试编写一计算y(k)的程序。

理想的带通滤波器能通过所有大于f1 而小于f2 的频率，因而这个频率范围称为通频带。它可以由一个理想的低通滤波器与一个理想的高通滤波器组成，设低通及高通滤波器的数字表达式分别为：

试求出计算Z（k）的数字滤波公式，并编写程序。

21．某压力测量系统，其测量范围为0～1 000mmH2O柱，经A/D转换后对应的数字量为00～FFH，试编写一标度变换子程序，使其能对该测量值进行标度变换。 22．某梯度炉温度变化范围为0～1 600°C，经温度变送器输出电压为1～5V，再经ADC0809转换，ADC0809的输入范围为0～5V，试计算当采样数值为9BH时，所对应的梯度炉温度是多少？

23．简述PGA102集成可编程增益放大器的原理。 24．用 用8086汇编语言编写出图6.13所示的量程自动转换数字电表的量程自动转换程序。 25．现有一微型计算机炉温控制系统。它的温度检测元件为热电偶。由于此元件的热电势与温度之间的关系是非线性的，这对于微型计算机采样、转换以及计算精度将会有一定影响。因此，必须对其进行非线性补偿，以便提高控制精度。经过一系列统计和计算，得到一个近似数学公式：

式中，V为热电偶的输出值，单位为mV。根据此公式可得到两条折线，它与原函数曲线相近似（见图6.22）。在计算时，就用它来代替原函数，其误差满足工程要求，试编写出完成上式计算的源程序。

26．在10℃～40℃范围内的温度控制系统中，常用热敏电阻作为测温元件。若取1V的5/128（约39mV）为单位，即7位数值中个位变化为1，则热敏电阻两端电压与温度T的关系近似为：

T=-0.761E+72.5

试用汇编语言编写出一个读A/D（设0#通道）并计算温度的定点子程序。计算的结果存放在累加器中，如温度超出上述测温范围，以进位为1返回，否则以0返回。

习题八

1.、在PID调节中，系数K,……等各有什么作用？他们对调节品质有什么影响？

答：系数Kp为比例系数，提高系数Kp可以减小偏差，但永远不会使偏差减小到零，而且无止境的提高系数Kp最终将导致系统不稳定。比例调节可以保证系统的快速性。系数Ki为积分常数，Ki越大积分作用越弱，积分调节器的突出优点是，只要被调量存在误差，其

输出的调节作用便随时间不断加强，直到偏差为零。积分调节可以消除静差，提高控制精度。系数Kd为微分常数，kd越大，微分作用越强。微分调节主要用来加快系统的响应速度，减小超调，克服震荡，消除系统惯性的影响。

2、在PID调节其中，积分项有什么作用？常规PID，积分分离与变速积分3中算法有什么区别和联系？

答：积分项用于消除静差。 在常规PID调节中，由于系统的执行机构线性范围受到限制，当偏差较大时，会产生很大的超调量，使系统不停的震荡。为消除这一现象，积分分离法在控制量开始跟踪时，取消积分作用，直到被跳量接近给定值时，才产生积分作用。而变速积分则是改变积分项的累加速度，使其与偏差大小相对应，偏差大时，积分作用弱，偏差小时，积分作用增强。变速积分和积分分离的控制方法很类似，但调节方式不同。积分分离对积分项采取“开关”控制，而变速积分则是线性控制。

3、在数字PID中，采样周期是如何确定的？它与哪些因素有关？对调节品质有何影响？ 答：一种是计算法，一种是经验法。因素：扰动频率的高低；对象的动态特性；执行机构的类型；控制回路数；控制质量。 T太小，偏差信号也过小，计算机会失去调节作用；T过大，会引起误差。

4、位置型PID和增量型PID有什么区别？他们各有什么优缺点？ 答：（位置型需要历次的偏差信号，而增量型只需一个增量信号即可。位置型计算繁琐，保存E占用很多内存，控制不方便。增量型误动作小，易于实现手动/自动的无扰动切换，不产生积分失控。但是缺点在于积分截断效应大，溢出影响大。） 区别：（1）位置式PID控制的输出与整个过去的状态有关，用到了误差的累加值；而增量式PID的输出只与当前拍和前两拍的误差有关，因此位置式PID控制的累积误差相对更大；（2）增量式PID控制输出的是控制量增量，并无积分作用，因此该方法适用于执行机构带积分部件的对象，如步进电机等，而位置式PID适用于执行机构不带积分部件的对象，如电液伺服阀。（3）由于增量式PID输出的是控制量增量，如果计算机出现故障，误动作影响较小，而执行机构本身有记忆功能，可仍保持原位，不会严重影响系统的工作，而位置式的输出直接对应对象的输出，因此对系统影响较大。 位置型PID优点： 增量型PID优点：

