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1、第一章（绪论）作业1.1什么是计算机控制系统？它由哪几部分组成？答：计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程控制的系统。、计算机控制系统由丁业控制机和生产过程两个大部分组成。丁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，它包括驶件和软件两部分。生产过稈包括被控对象、测朮变送、执行机构、电气开关装置。计算机控制系统的组成框图见书木第2页（图1.2）。1.2计算机控制系统的典型形式有哪些？备有什么优缺点？答：（1）操作指导控制系统优点：结构简单，控制灵活，安全。缺点：由人T操作，速度受到限制，不能控制多个对彖。（2）頁接数字控制系统（DDS）优点：实时性好，可靠性高，适M性强。（3）监
2、督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最优丁况。（4）分散控制系统（DCS）优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而白治和综合协调。（5）现场总线控制系统（FCS）优点：与DCS相比，降低了成木，提高了可靠性。国际标准统一后,可实现真正的开放式互联系统结构。1.4工业控制机由哪儿部分组成？备部分的重要作用是什么？工业控制机的特点是什么？答：丁业控制机主要由以下几部分组成：1、硬件组成：（1）主机板：进行必要的数值计算，逻辑判断，数据处理。（2）内部总线：内部并部分进行信息传递的公共通道，是一组信号线的集合。（3）外部总线：与具他计算机和智能设备进行信息传送的公共通道。（4）人一机接口（5）
3、系统支持功能：监控定时器、电源掉电检测、保护重要数据的麻台存储器体、实时I历时钟、磁盘系统、通信接口、输入输出通道。2、软件组成：（1）系统软件：实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序。（2）支持软件：汇编语言、高级语言、编译程序、编紺程序、调试程序、诊断程序。（3）应用软件：过程输入程序、过程控制程序、过程输出程序、人一机接口出程序。工业控制机的特点如下：（1）可靠性高和克维修性好（2）环境适应性强（3）控制的实时性好（4）晚含的输入输出通道（5）丰富的软件（6）适当的计算耕度和运算速度第二章（输入输出接口与过程通道）作业2.1什么是接口、接口技术和过稈通道？答：接I是计算机与外设交换信
4、息的桥梁，包括输入接口和输岀接口。接口技术是研究计貝机与外部设备Z间如何交换信息的技术。过程通道是计算机与生产过程Z间设置的信息传送和转换的连接通道。2.2采用74LS244和74LS273与PC总线T业控制机接口，设计X路数字量（开关娥）输入接口和X路数字讹输出接口。请|冊出接口电路原理图，并分别编写数字蛀输入与输出稈序。答：电路原理图见书木第19页（图2和图2.2）。数字量输入程序（设片选端口地址为port）：MOVDX,portINAL,DX数字虽输出稈序：MOVAL,DATAMOVDX.portOUTDX,AL2.3用8位A/D转换器ADC0809通过8255A与PC总线丁业控制接口，
5、实现8路模拟帚的采集，请Ifflj出接口原理图，并设计岀X路模拟就的数据采集稈序。答：原理图见书木上第28页（图2.15）。8路模拟帚采样程序：ADC0809PROCNEARMOVCX,8CLDMOVBL,(X)HLEADI,DATABUFNEXT:MOVDX,02C2HMOVAL,BLOUTDX,ALINCDXMOVAL,(XXX)()111B输入启动信号OUTDX,ALDECDXNOSC:INAL,DXTESTAL,80HJNZNOSC/NOEOC:INAL,DXTESTAL,8()HJZNOEOC/EOC=(),等待MOVDX,02C0H/读转换结果INAL,DXSTOSDATABUFI
6、NCBL/修改模拟通道地址LOOPNEXTRETADC0809ENDP2.5请分别曲出一个有源I/V变换电路和一个无源I/V变换电路图。并分别说明存个器件的作用。答：仃源变换电路见书木上第32页（图2.19）：R同相放大器电路把电阻尺上的输入电压变成标准的输出电压（放大倍数为A=&极性电容C能起到滤波作用，防止高频的干扰；尺为平衡电容。无源变换电路见书木上第31页（图2.18）：极性电容C起滤波的作用；一极管D起限幅保护作用（当输岀电压大于5V时，D导通减少流过/?,的电流从Ml而降低E上的电压，保证输出不超过5V）：092.6什么是采样过程？疑化，孔径时间？答：采样过程：按一定的时间间隔T,
7、把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号转变成在时刻0,T,2TkT的一连串脉冲输出信号的过程称为采样过穩垃化：采用一组数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号。孔径时间:在模拟输入通道中,A/D转换器将模拟信号转换成数字就总需要一定的时间,完成一次A/D转换所需要的时间称为孔径时间。2.7采样保持器的作用是什么？是占所有的模拟址输入通道中都需要采样保持器？为什么？答：为了提奇模拟唯输入信号的频率范I札以适应某些随时间变化较快的信号的要求，可以采用带有保持器电路的采样器。当被测信号变化很慢时，若A/D转换器时间足够短，可以不加采样保持器。2.8一个8位A/D转换器，孔径时间为100“.$。
