计算机控制系统期末总结

第一篇：计算机控制系统期末总结

流量：1~3s温度：10~20s

液位：5~10s压力：1~5s

成分：10~20s位置：10~50ms

电流环：1~5ms速度：5~20ms

1at/T

s(1/T)lnaz za

sazataT eze

p单位阶跃：limz→11+G(z)=K

单位速度：limz→1T

（1−Z−1）G(z)

T2

（1−Z−1）G(z)=K vT单位加速度：limz→1

前向差分：s=z−1T=T2Ka 后向差分：s=

1−Z−1

1+Z−11−Z−1T双线性变换：s=∗T2

冲击不变D(Z)=Z[D(S)]

阶跃响应D Z = Z [1−e−TSS]D(S)

−1−1有纹波：Φ(Z)=Z−m u+cq+v−1z−（q+v−1））i=1 1−biz（c0+c1z

−1−1无纹波：Φ(Z)=Z−m w+cq+v−1z−（q+v−1））i=1 1−biz（c0+c1z

Smith补偿器： 1−z−N G0(Z)补偿后系统特征方程：1+D0 Z G0 Z = 0 状态反馈：ZI-(A-BK)判可控Wc求K

全维 ：ZI-(A-HC)判可观 WO T 求HT

G Z = C(zI−A)−1B+D

外部干扰：电网波动、大功率用电设备的启停、高压设备和电磁开关形成的电磁场、传输电缆的共模干扰

内部干扰：分布电容或分布电感的耦合、多点接地点的电位差、长线传输的波反射 作用途径：传导耦合、静电耦合、电磁耦合、公共阻抗耦合共模干扰抑制：变压器的隔离、光电隔离、浮地屏蔽

第二篇：计算机控制系统论文

计算机控制技术的应用

xx（沈阳工业大学 研究生学院，辽宁省 沈阳市110000）

摘要：随着科学技术的发展，人们越来越多的用计算机来实现控制。近年来，计算机技术、自动控制技术、检测与传感器技术、CRT显示技术、通信与网络技术和微电子技术的高速发展，给计算机控制技术带来了巨大的发展，因此，设计一个性能良好的计算机控制系统是非常重要的。计算机控制系统包括硬件、软件和控制算法3个方面，一个完整的设计还需要考虑系统的抗干扰性能，使系统能长期有效地运行。本文的主要目的就是在浅析计算机控制技术原理的同时，对计算机控制系统的发展趋势进行描述。关键词：计算机控制技术；原理；应用

中图分类号：TP29

文献标识码：A

文章编号：

The application of computer control technology

xxxxx(Shenyang University of Technology Shenyang 110000)

Abstract: with the development of science and technology, more and more people use computer to realize control.In recent years, computer technology, automatic control technology, measurement and sensor technology, the CRT display technology, communication and network technology and the rapid development of modern microelectronics technology, computer control technology on the development, therefore, to design a good performance of the computer control system is very important.Computer control system includes three aspects: hardware, software and control algorithm, a complete design also need to consider the anti-jamming performance of the system, the system can run effectively for a long time.The main purpose of this article is on the principle of computer control technology of shallow at the same time, the development trend of computer control system is described.Key words: computer control technology;The principle;application

1.计算机控制系统组成

计算机控制系统的组成计算机控制系统由硬件和软件两大部分组成。而一个完整的计算机控制系统应由下列几部分组成：被控对象、主机、外部设备、外围设备、自动化仪表和软件系统。1.1硬件部分

计算机控制系统的硬件构成将自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了典型的计算机控制系统。计算机控制系统由计算机(工业控制机)和生产过程两大部分组成。工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，它包括硬件和软件两部分。生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。1.2 软件部分

软件系统是控制机不可缺少的重要组成部分。只有在适当的软件系统支持下，控制视才能按设计的要求正常地工作。控制机的软件系统包括系统软件和应

用软件两大类。系统软件是用于计算机系统内部的各种资源管理、信息处理相对 外进行联系及提供服务的软件。例如操作系统、监控程序、语言加工系统和诊断 程序等。应用软件是用来使被控对象正常运行的控制程序、控制策略及其相应的 服务程序。例如过程监视程序、过程控制程序和公用服务程序等。应用软件是在 系统软件的支持下编制完成的，它随被控对象的特性和控制要求不同而异。通常 应用软件由用户根据需要自行开发。随着计算机过程控制技术的日趋成熟，应用 软件正向标准化、模块化的方向发展。标准的基本控制模块由制造厂家提供给用 户，用户只需根据控制的要求，经过简单的组态过程即可生成满足具体要求的专 用应用软件，大大方便了用户，缩短了应用软件的开发周期。提高了应用软件的 可靠性。

2.计算机控制系统的特点

（1）结构上：计算机控制系统中除测量装置、执行机构等常用的模拟部件之外，其执行控制功能的核心部件是数字计算机，所以计算机控制系统是模拟和数字部 件的混合系统。

（2）计算机控制系统中除仍有连续模拟信号之外，还有离散模拟、离散数字等 多种信号形式。

（3）由于计算机控制系统中除了包含连续信号外，还包含有数字信号，从而使 计算机控制系统与连续控制系统在本质上有许多不同，需采用专门的理论来分析 和设计。

（4）计算机控制系统中，修改一个控制规律，只需修改软件，便于实现复杂的 控制规律和对控制方案进行在线修改，使系统具有很大灵活性和适应性。

（5）计算机控制系统中，由于计算机具有高速的运算能力，一个控制器（控制 计算机）经常可以采用分时控制的方式而同时控制多个回路。

（6）采用计算机控制，如分级计算机控制、离散控制系统、微机网络等，便于 实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。

3.计算机控制系统的控制过程

（1）实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。

（2）实时控制决策：对采集到的被控量进行数据分析和处理，并按已定的控制 规律决定进一步的的控制过程。

（3）实时控制：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任 务。

4.计算机控制系统的设计过程

计算机控制系统的设计过程计算机控制体系的软件和硬件的组织构造是根 据它联系的设备不一样，有所改变的，他们的组织结构大致是一样地，可以涉及 到系统设计，控制任务，软件设计等。4.1系统方案设计

我们依据体系设计任务书进行总体方案设计，对体系的软件，硬件它们的构 造再考察它的要求，推算出合适它的的系统，组成一个新的系统。再时间很紧张 的时候可以拿现场的配件组合，再设计费用不到位的时候工作人员可以组织自己 设计的模式，但是要注意化风好软件和硬件的价格及时间，控制体系结构它的概括微型的处理器、存储器、选择好接线口、传感器、硬件的设计与调试的基本内容。4.2控制任务

