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。全自动真石漆生产设备
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 4.0625
保留
结果
1
1
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
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
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diypda
+5V
…
…
八路模拟电压输入
数据总线
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
)()
()(2
2t e dt t du a dt t u d =+ Q
222
()()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)(2k 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
转底炉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）
)
15.0)(140(100
)(++=
s s s G s1s2100,40,0.5
k T T ===c I 1()s G s T s
τ+=
s1τ40
T ==0c p I
s21()()()(1)s G s G s T s T s k
木制灯笼
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 -=+---==
=
-=+-
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车载广告
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)(1)(2)D D D p p p p p p
I T T T T
u k u k K K K e k K K e k K e k T T T T
=-+++-+-+-
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
)
微型核电池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
)0185.01)(135.01)(1()
065.11)(05.01(76.0)(111111-----------=
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 )105.0)(11.0()
1(10)()()(2
2.00++-==-s s s e s G s H s G s C
豫公网安备41160202000603
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