最新计算机控制系统课后习题答案

2.1 在计算机控制系统中，为了获取系统的运行状态或设定信息，经常需要进行开关量信号的输入。

2.2 把从控制对象检测到的模拟信号，转换成二进制数字信号，经I/O接口送入计算机。

2.3 在计算机控制系统中，经常需要控制执行机构的开/关(如对电磁阀的控制)或启/停(如各种交、直流电机的控制)，某些控制算法(如脉宽调制方法，最优控制中的乒乓控制算法等)也需要控制执行机构在一定时间T内全负荷工作一段时间t(0≤t≤T)，这些控制可通过计算机开关量输出通道来实现。

2.4 把计算机输出的数字量转换成模拟量。

2.5 光电耦合器的作用：从工业现场获取的开关量或数字量的信号电平往往高于计算机系统的逻辑电平，即使输入开关量电压本身不高，也有可能从现场引入意外的高压信号，因此必须采取电隔离措施，以保障计算机系统的安全。

常用的隔离措施是采用光电耦合器件实现的。

光电耦合器的用法：下图为原理图。

当输入侧(即发光二极管)流过一定的电流IF时，发光二极管开始发光，它触发光敏三极管使其导通;当撤去该电流时，发光二极管熄灭、三极管截止。

这样，就实现了以光路来传递信号，保证了两侧电路没有电气联系，从而达到了隔离的目的。

2.5 光电耦合器的注意事项：① 输入侧导通电流要使光电隔离器件导通，必须在其输入侧提供足够大的导通电流，以使发光二极管发光。

不同的光电隔离器件的导通电流也不同，典型的导通电流IF=10mA。

② 频率特性受发光二极管和光敏元件响应时间的影响，光电隔离器件只能通过一定频率以下的脉冲信号。

因此，在传送高频信号时，应该考虑光电隔离器件的频率特性，选择通过频率较高的光电隔离器。

③ 输出端工作电流光电隔离器输出端的灌电流不能超过额定值，否则就会使元件发生损坏。

一般输出端额定电流在mA量级，不能直接驱动大功率外部设备，因此通常从光电隔离器至外设之间还需设置驱动电路。

2.5 光电耦合器的注意事项：④ 输出端暗电流这是指光电隔离器处于截止状态时，流经输出端元件的电流，此值越小越好。

在设计接口电路时，应考虑由于输出端暗电流而可能引起的误触发，并予以处理。

⑤ 隔离电压它是光电隔离器的一个重要参数，表示了其电压隔离的能力。

⑥ 电源隔离光电隔离器件两侧的供电电源必须完全隔离。

无论是输入隔离还是输出隔离，只要采取光电隔离措施，就必须保证被隔离部分之间电气完全隔离，否则就起不到隔离作用了。

2.6 在进行模数转换时，如果模拟信号的频率较高，就会由于A/D转换器的孔径时间(即转换时间)而造成较大的转换误差，克服的方法是在A/D转换器之前设置采样保持电路。

采样保持器平时处于“采样”状态，跟踪输入信号变化;进行A/D转换之前使其处于“保持”状态，则在A/D转换期间一直保持转换开始时刻的模拟输入电压值;转换结束后，又使其变为“采样”状态。