我们要对超控设备进行调研，研究，了解工作程序是再体系设计1前应该做好的事，只有理解了它的要求，理解了它要接收的任务，涵盖体系的终极目标，数据流量还有准确度，现场的要求，时间的控制，我们要严格按照计划说明操控，实现整个系统操作。4.3软件设计 计算机软件的设计要依据体系规划的总意见，确定体系下所要完成的各种功能及完成这些系统性能的推理和时差序关系，并用合理组成部件表格画出来。他们是根据体系组成表格不同的功能，分别规划出相应的控制体系所需要的软件。例如仿真的量输入和仿真量输出及数据处理还有互联和打字版处理格式等。每一种表格都可以单独进行实验调试，各种表格分别实验调试好以后，再按工作路线图推理和时间顺序关系将他们正确组合、互相连接、实验和调试。

4.4现场安装调试

首先要按设计计划合理组装装，对体系结构进行大体的演练和比较准确的演练，结合演练的结构数据重置体系的置和储存数据进行软硬件的调试，他们的构件组成都可以在演练数据下用对演练数据进行试研的办法同时进行，同时他们要进行统一的实验及推理，仿真物体是这个体系验证的最基本要求，而好的体系的数据调整实试要在现场进行。

5.计算机控制技术在自动化生产线上的应用

工业机器手臂的自动化的冲压生产线运行循环路线可以简单概括为：上下料机构板材冲压。钢板物料的传送、线头板料清洗涂油、钢板板物料料位置校正、第一台压床冲压、下料机器手臂提取物料、压床再次冲压、依设计流程传到下一个工序、机器人收取物料并裁剪、把它输送到下一台压床、下一台机器人接着提取物料、把物料放到输送装置上，工人开始按规定型号堆积板材。用工业机器人的自动化的生产线，会更加符合现再经济发展的需求及技术方面的创新。机器人手自动的化生产线适用于现在大规模的生产的各个行业，也适合已有生产线实现全自动的业再次更新，工程机器人自动的生产线通过改变不同的软件，它可应用于很多车型生产，它的可控制性能很好，工业机器人体系组成包括上下料结构、清洗涂油机体系对各种型号的冲床兼上下料体系、物料输送体系。各个分体系连接间的电气化操控是按照统一操做控制和删减控制的原则，他们再不同附件的操控系统中，他们是应用了机械与构建操控的很有代表性的一个组成，他们每个级别都应用不一样的互联网工程和软硬件控制，以达到不同的设计效果实现自动化。各部分操控体系采用具有现场总线形式的PtC操控方法，他有独立操控和智能操控的特点。为确保控制体系正常运转，我们在车间总的线路全部采用西门子Proflbus总线及di数字化的局域计算机网络的分布式包交换技术体系。每个监督控制结构的PiC之间及PiC与上～个机械间的联系全部采用了现代化的集成板的局域电脑互联网的分布式包交换技术，供监控体系相互联系时应用。冲床机的运动中枢应连接Ethetnet csrd与机器人的操控体系联网，操控体系与工业机器人的联系方式是通过Proflbus．DP的总路线连接的他们实现了信息的互换和连接。连接体系采用了HMI SIEMENS的触摸技术，在每一个可操控的部件上都放置一个显示屏，它应用了Proflbus的数据连接。各个部件都安装了信息指示灯和紧急开关，屏幕可看到系统信息及显示错误出现在那里，与这个设备有联系的的i＼O 信号在HMi上显示，他们以红灯和黄灯区分。系统如果发现哪里有情况，将会鸣笛警报，显示屏上将会出现问题出现在那里，以便维修人员查找。这个体系还有演练数字场景的能力，在磨拟演练中，它的压力和转动速度可能会影响到生产还有可能会发生操作控制与机械运转不同步的可能，体系是通机器人的离线程序控制的机器人的运行路线，来减少生产现场的实验休整周期。机器人冲压设备再生产中使用面很广，他改变了传统的劳动模式，改善了劳动条件及强度，确保了生产的安全，提高生产的进度及产品的合格率，它不但材料的生产流程还减少了浪费，节约了时间，缩小了生产成本，随着生产线的制作、调试设备的周期设计时间不断提前，机器人自动化生产线越来越为汽车主机厂所接受，成为冲压自动化生产线的主流。

6.竖炉球团计算机控制系统

结合球团生产的特点，将竖炉球团T艺分解为四组，即配料烘干组、润磨旁路组、造球组、竖炉组根据现场的实际情况。系统的控制设备主要分布在总控室和现场设备控制站，其中竖炉组控制箱全部放在总控室。按照竖炉自动系统的控制要求和各设备的功能，系统可分为四层，各层设备和功能如下。

第一层为处于系统底层—— 检测元器件与执行机构。该层主要有电动蝶阀、放散阀、各种仪器仪表、变频器以及快切阀等。主要完成生产设备的操作和工艺参数的监测，执行来自PLC的程序指令，并做出相应的操作或显示实时监测数据参数。

第二层为PLC控制层，包括CPU模块，PS模块，DI、DO、AI、AO模块，ET200M模块和各种网络通信接口适配器等 主要完成整个系统PLC站的控制网络集成，负责接收从设备层传送的信息、数据和上位机控制的命令，并将这些命令再反馈到设备层，完成中央信息层与设备层之间的信息、数据、命令传输及交换

第三层为中央信息层，即上位机控制层。监控上位机是j台研华IPC一610H工控机(配有Windowsxp操作系统，并安装STEP75．4西门子编程软件和组态软件)，一台为操作员站，一台为T程师站，另外一台作为操作员站和工程师站的热备；两台彩色喷墨打印机和相关网络通信设备等组成。通过上位机，操作人员可以远程控制现场各设备的运行，完成实时监测参数和现场设备运行状态的控制，历史数据的记录、查看，报警与故障的提示和处理等功能

第四层为网络和其他外部保护设备 工业以太网交换机、不间断电源(UPS)、信号避雷器和隔离器，用于发生断电、雷击或电磁干扰等情况，各种设备仍能安全稳定地运行且信号正确无误传送。

