《计算机控制与现场总线技术》翻转课堂教学要点及内容
一、教学要求
请每位同学从下面的问题中选择1个问题，配合教材和相关参考资料，以及教师提供的PPT课件，撰写备课笔记，完成所选择问题的分析，并按照问题序号在课堂上向全体同学讲解。
选择方法：数控123、自动化ZB125班级分别从下面的问题中选择一个进行准备和讲解。每个同学选择各自所讲解的问题后，在班级名单表中标注各自的课题序号。
备课及讲解要求：每位同学根据所选择的内容，写出备课笔记，说明解题思路及过程，进行5分钟左右的课堂演讲。在讲解之前，需要提交备课笔记和相关的PPT。
二、主要内容及问题归纳
1．求的Z反变换，并求其初值和终值。
2．求的Z反变换，并求其初值和终值。
3．求解差分方程
已知 r(t)=1, y(0)=0, y(1)=0
4．求解差分方程
已知 r(t)=δ(t), y(0)=0, y(1)=0
5．已知系统结构如教材P.43 图2-22所示，其中T=1s，，试分析系统的稳定性。
6．已知系统结构如教材P.43 图2-22所示，其中T=1s，，试求K的临界稳定值。
7．已知系统结构如教材P.43 图2-22所示，其中T=1s，，试求输入信号为r(t)=3+2t时，系统的稳态误差。
8．已知系统结构如教材P.43 图2-22所示，其中T=1s，，试求系统在单位阶跃输入作用下的输出响应。
9．已知模拟调节器的传递函数为，试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算式。(设采样周期T=0.2s)
10．已知模拟调节器的传递函数为，试求该调节器的数字脉冲传递函数D(z)。(设采样周期T=0.2s)
11．已知被控对象的传递函数为，采样周期T=1s，采用零阶保持器，单位负反馈系统。针对单位阶跃输入信号设计最少拍无纹波系统的D(z)。
12．已知被控对象的传递函数为，采样周期T=1s，采用零阶保持器，单位负反馈系统。针对单位阶跃输入信号将系统设计成最少拍无纹波系统，求出此时输出响应y(kT)，并画出输出响应随时间变化的波形。
13．已知被控对象的传递函数为，采样周期T=1s，采用零阶保持器，单位负反馈系统。针对单位阶跃输入信号将系统设计成最少拍无纹波系统，求出此时误差输出e(kT)，并画出误差信号随时间变化的波形。
14．已知被控对象的传递函数为，采样周期T=1s，采用零阶保持器，单位负反馈系统。针对单位阶跃输入信号将系统设计成最少拍无纹波系统，求出此时控制器的输出u(kT)，并画出其随时间变化的波形。
15．已知模拟调节器的传递函数为，试求该调节器的差分方程(或者计算机可实现的控制算法形式)。(采样周期T=0.1s)
16．被控对象的传递函数为，采用dpdmb预估控制，写出dpdmb预估控制器的传递函数，画出经dpdmb预估补偿后的系统闭环结构图。
17．被控对象的传递函数为，采用dpdmb预估控制，求取控制器的输出u(k)。
18．结合ADC0809的工作时序，解释ADC0809转换器的工作原理。
19．当A/D转换器为8位时，正基准电压为5V，负基准电压为0V时，求输入电压分别为1V，2.5V时的输出数字量。
20．当A/D转换器为8位时，正基准电压为5V，负基准电压为-5V时，求输入电压分别为0V，2.5V时的输出数字量。
21．当A/D转换器为10位时，正基准电压为5V，负基准电压为0V时，求输出数字量分别为FFH，3FFH时对应的输入电压值。
22．列出8选1多路开关的型号，并说明其工作原理。(电路结构和真值表)
23．模拟量输入通道中为什么要加入保持器。
24．设计多路采集的电路，要求多路信号采用多个A/D并且同时采样同时转换？要求画出电路原理图，并解释其工作原理。
25．设计多路采集的电路，要求多路信号要求同时采样只用一个A/D？要求画出电路原理图，并解释其工作原理。
26．设计多路采集的电路，要求多路信号轮流采集？要求画出电路原理图，并解释其工作原理。
27．模拟量输出通道中为何需要保持器？
28．输出通道中的保持器与输入通道中的保持器功能是否相同？请列出采样保持器的具体型号。
29．多路模拟量输出通道有哪两种结构形式。各有什么特点？
30．用CD4051设计一个16选1的多路开关，并说明其工作原理。
31．请列出16选1的多路开关型号，并说明其工作原理。
32．教材图7-10的有源I/V变换电路的工作原理。
33．教材图7-31的V/I转换电路工作原理。
34．设计8位A/D转换器与计算机的接口电路，要求采用查询方式读取数据。并编写一段采用查询方式进行数据读取的程序。
35．设计8位A/D转换器与计算机的接口电路，要求采用中断方式读取数据，并写出采用中断方式进行数据读取的一段程序。