2.6节中的“采样”指抽取连续信号在离散时间瞬时值的序列过程。

2.7 多路A/D转换器电路有几种常见方案，各有什么优、缺点?采用集成多路A/D转换器，或选择内含集成多路A/D转换器的微处理器。

这种方案的设计简洁、可靠性高，在转换精度、线性度、温度漂移、通道数等可以满足要求的情况下，应优先考虑采用;但也应注意有时各模拟量输入互相串扰的问题。

每个模拟量输入配置一个A/D转换器。

当系统中模拟量输入较多时，硬件费用会迅速增加、可靠性降低，一般不采用这种方案，仅在考虑转换速度、各模拟量互相串扰等情况下使用。

采取多路模拟量输入复用一个A/D转换器的方案。

2.8 实现多路的模拟量信号输出，一般有以下两种方案。

第一种方案是为每一个通道设置一个独立的D/A转换器。

这种方案的优点是转换速度快、精度高、工作可靠，即使某一通道出现故障也不会影响其他通道的工作，相应软件的编制也比较简单。

但是，如果模拟量信号输出通道较多，就会使系统造价增加很多，尤其是采用高精度的D/A转换器时，这一问题尤为严重。

第二种方案是多通道复用一个D/A转换器，并辅以多路模拟开关和采样保持放大器来实现，如图2.34所示。

这个方案是由计算机通过多路模拟开关分时地把一个D/A转换器的输出送至各个采样保持放大器，并由保持电容对模拟量信号进行保持。

该方案优点是成本较低，缺点是电路结构复杂、精度低、可靠性差，受运算放大器的输入阻抗、模拟开关和保持电容的漏电阻等因素的影响，导致保持电容上的电压信号逐渐衰减，需要计算机定时刷新输出，也因此占用了CPU的大量时间。

此方案适用于输出通道不多且对速度要求不高的场合。

2.9 完成采样操作的装置称为采样开关。

根据采样过程的特点，可以将采样分为以下几种类型。

(1) 周期采样(2) 同步采样(3) 非同步采样(4) 多速采样(5) 随机采样2.10 ?函数有下列性质：。

即在任意t0时刻， ?函数的积分或?函数的强度为1。

根据?函数的这个性质，对任意连续函数f(t)和任意整数k有其中，T为采样周期。

从上式可以看出， ?(t-kT) 可以把f(t)在kT时刻的值提取出来，也就是说，?函数具有采样功能。

2.11 ?函数表示为：。

k为任意整数。

那么理想采样开关可以描述为理想单位脉冲函数序列：2.12 采样定理: 如果连续信号f(t)具有有限频谱，其最高频率为 ,则对f(t)进行周期采样且采样角频率时，连续信号f(t)可以由采样信号唯一确定，亦即可以无失真地恢复f(t)。

从理论上讲，采样频率越高就越能如实反映被采样的连续信号的特征信息。

但是，从计算机控制系统角度来讲，选取过高的采样频率会使系统对硬件的要求过高，造成成本攀升，并且还会使干扰对系统的影响明显上升。

因此，应该综合考虑计算机控制系统中采样周期的选择问题。

2.13 推导略。

零阶保持器在奈奎斯特频率以外的增益不为零，在相位上相当于引入T/2的时间延迟，因此其性能劣于理想低通滤波器，信号恢复效果也稍差。

2.14 随着保持器的阶数增加，信号恢复的效果越好，但带来的问题是实现复杂、相移增大，所以计算机控制系统中很少采用高阶保持器。

高阶保持器主要用于没有闭环控制要求的通讯信号处理等领域。

2.15 解：将系统的开环传递函数写成从而：T1=0.25秒，?1=0.04秒，?1=2?/32秒?0.196秒。

得?min=0.04秒。

2.16 答案略。

3.1 解：y(0)=0 y(1)=1y(2)=r(2)+5y(1)-6y(0)=6y(3)=r(3)+5y(2)-6y(1)=25y(4)=r(4)+5y(3)-6y(2)=90y(5)=r(5)+5y(4)-6y(3)=301y(6)=r(6)+5y(5)-6y(4)=966y(7)=r(7)+5y(6)-6y(5)=3025y(8)=r(8)+5y(7)-6y(6)=9330y(9)=r(9)+5y(8)-6y(7)=28501y(10)=r(10)+5y(9)-6y(8)=865263.2 解：y(0)=2y(1)=-y(0)+r(1)+2r(-1)=-2+1=-1y(2)=-y(1)+r(2)+2r(0)=1+2+0=3?藏头诗，又名“藏头格”，是杂体诗中的一种，带有趣味性。