7.总结

计算机控制就是用计算机对一个动态对象或过程进行控制。在计算机控制系统中，用计算机代替自动控制系统中的常规控制设备，对动态系统进行调节和控制，这是对自动控制系统所使用的技术装备的一种革新。通过大量的阅读关于计算机控制的文章，了解到了计算机控制与我们密切相关，无处不在。也随着社会的发展，人们也越来使用计算机来控制，对与一些企业来说使用计算机控制，虽然技术或者一些仪器需要大量的资金，但是从长远方面来看，它节省了人力物力。从算机控制的技术应用的方面的考虑，我认为计算机控制的技术发展潜力还是很大的，值得我们去学习去研究。总之，随着计算机软件技术的逐渐发展，计算机的操作控制正逐步的进入到生产的各个领域。所以我们要不断创新改革，创作出一个更好的控制体系是非常有意义的。

参考文献

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[3]王文成、张金山等.控制工程[J].2011年第2期 [4] 李峰李超等.测控技术[J].2013年32卷1期 [5] 唐星元.仪器仪表学报[J].2012年第1期 [6]杨文光.控制理论及应用[J].2011年第2期 [7]李元春.计算机控制系统

第三篇：计算机期末总结

期中考试

1.试述先行进位解决的问题及基本思想。（1）进位的传递速度

（2）让各位的进位与低位的进位无关，仅与两个参加操作的数有关。由于每位的操作数是同时给出的，各进位信号几乎可以同时产生，和数也随之产生，所以先行进位可以提高进位的传递速度，从而提高加法器的运算速度。2.简述浮点运算的基本步骤（以加法运算为例）例： 两浮点数相加，求X+Y。

已知：X＝2010 · 0.11011011，y＝2100 ·(-0.10101100)解：X和Y在机器中的浮点补码表示形式为(双符号位)：

阶符 阶码 数符 尾数

X： 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 Y： 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 计算过程：

①对阶操作

阶差ΔE＝[Ex]补+[-EY]补=00010+11100=11110 X阶码小，Mx右移2位，保留阶码E＝00100。[Mx]补=00 00 110 110 11 下划线上的数是右移出去而保留的附加位。

②尾数相加

[Mx]补+[MY]补=000011011011+1101010100=111000101011。

③规格化操作

结果的符号位与最高数值位同值,应执行左规处理, 结果为11 00010101 10, 阶码为00 011。④舍人

附加位最高位为1，采用0舍1入法处理，在所得结果的最低位+1，得新结果： [M]补=1100010110，M：-0．11101010。⑤判溢出

阶码符号位为00，故不溢出、最终结果为： X+Y=2010 ·(-0．11101010)

3.DRAM存储器为什么要刷新？ 防止漏电，保证存储信息不破坏。4.CPU如何区分指令和数据？

空间：指令的地址是由程序计数器(PC)规定的，而数据的地址是由指令规定的。在程序执行过程中，要避免修改指令,但可以修改数据。

时间：指令在前，数据在后。（时序）

5、RISC和CISC分别代表什么？

精简指令系统计算机(RISC)复杂指令系统计算机(CISC)

6、求信息码01101110的海明校验码。解：(1)求信息码01101110的海明校验码 ①确定海明校验位的位数：

设R为校验位的位数，则整个码字的位数应满足不等式N=K+R<=2R-1。

设R=3，则23-1=7，N=8+3=11,不等式不满足:设R=4，则

24-1=15，N=8+3=11,不等式满足。所以R最小取4。

②确定校验位的位置：位号(1—12)为2的权值的那些位，即 : 20、21、22、23的位置作为校验位，记作P1、P2、P3、P4，余下的为有效信息位。即：

P1

P2

D0

P3

D1

D2

D3

P4

D4

D5

D6

D7 ③分组：有4个校验位，将12位分4组，第I位由校验位号之和等于I的那些校验位所校验。如表2.4所示。

④校验位的形成：

P1=第一组中的所有位(除P1外)求异或： D6 ⊕ D4 ⊕ D3 ⊕ D1 ⊕ D0

=1 ⊕0 ⊕1 ⊕1 ⊕0=1 P2=第一组中的所有位(除P2外)求异或：D6 ⊕D5 ⊕ D3 ⊕ D2 ⊕ D0

=1 ⊕1 ⊕1 ⊕1 ⊕0=0 P3=第一组中的所有位(除P3外)求异或：D7 ⊕D3⊕ D2⊕ D1

=0 ⊕1 ⊕1 ⊕0=0 P4=第一组中的所有位(除P4外)求异或：D7⊕ D6⊕ D5⊕ D4

=0 ⊕1 ⊕1 ⊕0=0 所以，信息码01101110的海明校验码为011001110001。(2)校验原理

在接收端分别求S1、S2、S3、S4 S1=P1⊕第一组中的所有位求异或 =P1⊕ D6 ⊕ D4 ⊕ D3 ⊕ D1 ⊕ D0 S2=P2⊕第二组中的所有位求异或 =P2⊕ D6 ⊕D5 ⊕ D3 ⊕ D2 ⊕ D0 S3=P3⊕第三组中的所有位求异或 =P3⊕ D7 ⊕D3⊕ D2⊕ D1 S4=P4⊕第四组中的所有位求异或 =P4⊕ D7⊕ D6⊕ D5⊕ D4 当S1 S2S3 S4=0000时，接收的数无错，否则 S1 S2S3 S4的二进制编码即为出错位号，例如 S1 S2S3 S4=1001说明第9位出错，将其取反，即可纠错。根据此原理，指出和纠正1位出错位的海明校验逻辑电路如图2.1所示。

海明校验逻辑电路图：

7.某指令系统的指令字长16位，可含有3、2、1或0个地址，每个地址占4位。请设计该指令系统的格式，最多共有多少条指令？ 解：扩展操作码

8.分析加减交替除法的基本原理。

9.某机字长8位，试用如下所给芯片设计一个存储器，容量为10K，其中RAM为高8K，ROM为低2K，最低地址为0（RAM芯片类型有为：4K8，ROM芯片有：2K4）。①地址线、数据线各为多少根? ②RAM和ROM的地址范围分别为多少? ③每种芯片各需要多少片。

④画出存储器结构图及与CPU连接的示意图。

第三章习题课：

1.写出下列数据规格化浮点数的编码(设l位符号位，阶码为5位移码，尾数为10位补码)。

(1)+111000(2)-10101(3)+0.01011 解：(1)+111000=26×0.111000 符号位为0；6的阶码移码表示为10110；尾数补码为1110000000，所以+111000规格化浮点数的编码为0 10110 1110000000(2)-10101=25×（-0.10101）

符号位为1；5的阶码移码表示为10101；尾数补码为0101100000，格化浮点数的编码为1 10101 0101100000(3)+0.01011 =2-1×0.1011 符号位为0；-1的阶码移码表示为01111；尾数补码为1011000000，所以+0.01011的规格化浮点数的编码为0 01111 1011000000 2.在浮点数编码表示中___在机器数中不出现，是隐含的。（答案：D）A.阶码 B.符号 C.尾数 D.基数

