEADC08080809STARTALE,IN0八路模擬電壓輸入有4位AD轉(zhuǎn)換器，滿刻度為5V,現(xiàn)在輸入4.15V模擬電壓，請(qǐng)說(shuō)明逐次逼近轉(zhuǎn)換原理。并分析采用逐次逼近法逼近的轉(zhuǎn)換過(guò)程。解：先通過(guò)置數(shù)邏輯電路將SAR中最高位置1,其余全0井DA轉(zhuǎn)換成模擬電壓U0與輸入模擬電壓Ui在電壓比較器下進(jìn)行比較，若UiMUO,則保留最高位1,否則清除最高位為0;其次置次高位為1,延續(xù)上述過(guò)程，直至確定最低位的狀態(tài)。量化單位為q=5v/24=0.3125V本題目中圖表轉(zhuǎn)換如下：步驟SARU0Ui,U0大小該位去留8421110002.5保留211003.75保留311104.375去411014.0625保留結(jié)果1101偏差4.15-4.0625=0.0875圖略。12、 什么叫做I/O接口的獨(dú)立編址方式？答：將存儲(chǔ)器的地址空間和I/O接口地址空間分開(kāi)設(shè)置，互不影響。13、 在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)為什么要滿足采樣定理？答：滿足采樣定理，就可以通過(guò)理想的低通濾波器，由采樣信號(hào)完全恢復(fù)出原始信號(hào)第三章數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器與模擬調(diào)節(jié)器相比較有什么優(yōu)點(diǎn)？答：(1)數(shù)字調(diào)節(jié)器能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制規(guī)律的控制(2)計(jì)算機(jī)具有分時(shí)控制能力，可實(shí)現(xiàn)多回路控制(3)數(shù)字調(diào)節(jié)器具有靈活性，使用簡(jiǎn)單方便，可改善調(diào)節(jié)品質(zhì)，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。(4)除實(shí)現(xiàn)PID數(shù)字控制外，還能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、數(shù)字顯示等其他功能。為什么說(shuō)增量型PID控制器調(diào)節(jié)比位置型PID調(diào)節(jié)效果更好?二者的區(qū)別是什么?答：(1)計(jì)算機(jī)只輸出控制增量，即執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的變化部分，因而誤動(dòng)作影響??；(2)在i時(shí)刻的輸出ui,只需用到此時(shí)刻的偏差，以及前一時(shí)刻，前兩時(shí)刻的偏差ei-1，ei-2和前一次的輸出值ui-1，這大大節(jié)約了內(nèi)存和計(jì)算時(shí)間；(3)在進(jìn)行手動(dòng)-自動(dòng)切換時(shí)，控制量沖擊小，能夠較平滑地過(guò)渡。按一定性能指標(biāo)要求對(duì)某控制系統(tǒng)綜合校正后求得其應(yīng)加的串聯(lián)-校正裝置為解:(s2+as)U(S)二E(S)即s2U(s)+4sU(s)=8E(s)s2U(s)+asU(s)=E(s)化成微分方程

d2u(t) du(t)+a =e(t)dt2 dtd2u(t) u(k)一2u(k一1)+u(k一2)32D(z)= nT-s2+2?Cs+32nndu(t) u(k)一u(k一1)dtQTu(k)一2u(k一1)32D(z)= nT-s2+2?Cs+32nndu(t) u(k)一u(k一1)dtQTu(k)一2u(k一1)+u(k一2) u(k)一u(k一1)+a =e(k)n()= 32(1+2z-1+z-2)整理得：z4+32+2?C-8z-1+(4-23C)z-2n n n6.設(shè)被控對(duì)象傳遞函數(shù)為(T=1s)2+aT 1 T2u(k)= u(k一1)一 u(k一2)+ e(k)1+aT 1+aT 1+aT100G(S)=(40s+1)(0.5s+1)4．已知某連續(xù)控制器的傳遞函數(shù)為試用差分變換法(后向差分)，求該裝置的遞推輸出序列。(設(shè)輸入為e(t)，輸出為u(t))試用“二階工程最佳”設(shè)計(jì)法確定模擬控制器Gc(s)。將Gc(s)用雙線性變換法離散化為數(shù)字控制器D(z)，并將其轉(zhuǎn)換為差分方程。解：令k=100,T=40,T=0.5s1s2設(shè)：G(s)=Ts+1 其中： t=T1=40c-Ts s1ID(S)U(s) 1+Ts解：由D(s)= =rE(s) 1+Ts2①(s)=G(s)G(s)=0cp1ts(Ts+1)ks2得(1+Ts)U(s)=(1+Ts)E(s)由：得：T=2kT=100Is2U(s)+TsU(s)=E(s)+TsE(s)21u(t)+T蟻=e(t)+心2dt當(dāng)t=kTu(kT)+T如2dt1dtt=kT=e(kT)+Tde(t)1dtt=kT近似為：u(k)+Tu(k)一u(k一】)=e(k)+Te(k)一e(k一】)2T 1TT T+T Tu(k)=——u(k-1)+ 1e(k)-卄e(k-1)T+T T+T T+T222=31.6z―31.6=U(z)=80z-80 =u=u+0.395e一0.395ei i一1 i i一17.已知某連續(xù)控制器的傳遞函數(shù)為1+0?17sD(s)=0.085s現(xiàn)用數(shù)字PID算法來(lái)實(shí)現(xiàn)它，試分別寫(xiě)出其相應(yīng)的位置型和增量型pid算法輸出表達(dá)式。設(shè)采樣周期T=1s。PID控制算法的模擬表達(dá)式為(2)D(z)=G(s)|c's=IT(z+1)5.已知某連續(xù)控制器的傳遞函數(shù)為u(t)=K[e(t)+丄Jfe(t)dt+Tde(t)]p T0 Ddt32D(s)= ?—s2+23Cs+32nn試用雙線性變換法求出相應(yīng)的數(shù)字控制的脈沖傳遞函數(shù)，其中T=1s位置型輸出表達(dá)式為T tu(k)=Ke(k)+K—丈e(j)+K-d[e(k)-e(k-1)]