以下是我能网小编为大家带来的关于关于爱情的经典藏头诗大全，以供大家参考!1、只是朱颜改，为我谢王戴。

吻间仅一答，你若不信爱。

意思是：只为吻你)2、永日不受暑，远别初首路。

爱花怜草绿，你若不信爱。

意思是：永远爱你)3、不独燕营窠，忘形踏踏歌。

初僵负贰尸，心理同一辙。

意思是：不忘初心)4、不恨相见疏，忘身徇圭组。

初月当我楹，心为名检缚。

意思是：不忘初心)5、你又入深村，是开明年春。

我当少年别，唯有素交存。

一念如相闻!意思是：你是我唯一)6、愿托华池边，与你一文钱。

白马顿红缨，头刺文案边。

意思是：愿与白头)7、你若不信爱，是中犹渊海。

我歌白云篇，唯君壮心在。

一霎荡炎埃!意思是：你是我唯一)8、你若不信爱，是中犹渊海。

我行尚未旋，唯怜石苔色。

一去无时还!意思是：你是我唯一)9、愿兹秉经术，与世争枯腐。

白日一何长，头童怯比疏。

意思是：愿与白头)10、永绝携手欢，远书东出关。

爱景三辰朗，你县森笋簴。

意思是：永远爱你)11、永存芳饵在，远别惜清才。

爱此新成树，你若不信爱。

意思是：永远爱你)12、愿为潮与浪，与此岂相当。

白日升旸谷，头腹俱锐长。

意思是：愿与白头)13、永言二典往，远村虽入望。

爱兹田中趣，你若不信爱。

意思是：永远爱你)14、你又入深村，是时当暮春。

我时且儿子，唯喜到三春。

一节奉王孙!意思是：你是我唯一)15、只添丞相阁，为问同怀者。

吻颊烟火焮，你若不信爱。

意思是：只为吻你)16、愿不相值遇，与人无轸域。

白云连晋阁，头角森踽踽。

意思是：愿与白头)17、不乐将何为，忘意聊思惟。

初弦顾兔迷，心向居士归。

意思是：不忘初心)18、愿同词赋客，与道本无隔。

白刃洒赤血，头角长垂折。

意思是：愿与白头)19、不如我者多，忘年齐举白。

初期窃馀閒，心志亦退懦。

意思是：不忘初心)20、你县森笋簴，是玉也大奇。

我欲去坟墓，唯我孤登览。

一皆系其逢!意思是：你是我唯一)21、容颜日憔悴，我心亦怀归。

爱日兼祥至，你县森笋簴。

意思是：容我爱你)22、永绝金玉音，远地得为邻。

爱君抱晚节，你又入深村。

意思是：永远爱你)23、永扶君子的，远望老嵯峨。

爱花莫看花，你若不信爱。

意思是：永远爱你)24、不知鲈鱼味，忘归亲野水。

初日上林皋，心空身未摧。

意思是：不忘初心)25、你又入深村，是开明年春。

我住浙江西，唯有素交存。

一返姚姒纯!意思是：你是我唯一)26、愿值壶中客，与宴非短褐。

白鹭同孤洁，头白狂诗客。

意思是：愿与白头)27、你又入深村，是有礼义存。

我来心益闷，唯喜到三春。

一苇碍车轮!意思是：你是我唯一)28、容曳九门连，我因前献言。

爱是悲林麓，你又入深村。

意思是：容我爱你)29、容与随孤舟，我知彭泽后。

爱客东阿宴，你又入深村。

意思是：容我爱你)30、你又入深村，是有礼义存。

我初忽不戒，唯觉暗香春。

一洒故人文!意思是：你是我唯一)31、容易毋悲哀，我谓笭箵大。

爱水剧江鸥，你若不信爱。

意思是：容我爱你)32、容颜萎枯槁，我甘多病老。

爱者虽繁多，你若不信爱。

意思是：容我爱你)33、不知桑叶大，忘机委人代。

初寮久已往，心亦无所迫。

意思是：不忘初心)34、容我听潮音，我语不可信。

爱而不可见，你又入深村。

意思是：容我爱你)35、只称据梧眠，为欢日已延。

吻焉归大同，你又入深村。

意思是：只为吻你)36、永谢无人处，远草夤缘绿。

爱此天气暖，你若不信爱。

意思是：永远爱你)37、愿於人海中，与子基图永。

白石师何在，头为涔涔痛。

意思是：愿与白头)38、不必珠与玉，忘形与之语。

初随优诏还，心闲游川鱼。

意思是：不忘初心)39、不见东方朔，忘家以身许。

初销紫陌尘，心安时亦过。

意思是：不忘初心)40、你又入深村，是非君莫问。