3.浮点数的表示范围和精度取决于____.（答案；A）A.阶码的位数和尾数的位数

B.阶码采用的编码和尾数的位数

C.阶码采用的编码和尾数采用的编码 D.阶码的位数和尾数采用的编码

4.能发现两位错误并能纠正一位错的编码为（答案：B）

A.CRC码 B.海明码 C.偶校验码 D.奇校验码 5.用变形补码计算 X-Y，X+Y，并判别结果的正确性。设：X=0.11011，Y=-0.10010 解：[X]补=0011011 [Y]补=1101110 [-Y]补=0010010 [X]补+[-Y]补=0101101 溢出

[X]补+[Y]补=0001001 无溢出 X+Y = 0.01001 6.在计算机中，所表示的数有时会发生溢出，其根本原因是计算机的字长有限。答案：对

7.8421码就是二进制数。答案：不对。8421码是十进制数的编码。8.表示定点数时，若要求数值0在计算机中惟一地表示为全0，应使用反码表示。答案:错。表示定点数时，若要求数值0在计算机中惟一地表示为全0，应使用补码。

第四章 内容

1.主存储器用来暂时存储CPU正在使用的指令和数据，它和CPU的关系最为密切。主存储器和CPU的连接是由总线支持的，连接形式如图4．1所示。

2.例:16KX4位芯片组成16KX8位的存储器

3.例: 4个16KX8位静态芯片组成64KX8位存储器。

4.例1：由Intel2114(1KX4位)芯片组成容量为4KX8位的主存储器的逻辑框图,说明地址总线和数据总线的位数，该存储器与8位字长的CPU的连接关系。解：此题所用芯片是同种芯片。

（1）片数=存储器总容量（位）/芯片容量（位）=4K*8/（1K*4）=8（片）（2）CPU总线（由存储器容量决定）

地址线位数=log2(字数)=log2(4K)=12(位)数据线位数=字长=8（位）

（3）芯片总线（由芯片容量决定）地址线=log2(1K)=10(位)数据线=4（位）

（4）分组（组内并行工作，cs连在一起，组间串行工作，cs分别连接译码器的输出）。

组内芯片数=存储器字长/芯片字长=8/4=2（片）组数=芯片总数/组内片数=8/2=4（组）（5）地址分配与片选逻辑

(6)连接方式:扩展位数,扩展单元数,连接控制线

5.例2.某半导体存储器，按字节编址。其中，0000H-07FFH为ROM区，选用EPROM芯片（2KB/片）；0800H-13FFH为RAM区，选用RAM芯片（2KB/片和1KB/片）。地址总线A15-A0（低）。给出地址分配和片选逻辑。1）计算容量和芯片数

ROM区：2KB RAM区：3KB 共3片 2）地址分配与片选逻辑

存储空间分配：先安排大容量芯片（放地址低端），再安排小容量芯片。便于拟定片选逻辑。

6.用8K×8位的ROM芯片和8K×4位的RAM芯片组成存储器，按字节编址，其中RAM的地址为0000H～5FFFH，ROM的地址为6000～9FFFH，画出此存储器组成结构图及与CPU的连接图。解：计算容量、芯片数量：

RAM的地址范围展开为***0~***1，A12-----A0从0000H～1FFFH，容量为：8K，高位地址A15A14A13，从000-010，所以RAM的容量为8K× 3=24K。RAM的容量是24K ×8，需8K ×4的芯片6片。ROM的末地址-首地址=9FFFH-6000H=3FFFH，所以ROM的容量为214=16K。ROM的容量是16K ×8，需 8K×8 的芯片2片。ROM的地址范围展开为0110 0000 0000 0000~1001 1111 1111 1111，高位地址A15A14A13，从011~100。存储器的组成结构图及与CPU的连接如图所示。

7.存储器分布图如下面所示（按字节编址），现有芯片ROM 4K×8和RAM 8K× 4，设计此存储器系统，将RAM和ROM用CPU连接。

解：RAM1区域是8K×8，需2片8K×4的芯片；RAM2区域也是8K×8，需2片8K× 4的芯片；ROM区域是8K×8，需2片4K8的芯片。地址分析如下：

（1）方法一

以内部地址多的为主，地址译码方案为：用A14A13作译码器输入，则Y0选RAM1，Y1选RAM2，Y3选ROM，当A12=0时选ROM1，当A12=1时选ROM2，扩展图与连接图如图所示。

（2）方法二

以内部地址少的为主，地址译码方案为：用A14A13A12作译码器输入，则Y0和Y1选RAM1，Y2和Y3选RAM2，Y6选ROM1，Y7选ROM2，扩展图与连接图如图所示。

8.用8K×8的RAM芯片和2K×8的ROM芯片设计一个10K×8的存储器，ROM和RAM的容量分别为2K和8K，ROM的首地址为0000H，RAM的末地址为3FFFH。(1)ROM存储器区域和RAM存储器区域的地址范围分别为多少?(2)画出存储器控制图及与CPU的连接图。解：（1）ROM的首地址为0000H，ROM的总容量为2K×8；

RAM的末地址为3FFFH，RAM的总容量为8K×8，所以首地址为：2000H。（2）设计方案

（3）方法一

以内部地址多的为主，地址译码方案为：用A13来选择，当A13=1时选RAM，当A13A12A11=000时选ROM，如图所示。

4）方法二

以内部地址少的为主，地址译码方案为：用A13A12A11作译码器输入，则Y0选ROM，Y4、Y5、Y6、Y7均选RAM，如图所示。

9.用4K× 8位的ROM芯片和8K×4位的RAM芯片组成存储器，按字节编址，其中RAM的地址为2000H~7FFFH，ROM的地址为9000H~BFFFH，画出此存储器组成结构图及与CPU的连接图。解：RAM的地址范围展开为

001 0000000000000~011 11111111111，A12----A0从0000H~1FFFH，容量为8K，高位地址从001~011 所以RAM的容量为8K×3=24K。

RAM用8K×4的芯片组成，需8K×4的芯片共6片。ROM的地址范围展开为

1001 000000000000~1011 111111111111，A11----A0从000H~FFFH，容量为4K，高位地址A15A14A13A12,从1001~1011，所以ROM的容量为4K×3=12K。ROM用4K×8的芯片组成，需4K×8的芯片3片。

