自动控制原理试题：连续控制器设计与FPGA实现

"该资源是一份东南大学计算机系自动控制原理的期末考试试卷，涉及的知识点包括计算机控制系统的基本组成、插补算法、控制系统传递函数、数字控制器设计（前向差分法与后向差分法）、脉冲传递函数的实现、8255A接口电路设计以及步进电机控制，以及劳斯判据在系统稳定性分析中的应用。" 这份试卷考察了学生对自控系统基础理论和实践应用的理解。首先，试题中提到了计算机控制系统（DDC），它通常由数据采集、处理和执行机构等模块构成，硬件包括处理器、输入/输出接口、存储器等，软件则负责实时数据处理和控制策略的实施。 第二题涉及逐点比较法插补，这是一种用于数控机床的路径生成算法，用于将连续的曲线离散化为一系列直线段。考生需要根据给定的起点和终点坐标，计算出插补步长和方向，然后绘制出轨迹图。 第三题要求求解系统的传递函数，这是控制系统分析的关键，C(s)/R(s)表示系统的输出与输入之比，E(s)/R(s)是误差信号与输入的关系，涉及到拉普拉斯变换和系统动态性能的评估。 第四题则涉及控制器的数字实现，前向差分法和后向差分法是将连续控制器转换为离散控制器的常用方法，它们用于近似微分操作，产生递推控制算法u(k)。 第五题考察了数字控制器的脉冲传递函数D(z)及其实现，需要考生理解和运用差分方程组，以及如何通过串行程序设计法将其转换为程序流程图。 第六题涉及8255A接口芯片的应用，要求设计控制三相六拍步进电机的接口电路和汇编程序，实现步进电机的正反转控制。 最后，第七题给出了一个单位负反馈控制系统的开环传递函数，要求画出对数幅频特性曲线并分析系统的截止频率，同时使用劳斯判据判断闭环系统的稳定性，这是系统分析和设计中的重要步骤。 这份试卷覆盖了自控领域的多个核心概念，包括系统建模、控制算法设计、硬件接口设计以及系统稳定性分析，充分检验了学生的理论知识和实际应用能力。