36．设计8位A/D转换器与计算机的接口电路，要求采用延时方式读取数据，并写出采用延时方式进行数据读取的一段程序。
37．设计12位A/D转换器与计算机的接口电路，要求采用查询方式读取数据，并写出采用查询方式进行数据读取的一段程序。
38．设计12位A/D转换器与计算机的接口电路，要求采用中断方式读取数据，并写出采用中断方式进行数据读取的一段程序。
39．设计12位A/D转换器与计算机的接口电路，要求采用延时方式读取数据，并写出采用延时方式进行数据读取的一段程序。
40．某温度控制系统的温度范围为0~200℃，要求分辨率为0.002，则应选择几位的A/D转换器？
41．某温度控制系统的温度范围为0~200℃，要求分辨率为0.5℃，则应选择几位的A/D转换器？
42．设计DAC0832与单片机的接口电路，并写出输出锯齿波信号的一段程序。
43．设计DAC0832与单片机的接口电路，并写出输出三角波信号的一段程序。
44．设计DAC0832与单片机的接口电路，并写出输出占空比为1：1的矩形波信号的一段程序。
45．设计DAC0832与单片机的接口电路，并写出输出梯形波信号的一段程序。
46．设计12位D/A转换器与单片机的接口电路，并写出输出梯形波的程序。
47．某8位D/A转换器，采用单极性输出电路，基准电压为5V，若要求输出电压为3V，则对应数字量输入是多少？
48．某8位D/A转换器，采用双极性输出电路，基准电压为5V，若要求输出电压为3V，则对应数字量输入是多少？
49．简述教材P.160图7-19电路的工作原理。(关键信号的接法)
50．已知系统结构如教材P.42 图2-21所示，其中T=0.1s，a=10，试分析系统的稳定性。
51．分析教材图7-26的接口电路工作原理，并用C语言写出一段输出锯齿波的程序。
52．分析教材图7-28的接口电路工作原理，并用C语言写出一段输出三角波的程序。
53．分析DAC0832工作在单缓冲方式下的接口电路及其工作原理。并说明适用场合。
54．分析DAC0832工作在双缓冲方式下的接口电路及其工作原理。并说明适用场合。
55．设计DAC0832与单片机的接口电路，并写出输出占空比为1：4的矩形波信号的一段程序。
56．已知采用12位A/D转换器进行数字式体温测量表设计，模拟量输入范围为0-5V，假设4.2V对应为42℃，求该体温表的分辨率。
57．设计采用两片DAC0832同时输出模拟电压的电路。
58．简述算术平均值滤波的算法原理。并用C语言编写一段算术平均值滤波程序。
59．简述中位值滤波的算法原理。并用C语言编写一段中位值滤波程序。
60．如P. 218教材图9-14所示可调滑线变阻器，其正端接+5V直流电源，负端接地，设某时刻经计算机采样滤波后的数字量为BCH，试计算此时抽头的电压值U0为多少？(设A/D为8位，且仪表是线性的)
61．已知被控对象的传递函数为，试用试凑法进行PID参数整定，并用MATLAB进行仿真实验，以确定参数。
62．已知被控对象的传递函数为，用MATLAB进行仿真实验，分析比例、微分、积分控制对系统性能的影响。
63．已知被控对象的传递函数为，试用凑试法进行PID参数整定，要求超调量小于20%，调整时间小于0.8s。用MATLAB进行仿真实验，每步调整参数要有相应的说明。
64．已知被控对象的传递函数为，采样周期T=1s，采用零阶保持器，单位负反馈系统。针对单位速度输入信号将系统设计成最少拍无纹波系统，求Φ(z)和D(z)。
65．已知被控对象的传递函数为，采样周期T=1s，采用零阶保持器，单位负反馈系统。针对单位速度输入信号将系统设计成最少拍无纹波系统，求数字控制器的输出序列u(kT)的递推形式。
66．已知被控对象的传递函数为，采样周期T=1s，采用零阶保持器，单位负反馈系统。针对单位速度输入信号将系统设计成最少拍无纹波系统，画出采样瞬间数字控制器的输出和系统的输出曲线。
67．被控对象的传递函数为，反馈控制器采用PI控制器，其传递函数为，取采样周期为0.5s，画出经dpdmb预估补偿后的系统闭环结构图，并在MATLAB环境下进行仿真分析。
68．已知被控对象的传递函数为，采样周期T=1s，采用零阶保持器，单位负反馈系统。针对单位速度输入信号设计最少拍有纹波系统的D(z)，并画出采样瞬间数字控制器的输出和系统的输出曲线。
通道的定义。几种类型的通道？各自有什么作用？用举例的方法说明。数字量输入通道的结构及应用场合。用具体的电路进行举例说明。
3．数字量输出通道的结构及应用场合。用具体的电路进行举例说明。
4．模拟量输入通道的组成及常用器件和电路。
10．模拟量输出通道的组成及结构形式
11．模拟量输出通道的核心部件——D/A转换器的工作原理。
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