地址译码方案：用A15A14A13A12作译码器输入，则Y2和Y3选RAM1，Y4和Y5选RAM2，Y6和Y7选RAM3，Y9选ROM1，Y10选ROM2，Y11选ROM3。储器的组成结构图及与CPU的连接图如图所示。

第六章 1.IR指令寄存器：用以存放当前正在执行的指令。

PC程序计数器：即指令地址寄存器。存放当前正在执行的指令地址或下一条指令地址。

指令地址形成:(PC)+1->PC。或: 转移指令修改其内容。

时序控制信号形成部件：根据当前正在执行的指令的需要，产生相应的时序控制信号 指令译码器：对指令寄存器中的操作码进行分析解释，产生相应的控制信号。

脉冲源：脉冲源产生一定频率的脉冲信号作为整个机器的时钟脉冲，是机器周期和工作脉冲的 基准信号。

2.微程序控制器的基本工作原理如下：

1）当指令取入IR中以后，根据操作码进行译码，得到相应指令的第一条微指令的地址。

2）指令译码部件可用只读存储器组成，将操作码作为只读存储器的输入地址，该单元的内容即为相应的微指令在控制存储器中的地址。

3）根据控制存储器中的地址从控制存储器取出微指令，并将它存放在微指令寄存器中。

4）控制字段各位的输出通过连接线直接与受控制的门相连，于是就提供了在本节所提出的控制信号。

3.硬布线控制器与微程序控制器，除了操作控制信号的形成方法和原理有差别外，其余的组成部分没有本质上的差别。最显著差异为两点： 1）实现

微程序控制器的控制功能是在存放微程序的控制存储器和存放当前正在执行的微指令的寄存器直接控制下实现的，特点:电路比较规整，各条指令控制信号的差别反映在控制存储器的内容上.而硬布线控制的控制信号先用逻辑式列出，经化简后用电路实现.特点:电路显得零乱且复杂，当需修改指令或增加指令时是很麻烦的.因此微程序控制得到广泛应用，尤其是指令系统复杂的计算机，一般都采用微程序来实现控制功能。2）性能

微程序控制的速度比硬布线控制的速度低，而硬布线控制的速度快.近年来在一些新型计算机结构中，例如在RISC(精简指令系统计算机)中，一般选用硬布线逻辑。

习题 4.己知某计算机有80条指令，平均每条指令由12条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指令公用的，设微指令长度为32位。请算出控制存储器容量。

解：微指令所占的单元总数：

(80×12-80+1)× 32=（80×11+1)× 32 =881 × 32 所以控制存储器容量可选IK × 32。

5.表中给出了8条指令I1~I8所包含的微命令控制信号。试设计微指令控制字段要求所用的控制位最少，而且保持微指令本身内在的并行性。

解：微指令与包含的命令对应表如表所示。

从表中可知，E、F、H及B、I、J分别两两互斥，所以微指令控制字段格式设计如下：

6.某机采用微程序控制方式，微指令字长24位，水平型编码控制的微指令格式，断定方式，共有微命令30个，构成4个相斥类，各包含5个、8个、14个和3个微命令，外部条件共3个。

（1）控制存储器的容量应为多少?（2）设计出微指令的具体格式。

解：（1）30个微命令构成4个相斥类，其中5个相斥微命令需3位编码；8个相斥微命令需4位编码，14个相斥微命令需4位编码，3个相斥微命令需2位编码：外部条件3个,采用断定方式需2位控制位。以上共需15位。微指令字长24位，采用水平型编码控制的微指令格式，所以还剩9位作为下址字段，这样控制存储器的容量应为512×24.2）微指令的具体格式如图所示。

7.已知某运算器的基本结构如图所示，它具有+(加)、-(减)、M(传送)种操作。（1）写出图中1~12表示的运算器操作的微命令。（2）指出相斥性微操作。

（3）设计适合此运算器的微指令格式。

解:（1）图中1~12表示的运算器操作的微命令分别为：

1：+ 2：-3：M 4：R1→A 5：R2→A 6：R3→A 7： R3→B 8：R2→B 9：R1→B 10： BUS→R1 11： BUS→R2 12： BUS→R3（2）以下几组微命令是相斥的：

1：+ 2：-3：M 4：R1→A 5：R2→A 6：R3→A 7： R3→B 8：R2→B 9：R1→B 10： BUS→R1 11： BUS→R2 12： BUS→R3（3）此运算器的微指令格式如图所示。

8.已知某机采用微程序控制方式，其存储器容量为512×40(位)，微程序在整个控制存储器中实现转移，可控制微程序的条件共12个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式，如下所示:

解：（1）假设判别测试字段中每一位为一个判别标志，那么由于有12个转移条件，故该字段为4位，下地址字段为9位。由于控制容量为512单元，微命令字段是(40-4-9)=27位。

（2）对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框如图所示：其中微地址寄存器对应下地址字段，P字段即为判别测试字段，控制字段即为微命令子段，后两部分组成微指令寄存器。地址转移逻辑的输入是指令寄存器OP码，和各状态条件：以及判别测试字段所给的判别标志(某一位为1)，其输出修改微地址寄存器的适当位数，从而实现微程序是分支转移。

9.CPU结构如图所示，其中包括一个累加寄存器AC、一个状态寄存器和其他四个寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。(1)标明图6.9中四个寄存器的名称。(2)简述取指令的数据通路。

(3)简述完成指令LDA X的数据通路（X为内存地址，LDA功能为(X)→(AC)）(4)简述完成指令ADD Y的数据通路(Y为内存地址，ADD功能为(AC)+(Y)→(AC))。

(5)简述完成指令STA Z的数据通路(Z为内存地址,STA功能为(AC)→(Z))。

解:(1)A为数据缓冲寄存器MDR，B为指令寄存器IR，C为主存地址寄存器MAR，D为程序计数器PC。

(2)取指令的数据通路：PC→MAR → MM → MDR → IR(3)指令LDA X的数据通路：X → MAR → MM → MDR → ALU → AC(4)指令ADD Y的数据通路：Y → MAR → MM → MDR → ALU → ADD → AC(5)指令STA Z的数据通路：Z → MAR，AC → MDR → MM

第十章

1.中断处理过程

(1)关中断，进入不可再次响应中断的状态，由硬件自动实 现。因为接下去要保存断点，保存现场。此时CPU不响应中断，否则，如果现场保存不完整，在中断服务程序结束之后，也就不能正确地恢复现场并继续执行现行程序。(2)保存断点和现场