8、如果要求转换误寿在A/D转换精度（0.4%）内，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少？解：0.4.一2龙*100*10*1()2J=6.4色2.9试用8255AxAD574、LF39X、CD4051和PC总线工业控制机接口设计出8路模拟忙采集系统，请画出接II电路原理图，并编写相应X路模拟赧数据采集程序。答：原理图见书木上第36页（图2.25）o数据采集程序如下：设8255A的地址为2C0H2C3H,主过程已对8255A初始化，且已装填DS、ES（两者段基值相同），采样值村入数据段中的采样值缓冲区BUF。其X通道数据采集的稈序见书木上第37（图2.26）oAD574APROCNEARCL
9、DLEAMOVMOVDI,BUFBL,(XXXXXXX)B/CX,8ADC:MOVDX,2C2HMOVAL.BLOUTDX,ALTESTAL,80HJNZPULLINGMOVAL,BLORAL,0(X)1(XXX)BMOVDX,2C2HOUTDX,ALORAL,()I(XXX)(X)BOUTDX,ALMOVDX,2C0HINAL.DXANDAL,OFHMOVAH,ALINCDXINAL,DXSTOSWINCBLLOOPADCMOVAL,00111000BMOVDX,2C2HOUTDX.ALRETNOPNOPOROUTANDOUTMOVPULLING:INAL,O1(XXXX)()BDX,ALA
10、L,10111111BDX,ALDX,2C0HAL,DXADC574AENDP2.1（）采用DAC0832和PC总线T.业控制机接口，请価出接口电路原理图，并编写D/A转换程序。答：原理图见书木上第41页（图2.29）。若DAC0832的片选地址为200H.则8位2进制数6DH转换为模拟电压的接口程序为:MOVDX,200HMOVAL,6DHOUTDX,ALHLT2.12请分别呦出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推出输出电压与输入数字两Z间的关系式。解：D/A转换器的单极性和双极性输出电路见书木上第44页（图2.33）5”|为单极性输出，若D为输入数字址，匕”为基准参考电压，且
11、为n位D/A转换器，则有吆2为双极性输出，可以推出:RR-（产沧+倉2=匕（戸一|）I32.13采用DAC0832、运放、CD4051等元件与PC总线丁业控制机接口，设计X路模拟城输出系统，请画出接口电路原理图，并编写X路模拟最输出的程序。答：原理图见书木上第4X页（图2.40）。设8个输出数据存放在内存数据段BUF（）BUF7这8个连续单元中，主过稈已经填装DS,输出了稈序如下：DOUTPROCNEARMOVBX,OFFSETBUFNEXT:MOVALJBX1OUTDX,ALINCDXOUTDX,ALCALLDELAYINCAHDECDXLOOPNEXTRETDOUTENDP其中DELAY是
12、一段延时程序。第四章（常规及复杂控制技术）作业4.1数字控制器的连续化设计步骤是什么？答：1、设计家乡的连续控制器D（S）2、选择采样周期T3、将D（S）离散化为D（Z）4、设计由计算机实现的控制算法5、校验4.2某系统的连续控制器设计为则=器=艇试用双线形变换法、前向菲分法、麻向羌分法分别求出数字控制器D（Z）,并分别给出三种方法对应的递推控制算法。答：双线形变换法：由=#吕带入D（S）表达式中得到：进一步利用比)=器得到:U(z)(T+20+7-27；)zP(z)=E(T+27；)+(T-27；)z“E(z)所以:U(k)=(T+27)e(jt)+(T-27；)e伙一1)-(J27伙一1)
13、前向弟分法：将5=代入D(s)中得到：T“)=忌+T=了+-汀T/+T_1石+(卩_7；)广所以：u(k)=7伙)+(T-7)e(jt一1)_(J7伙一1)后向差分法*.帘代入D(s)中得釧T+T.-T1+如二LD(z)=Tz1+3Tz所以：u(k)=!17伙一l)+(T+7)e伙)一7伙一1)jTt*7；4.3什么是数字PID位置控制算法和增讯型控制算法？试比较它们的优缺点。答：数字PID位置控制算法的数学表达式为：“伙)=K”e伙)+e伙)+%e-；(11/=01数字PID增朮型控制算法的数学表达式为：“仏-1)=Ke(R-1)+壬e(i)+Tde伙-l)；e(2)h/=o#Au(k)=u
14、(k)u(k1)这种数字PID算法的比较如下：(1) 增駅型算法不需要做累加，控制朮增讯的确定仅与般近儿次误差采样值有关，计算谋弟对控制朵的计算坷响较小。而位置熨的算法要用到过去的谋并的累加值，容易产生大的累加误苏。(2) 增址型貝法得出的是控制就的增hh而位置型算法得到的控制两的全赧输出，谋动作影响很大。(3) 采用增朵型算法，易于实现手动到自动的无冲击切换。4.4已知模拟调节器的传递函数为：D($)=3=中).17、,试吗出相应数字控制器的位置型和增詁型控制算法，设采样周E(s)I+0.085s期T=().2S并以C语言实现。答：根据如=型=1+0.17$,得到o085包+=07迴+(/)(5)1+0.0855dtdt0.085“耳(Z)+“伙)=07“)；(Z)+e伙),T=0.2$令：m=().()8510加+15m+1伙)一10加5/n+1e(k一I)zf.、5mzfr、10/w+1zf.、10/nzfu(k一I)=u伙一2)+