p pT pTIj=0增量型輸出表達(dá)式為：答：s=21 1增量型輸出表達(dá)式為：1+z一1u(k)=u(k一1)+(K+K—+KTd)e(k)-(K+2K)eppTpT ppT最新資料推薦……………其增量表達(dá)式為而對(duì)模擬表達(dá)式u而對(duì)模擬表達(dá)式u(t)求拉式變換得Au(k)=13.765e(k)-2e(k-1)u(s)二K[1+丄+sT]e(s)pu(s)二K[1+丄+sT]e(s)pTsDu(s)e(s)1K二K[1+ +sT]二K+—+KTspTsDpTspDII1+0.17s0.085s1 0.17+0.085s0.085???Kp=2Ti=0-17Td=0其位置表達(dá)式為：u(k)二2e(k)+11.765^e(j)j=08.試述采樣周期T的選擇原則答：(1)必須滿足香農(nóng)采樣定理的要求從控制系統(tǒng)的隨動(dòng)和抗干擾的性能來(lái)看，則T小些好。干擾頻率越高，則采樣頻率越高越好，以便實(shí)現(xiàn)快速跟隨和快速抑制干擾。根據(jù)被控對(duì)象的特性，快速系統(tǒng)的T應(yīng)取小，反之，T可取大些。根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作慣性大時(shí)，T應(yīng)取大些。否則，執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)不及反映控制器輸出值的變化。從計(jì)算機(jī)的工作量及每個(gè)調(diào)節(jié)回路的計(jì)算成本來(lái)看，T應(yīng)選大些。(6)從計(jì)算機(jī)能精確執(zhí)行控制算式來(lái)看，T應(yīng)選大些。1、已知一被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為G(s)= s(1+0.1s)(1+0.05s)設(shè)采用零階保持器，采樣周期T1、已知一被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為G(s)= s(1+0.1s)(1+0.05s)設(shè)采用零階保持器，采樣周期T為0.2s。試針對(duì)單位速度輸入函數(shù)設(shè)計(jì)快速有波紋系統(tǒng)的，計(jì)算采樣瞬間數(shù)字控制器和系統(tǒng)的輸出響應(yīng)并繪制圖形。2．在題1中，針對(duì)單位速度輸入函數(shù)設(shè)計(jì)快速無(wú)波紋系統(tǒng)的，計(jì)算采樣瞬間數(shù)字控制器和系統(tǒng)的輸出響應(yīng)并繪制圖形。1、2題、解①(z)=(1-z-1)(1+0.516z-1)e1-①(z)=0.584z-1(1-1.065z-1)eD(z)=1一①(z)eG(z)①(z)e0.636(1—0?0185z-1)(1—0.135z-1)(1+0.05z-1)(1+0.516z-1)C(z)=0(z)R(z)=0.484z-1(1—1.065z-1)1—z-1G(s)=H(S)G(s)=0C10(1一e-0.2s)

s2(0?1s+1)(0?05s+1)0.76z-1(1—0.05z-1)(1—1.065Z-i)G(z)=—(1-z-1)(1-0.135z-1)(1-0.0185z-1)①(z)=1一①(z)=az-1(1-1.065z-1)e①(z)=(1-z-1)(1+bz-1)e①(z)=1-①(z)=az-1(1-1.065z-1)e(z)=(1-z-1)(1+bz-1)az-1(1-1.065z-1)=1-(1-z-1)(1+bz-1)(1-b)z-1+bz-2=az-1+1.065az-2a=0.484b=0.516e得解得：=0.484z-1+z-2+z-3+3、設(shè)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為G()=3.68z-1(1+0.717z-1)采用零階保持器孑采樣周期T=h，輸入單位速度函數(shù)，試按最少拍無(wú)波紋要求設(shè)計(jì)D(z)，并檢驗(yàn)一下所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是否滿足快速無(wú)波紋的要求。解可見(jiàn)G(可見(jiàn)G(z)零點(diǎn)為-0.717(單位圓內(nèi))，極點(diǎn)為1(單位圓上),0.368(單位圓內(nèi))。故u=0,v=0(單位圓上極點(diǎn)不包括),m=1,p=1。6、已知計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)脈沖傳遞函數(shù)0.368z+0.264z2-1.368z+0.368設(shè)z)設(shè)z)=z-1(1+0.717z-i)c,求得c00=0.58(T=1s)試分別作下列雙線性變換，然后作伯德圖。解0.158(1-z-1)(1-0.368z-1)1-0.158(1-z-1)(1-0.368z-1)1-0.58z-1-0.416z-2(1)G(w)=G(z)| =1+wz=-0.104w2一0.528w+0.6322