为了在中断处理结束后能正确地返回到中断点，在响应中断时，必须把当前的程序计数器PC中的内容(即断点)保存起来。

现场信息一般指的是程序状态字，中断屏蔽寄存器和CPU中某些寄存器的内容。

对现场信息的处理有两种方式：一种是由硬件对现场信息进行保存和恢复；另一种是由软件即中断服务程序对现场信息保存和恢复。

(3)判别中断源，转向中断服务程序。在多个中断源同时请求中断的情况下，需进一步判别中断源，并转入相应的中断服务程序入口。

(4)开中断。因为接下去就要执行中断服务程序，开中断将允许更高级中断请求得到响应，实现中断嵌套。

(5)执行中断服务程序。不同中断源的中断服务程序是不同的，实际有效的中断处理工作是在此程序段中实现的。

(6)退出中断。在退出时，又应进入关中断状态，恢复现场、恢复断点，然后开中断，返回原程序执行。

进入中断时执行的关中断、保存断点等操作一般是由硬件实现的，它被称为“中断隐指令”。

2.1)某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz，则总线带宽是多少?(2)如果一个总线周期中并行传送64位数据，总线时钟频率升为66MHz，则总线带宽是多少? 解：(1)设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期用T=1/f表示，一个总线周期传送的数据量用D表示，根据定义可得: Dr=D/T=D×1/T=D×f =4B×33×1000000/s=132MB/s(2)64位=8B Dr=D×f=8B×66×1000000/s=528MB/s 3.DMA的数据传送过程

第四篇：计算机控制系统作业参考答案

《计算机控制系统》作业参考答案

作业一

第一章

1.1什么是计算机控制系统？画出典型计算机控制系统的方框图。

答：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用算机代替模拟控制装置,对被控对象进行调节和控制.控制系统中的计算机是由硬件和软件两部分组成的.硬件部分: 计算机控制系统的硬件主要是由主机、外部设备、过程输入输出设备组成;软件部分: 软件是各种程序的统称，通常分为系统软件和应用软件。

被控制量 给定值偏差控制量被控对象 调节器

_

测量环节 计算机(数字调节器)

图1.3-2 典型的数字控制系统

1.2.计算机控制系统有哪几种典型的类型？各有什么特点。

答：计算机控制系统系统一般可分为四种类型：

①数据处理、操作指导控制系统；计算机对被控对象不起直接控制作用,计算机对传感器产生的参数巡回检测、处理、分析、记录和越限报警，由此可以预报控制对象的运行趋势。

②直接数字控制系统；一台计算机可以代替多台模拟调节器的功能，除了能实现PID调节规律外, 还能实现多回路串级控制、前馈控制、纯滞后补偿控制、多变量解藕控制，以及自适应、自学习,最优控制等复杂的控制。

③监督计算机控制系统；它是由两级计算机控制系统：第一级DDC计算机, 完成直接数字控制功能；第二级SCC计算机根据生产过程提供的数据和数学模型进行必要的运算，给DDC计算机提供最佳给定值和最优控制量等。

④分布式计算机控制系统。以微处理机为核心的基本控制单元，经高速数据通道与上一级监督计算机和CRT操作站相连。

1.3.计算机控制系统与连续控制系统主要区别是什么？计算机控制系统有哪些优点？

答：计算机控制系统与连续控制系统主要区别：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用计算机代替模拟控制装置,对被控对象进行调节和控制。与采用模拟调节器组成的控制系统相比较，计算机控制系统具有以下的优点：

(1)控制规律灵活，可以在线修改。(2)可以实现复杂的控制规律，提高系统的性能指标.(3)抗干扰能力强，稳定性好。(4)可以得到比较高的控制精度。(5)能同时控制多个回路，一机多用，性能价格比高。

(6)便于实现控制、管理与通信相结合，提高工厂企业生产的自动化程度.(7)促进制造系统向着自动化、集成化、智能化发展。

第二章

2.1.计算机控制系统有哪四种形式的信号？各有什么特点? 答：在计算机控制系统中，通常既有连续信号也有离散信号，这些信号一般是信息流,而不是能量流。可分为四种形式：⑴ 连续模拟信号：时间和信号的幅值都是连续的。

⑵ 阶梯模拟信号：时间是连续的，信号的幅值是阶梯形的。⑶ 采样信号：时间是离散的，信号的幅值是连续的脉冲信号。

⑷ 数字信号：信号的时间以及幅值都是离散的，且幅值经过了量化处理。

2.2.采样信号的频谱和原连续信号的频谱有何不同？

答：采样信号的频谱和原连续信号的频谱的区别：

①通常，连续信号带宽是有限的，频率的极限值wmax, 它的频谱是孤立的。采样信号的频谱是以ωs为周期的无限多个频谱所组成。

②∣y(jw)∣和∣y*(jw)∣形状相似。幅值只差一个比例因子1/T(又称为采样增益)。

2.3.计算机控制系统中的保持器有何作用，简述零阶保持器的特点。

答：保持器的原理是根据现在时刻或过去时刻输入的离散值,用常数、线性函数或抛物函数形成输出的连续值。零阶保持器有如下特性：

①低通特性：保持器的输出随着信号频率的提高，幅值迅速衰减。

②相位滞后持性：信号经过零阶保持器会产生相位滞后，它对控制系统的稳定性是不利的。

2.4.试求下例函数的Z变换：(采样周期为T)答：

（1）f(t)1(tT)（2）f(t)9t0t0t0

F(z)1z1 F(z)9Tz(z1)at2

a（3）f(k)0k1k1,2,3,k0e（4）f(t)0sin2tt0t0

F(z)za(za)F(z)zez2ze2aTsin2Tcos2Te2aTaT

2.5.设函数的La氏变换如下，.试求它们的Z变换: 答：

（1）F(s)s3(s2)(s1)（2）F(s)1(s5)Tze(ze2

F(z)zze2T2zzeT5T5T F(z))2

（3）F(s)1s3（4）F(s)10s(s1)2

F(z)Tz(z1)23 F(z)10Tz210(1eT)zT

2(z1)（5）F(s)10

s216F(z)2.5zsin4T2

z2zcos4T12.6已知函数的Z变换如下，.试求它们的y(kT): 答：（1）Y(z)zz2 1ky(kT)12(1)2 2（3）Y(z)2z(z1)(z2)y(kT)2(1)k4(2)k（5）Y(z)0.6zz2 1.6z0.6y(kT)1.5(0.6)k1.5(1)k（7）Y(z)z4(1z1)2 y(kT)k3 2.7求下列函数的初值和终值：