(1)由于计算机输出增量，所以误动作影响小，必要时可用逻辑判断的方法去掉；(2)增量设计只与本次的偏差值有关，与阀门原来的位置无关，因而增量算法易于实现手动／自动无扰动切换。(3)不产生积分失控，所以容易获得较好的调节品质。增量控制缺点：(1)积分截断效应大，有静态误差；(2)溢出的影响大。因此，应该根据被控对象的实际情况加以选择。

5、在自动调节系统中，正、反作用如何判定？在计算机中如何实现？

答：输出量与被测量变化一致则为正，否之为反。计算机中两种方法：一是改变偏差的公式实现，二是在PID运算之后，先将结果求补，再送到D/A转换器中转换，进而输出。 6、在自动控制系统中，积分饱和现象是如何产生的？在微型计算机控制系统中，如何消除饱和？

答：是系统输出M(k)虽然不断上升，但由于控制量受到限制其增加速度减慢偏差E(k)将比正常情况下持续更长的时间保持在正值而使式(8-14)中的积分项有较大的积累值。当输出超过给定值r(t)后开始出现负偏差但由于积分项累计值很大还要经过相当一段时间之后，控制量P(t)才能脱离饱和区。这样就使系统的输出出现明显的超调。主要有遇限削弱积分法、有效偏差法、积分分离法 遇限削弱积分法一旦控制量进入饱和区则停止进行增大积分的运算。

有效偏差法将相当于这一控制量的偏差值作为有效偏差值进行积分而不是将实际偏差进行积分。

7、在微型机自动控制系统中是否需要添加手动后援，为什么？ 答：需要。因为这是系统安全可靠运行的重要保障。 8、采样周期的大小对微型机控制系统有什么影响？

18.已知某连续控制器的传递函数为

D(s)?1?0.17s0.085s

现用数字PID算法实现它，试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 T=0.2s。 19. 已知

D1(s)?1?0.15s0.05s，D2(s)?18?2s，T=1s，要求：

（1）分别写出与D1(s)，D2(s)相对应的增量型PID算法的输出表达式。

（2）若用增量型PID算法程序（PIDIN）实现以上算法，问，在计算D1(s)及D2(s)时，KP，

KI和KD的值是多少？

习题十

1.在微型计算机控制系统设计时，如何选择硬件和软件？ 答：硬件和软件设计相互联系，相互影响，硬件和软件有一定的互换性。用硬件完成的功能，速度比较快，节省CPU的时间，但系统硬件比较复杂，价格比较贵，用软件实现的功能，则比较经济，但要占用CPU时间，软件比较复杂，因此在具体设计时硬件、软件要同时进行并要反复权衡。

2.在设计微型机控制系统总体方案时，主要考虑哪些问题？ 答：

1）控制系统总方案的确定 （1）选择检测元件 （2）执行机构

（3）输入/输出通道及外围设备 （4）画出系统原理图

2）微型计算机及接口的选择 （1）成品微型机系统 （2）工业控制机 （3）单片机系统 3）控制算法的选择 （1）直接数字控制算法 （2）数字PID算法 4）控制系统硬件的设计

（1）存储器扩展

（2）模拟量输入通道的扩展 （3）模拟量输出通道的扩展 （4）开关I/O接口设计 （5）操作面板 （6）系统速度匹配 5）控制系统的软件设计 （1）软件，硬件的折衷问题 （2）系统资源 （3）软件开发过程

3.试说明“分时采样，分时转换”与“同时采样，分时转换”两种多路模拟量输入通道的区别和用途。

4.多路模拟量输出通道有几种连接方式？在应用中各有什么特点？

5.设计图10.10中译码器74LS138的详细电路图（设Y0~Y3的地址分别为8000H、8400H、8800H、8C00H）。

6.试分析图10.11编码键盘中当4号键按下时，BCD输出值和KEYSTROBE的电平，并画出电路中电流流动方向图。

7.采用DAC0832、运算放大器、CD4051与89C51单片机，设计一个8通道D/A输出系统，要求画出电路图并编写出程序。

8.试用计数器T0和T1分别代替软件计数方法设计一个自动装箱控制系统，并编写出相应的计数程序。

9.根据图10.30，设计一个LED并行显示电路和子程序。

10.根据图10.30，设计一个4X4矩阵键盘电路及编写处理程序。