答：（1）F(z)2.7z z0.8y(0)2.7y()0

(z1)(z1)(ze)2）Y(z)z(z1)2

(z2)y(kT)2k1k

（4）Y(z)1

z(z0.2)y(kT)25(0.2)k

1（6）Y(z)13z3z1(10.5z1)(10.8z1)y(kT)3530.5k310.8k6

（8）Y(z)TeaTz

(zeaT)2y(kT)kTeakT

2（2）F(z)1.6zzz2

0.8z0.5y(0)1.6y()0

（

作业二

第三章

3.1 已知差分方程x(kT)ax(kTT)1(kT)，又知x(kT)0(k0);1a1.试用Z变换法求x(kT)和x(∞)。

x(kT)1a11ak答：

x()1a

3.2 已知F(z)z22z1.2z0.21 ,试用长除法和Z反变换法求解f(kT)。

答：f(kT)11.2z(0.2)41.24z5421.248z31.2496z4

kf(kT)(1)

k3.3 已知差分方程y(k1)2y(k)0,y(0)1，⑴ 用递推法求y(k)的前三项。⑵ 用反变换法求解y(k)。

答：（1）y(1)2ky(2)4y(3)8

（2）y(kT)(2)

3.4 用Z变换法求解下例差分方程: 答：（1）f(k1)f(k)ay(kT)(2)kk,f(0)0

（2）f(k2)3f(k1)2f(k)r(k)其中f(0)f(1)0，且k0 时f(k)0;0r(k)1k0k0,1,2,k

f(kT)k12

（3）y(k)2y(k1)k1 其中 y(0)1

10(2)13k9ky(kT)

3.5 利用劳斯判据，决定下列单位负反馈系统闭环稳定时，K的取值范围。（1）Gk(z)K(0.1z0.08)(z1)(z0.7)K(0.1z0.08)z(z1)(z0.7)答：0K3.75

(2)Gk(z) 答：0K1.23

3.6 已知下列系统的特征方程，试判别系统的稳定性。

（1）z1.5z90 答：系统不稳定。（2）z2z2z0.50 答：系统不稳定。（3）z1.5z0.25z0.40 答：系统稳定。

3.7 设离散系统的框图如图所示，试确定闭环稳定时K的取值范围.（其中T=1s,K1=2 T1=1)32322_题图3.7 单位反馈闭环系统框图

答：

HG(z)20.736(z1.717)(z1)(z0.368)zz(0.736K1.368)(0.3681.264K)0

0K0.5

3.8 用长除法或Z反变换法或迭代法求下列闭环系统的单位阶跃响应。（1）Gc(z)z0.53(zz0.5)2

答：y(kT)13r(kTT)1316r(kT2T)y(kTT)0.5y(kT2T)56y(3T)76 即：y(T)

y(2T)

（2）Gc(z)答： 0.5zzz0.52

Y(z)0.5z1z21.25z31.25z41.125z5z60.9375z7y(0)0,y(T)0.5,y(2T)1,y(3T)1.25,y(4T)1.25,y(5T)1.125 y(6T)1,y(7T)0.9375,

（3）Gc(z)0.05(z0.904)(z1)(z0.819)0.05(z0.904)

答： y(kT)0.05r(kTT)0.045r(kT2T)1.769y(kTT)0.864y(kT2T)

y(0)0,y(T)0.05,y(2T)0.183,y(3T)0.376,

3.9 开环数字控制系统如图所示，试求Y(z)、y(0)、y(∞).已知：E(s)1s

（1）数字调节器: u(k)u(k1)e(k1)

被控对象： Gp(s)1s

（2）数字调节器: u(k1)0.5e(k1)0.95e(k)0.995u(k)

1(s1)(s2)被控对象： Gp(s)答：（1）Y(z)Tz(z1)(z1)z2(z1)2

y()y(0)0

（2）Y(z)[zzeTz2(ze2T)]0.5z0.95z0.995

y()45y(0)0

3.10 设系统如图所示，试求系统的闭环脉冲传递函数。

_

答：

G(z)G1(z)G2(z)1G1(z)G2(z)

3.11 设系统如图所示，试求:（1）系统的闭环脉冲传递函数。（2）判定系统的稳定性。

（3）分别求系统对单位阶跃输入和单位斜坡输入时的稳态误差。

_ 答：

（1）GB(z)1.7z0.3z0.7z0.32

（2）系统稳定。（3）单位阶跃输入

ess0

单位斜坡输入时

ess0.5第四章

4.1 已知系统的运动方程，试写出它们的状态方程和输出方程：（1）y(3)5y(2)y2yu2u 答：

x10x202x3y1101015x10x21ux33

0x10x2x3

（2）y(3)3y(2)2yu

答：

x10x200x3y1102013x10x20ux31

0x10x2x3 2uu

（3）y(3)3y(2)2yyu(2)答：

x10x201 x3y1102013x11x21ux32

0x10x2x3

4.2 已知下列系统的传递函数, 试写出它们的状态方程和输出方程：（1）G(s)答：

x10x205 x35323s2s53s6s9s15322

103012x1x2x3x10x20ux31

y13

（2）G(s)答： 5s2s3s2s532

x10x205 x3y2102013x10x20ux31

5x10x2x32s1s7s14s832

4.3 已知系统的传递函数G(s)答：

x11x200x31y332 , 试写出其状态方程,使状态方程为对角阵。

020004x11x21ux31

x17x26x3

4.4 已知系统的传递函数G(s)答：

x11x200x3y12s6s5s4s5s2322 , 试写出其状态方程,使状态方程为若当标准型。

110002x10x21ux31

1x11x2x3

4.5已知下列离散系统的差分方程为：（1）y(k2)3y(k1)2y(k)4u(k)

（2）y(k2)5y(k1)3y(k)u(k1)2u(k)输出为y(k)， 试分别写出它们的状态方程和输出方程。

答：

x1(kTT)0x2(kTT)2y(kT)113x1(kT)0u(kT)x2(kT)4（1）

x1(kT)0x2(kT)

（2）

x1(kTT)0x2(kTT)3y(kT)115x1(kT)1u(kT)x2(kT)3

x1(kT)0x2(kT)

4.6 已知离散系统脉冲传递函数G(z)态方程。

答：直接程序法

x1(kTT)0x2(kTT)6y(kT)515x1(kT)0u(kT)x2(kT)1z2z1z5z622 ,试分别用直接程序法和分式展开法求系统的离散状

x1(kT)3u(kT)x2(kT)

分式展开法

x1(kTT)2x2(kTT)0y(kT)103x1(kT)1u(kT)x2(kT)1

x1(kT)4u(kT)x2(kT)

4.7 求解下系统的时间相应。已知：X答：

1x1(t)34t3

ex2(t)440301X(t), 初始状态X(0)=0 40

4.8 设系统的状态方程：X(k1)FX(k)Gu(k)y(k)CX(k)

0F0.1611,G,C1110

已知输入：u(k)=1 ,(k≥0)x1(0)1X(0) 初始状态: 

x2(0)1试求：（1）系统的状态转移矩阵F；(2)状态方程的解X(k)；(3)系统的输出y(k)。

答：（1）

4(0.2)(0.8)3kk0.8(0.2)0.8(0.8)3kkk(kT)Fk5(0.2)5(0.8)3

kk(0.2)4(0.8)3kk

（2）

x1(kT)3.185(0.8)2.83(0.2)1.389 kkx2(kT)1.956(0.8)0.567(0.2)0.389kk（3）

y(kT)x1(kT)3.185(0.8)2.83(0.2)1.389

kk

1X(k1)4.9 已知离散系统的状态空间表达式，0.2y(k)10.51.2X(k)u(k)10.5，初始状态X(0)=0 0X(k)试求系统的Z传递函数: G(z)答：

G(z)Y(z)U(z)Y(z)U(z)

1.2z0.95z2z0.92

0.44.10 已知离散系统的状态方程: X(kTT)0.60.60.6试判断系统的稳定性。X(kT)u(kT)，0.60.4答：系统稳定。

作业三

第五章

5.1已知连续系统的传递函数:（1）G(s)2(s1)(s2)；（2）G(s)sas(sb)，试用冲击不变法﹑阶跃不变法﹑零极点匹配法﹑双线性变换法、差分变换法，将上述传递函数转换为等效的Z传递函数.取采样周期T=0.1s.答：

（1）冲击不变法 G(z)2zzeaT2zze2T

z(z1)abb2（2）阶跃不变法 G(z)Tz2bab2b(z1)zzebT

5.2 已知比例积分模拟调节器D(s)=Kp+Ki/s ,试用后向差分法和双线性变换法求数字调节器D（z）及其控制算法。

答：后向差分法 D(z)Kp

双线性变换法 D(z)Kpz0.7z0.2KiT(z1)2(z1)KiTzz1

5.3 已知Z传递函数G(z)答：

G(ejT ,试分析其频率特性，并判断它是低通滤波器还是高通滤波器。)eejTjT0.70.222

G(ejT

()tg1)(cosT0.7)sinT(cosT0.2)sinT22sinTcosT0.7tg1sinTcosT0.2

具有高通特性。

5.4 已知系统的差分方程为: y(k)0.8y(k1)x(k)2x(k1), 其中x(k)为输入序列，y(k)为输出序列.试分析其频率特性.答：

G(ejT)eejT20.822jT

G(ejT

2)(cosT2)sinT(cosT0.8)sinT2()tg1sinTcosT2tg1sinTcosT0.8

具有高通特性。

5.5 已知低通滤波器D(z)0.5266zz0.4734 , 求D（z）的带宽ωm..取采样周期T=2ms。

答： m695弧度/s

5.6 已知广义对象的Z传递函数HG(z)0.05(z0.7)(z0.9)(z0.8),试设计PI调节器D(z)=Kp+Ki/(1-z)，使

-1速度误差ess=0.1，取采样周期T=0.1s。答： D(z)2.115

5.7 已知D(s)10.15s0.05s0.2351z1 ,写出与它相对应的PID增量型数字控制算法。

答： u(kT)20Te(kT)3e(kT)3e(kTT)u(kT)u(kTT)u(kT)

第六章

6.1 试述在最少拍设计中，系统的闭环Z传递函数Gc(z)和误差Z传递函数Ge(z)的选择原则。

答：最少拍设计中，系统的闭环Z传递函数Gc(z)和误差Z传递函数Ge(z)的选择原则：（1）为了保证D(z)的可实现性，应选择Gc(z)含有HG(z)的Z-r因子。

（2）为了保证D(z)的稳定性，应选择Gc(z)具有与HG(z)相同的单位圆上(除Z＝l外)和单位圆外的零点。

1（3）为了保证系统的稳定性，应选择Ge(Z)含有(1piz)的因子，pi是HG(z)的不稳定的极点。因为： Gc(z)D(z)HG(z)Ge(z)只能用Ge(z)的零点来抵消HG(z)中不稳定的极点.m（4）为了使调节时间最短(最少拍)，应选择Ge(z)中含有(1-Z-1)因子(m＝l，2，3)是典型输入信号Z变换R(z)中分母的因子。（5）保持Ge(z)与Gc(Z)有相同的阶次。Gc(z)1Ge(z)

6.2 最少拍控制系统有哪几种改进设计方法。

答：最少拍控制系统改进设计方法有：

调节器的设计方法的改进:惯性因子法，延长节拍法，换接程序法。

6.3 已知不稳定的广义对象：HG(z)2.2z1111.2z, 试设计单位阶跃作用下的最少拍调节器。

答：D(z)0.2z1.22.2(z1)

6.4 已知的广义对象Z传递函数: HG(z)最少拍无波纹调节器。

答：

D(z)0.83(10.286z10.78z110.265z1(12.78z11)(10.2z11)(1z)(10.286z)，试设计单位阶跃作用下的)20.12z

6.5 设系统的结构如下图所示，被控对象Wd(s)位阶跃作用下的最少拍调节器D(z)。

10s(10.1s)(10.05s),采样周期T=0.2s , 试设计单_

答：

HG(z)0.761z(1z1

(11.133z11)(10.047z)(10.135z111)1

D(z))(10.018z1)

0.616(10.018z(10.531z1)(10.135z1))(10.047z)

6.6 已知被控对象G(s)1s(s2),采用零阶保持器，采样周期 T=0.1s.试用W变换法设计数字调节器，要求相位裕度γ=50°,幅值裕度Kg>10dB,速度稳态误差系数Kv=5s

-1。

_

答：

GK(z)0.018K(z1)(z1)(z0.819)5w(112w)1GK(w)D(w)10.622w10.305w

D(z)1.92(10.851z(10.714z1))

6.7 已知被控对象的传递函数G(s)e10s100s1e10s，取采样周期 T=5s.试用大林算法设计数字调节器D(z),期望的闭环传递函数为Gc(s)20s11。

答： D(z)

4.51(10.951z10.779z1)30.221z

第五篇：计算机控制系统授课教案

计算机控制系统

授 课 教 案

主讲教师：涂继亮 博士

南昌航空大学信息工程学院电子信息工程系

2015年3月