微型计算机控制技术黄勤,微型计算机控制技术 教学ppt课件 黄勤 第3章微型计算机控制系统的常用控制.ppt...

计算机控制技术黄勤,微型计算机控制技术 教学ppt课件 黄勤 第3章微型计算机控制系统的常用控制.ppt..."/>

微型计算机控制技术黄勤,微型计算机控制技术 教学ppt课件 黄勤 第3章微型计算机控制系统的常用控制.ppt...

微型计算机控制技术 教学ppt课件 黄勤 第3章微型计算机控制系统的常用控制

在线教务辅导网：;第3章 微型计算机控制系统的常用控制算法 ;3.1 数字滤波与数据处理;1．算术平均值滤波 对某一被测参数在第k个采样时刻连续采样n次得到n个采样数据 ，计算这n个数据的算术平均值作为本次滤波器的输出 。即：;2．加权算术平均值滤波 在算术平均值滤波中，n次采样所得的数据在滤波结果中所占比重是均等的，加权因子均是1/n。但有时为了突出最近几次采样值在平均值中的比重，往往对不同时刻的采样值赋以不同的加权因子。即：;3．滑动平均值滤波 滑动平均值滤波方法是先在RAM中建立一片数据缓冲区，按顺序存放n个采样数据，把n个采样数据看成一个队列，队列的长度固定为n，每进行一次新的采样，把采样结果放入队尾，而扔掉原来队首的一个数据，这样在队列中始终有n个“最新”的数据。只需把队列中的n个数据进行平均，可得到新的滤波值。这样，每进行一次采样，就可以计算输出一个新的有效采样值，从而加快数据处理的速度。滑动平均值滤波有2种，一种是滑动算术平均值滤波，另一种是滑动加权平均值滤波。;4．中值滤波 中值滤波是对某一被测参数连续采样n次(一般n取奇数)，把n次采样数据按照从小到大或从大到小的顺序排队后，取其中间值作为本次的有效采样值。 中值滤波对于去掉偶然因素引起的波动或采样器不稳定而造成的误差所引起的脉冲性干扰比较有效，如电网的波动，变送器的临时故障等，对温度、液位等变化缓慢的被测参数采用此方法能收到良好的滤波效果，但对流量、速度等快速变化的参数一般不易采用。;5.防脉冲干扰的算术平均值滤波 算术平均值滤波不易消除脉冲性干扰引起的测量值的偏差，可以考虑把中值滤波方法与之结合起来，做到既能防止脉冲干扰的影响，又能使周期性干扰得到平滑处理。基本思想是：把连续采集的n个数据进行比较，去掉一个最大值和一个最小值，剩余的n-2个数据取算术平均值作为本次滤波的输出。即：; 限幅滤波主要用于变化比较缓慢的参数，如温度、物理位置等参数的测量。;(2)限速滤波 限速滤波也是先设定前后两次采样信号的最大变化量 ，用本次采样值 相对于上次采样值 的增量 与 进行比较，若 ，则认为本次采样值有效；否则追加采样一次，得 ；如果 ，则表明 接近 ，用最近一个采样值 作为滤波输出；反之，就以 与 的算术平均值作为滤波输出。即：; 模拟RC滤波器电路如下图所示。 ;令 ，称 为滤波平滑系数，显然 。其中： 为本次采样值， 为上次的滤波输出值， 为本次的滤波输出值。 式(3-9)即为惯性滤波算法，其中的 根据实际情况确定。通常采样周期T 远小于滤波器时间常数 ，即输入信号的频率快，而滤波环节时间常数相对较大。 ; 在常规自动化仪表中，常引入“线性化器”来补偿其他环节的非线性，如二极管阵列、运算放大器等，都属于硬件补偿，这些补偿方法一般精度不太高。用计算机进行非线性补偿，方法灵活，精度高。常用的补偿方法有计算法、查表法和分段插值法三种。1．计算法 当参数间的非线性关系可以用数学方程来表示时，计算机根据公式进行计算，完成非线性补偿。在过程控制中较为常见的两个非线性关系是孔板差压与流量之间的关系、温度与热电势之间的关系。;(1)温度与热电势的关系 各种热电偶的热电势与温度的关系都可以用高次算式来表达，即; 实际应用时方程所取项数和各项系数取决于热电偶的类型和测量范围，一般取n≤4。式(3-10)简化后可得如下形式： ;其中，k 是流量系数，与流体的性质及节流装置尺寸有关。 用数值分析方法计算平方根，可采用牛顿迭代法，则;2．查表法 查表法是一种非数值计算方法，具有回避复杂数学运算和无规则数学运算的优点。其思路是：把事先计算或测得的数据按一定的顺序编制成表格，根据被测参数的值或者中间结果，查出最终所需要的结果。 ;3．分段插值法 分段插值法的基本思想是：将被处理的非线性关系图形化后，根据变化情况分成几段，各段根据精度要求采用不同的逼近公式，最常用的是线性插值和抛物线插值。线性插值方法的原理如下图所示。;其实现步骤如下： 1)用实验法测量传感器输入输出非线性关系曲线 。一般应反复测量多次，以便求出一条比较精确的输入输出曲线。 2)将测量得到的曲线进行分段，选取各插值基点。根据曲线的变化情况选取不同的分段方法，使选取的基点更合理。;1．线性标度变换 对于一般的线性仪表来说，参数值与A/D转换结果之间是线性关系，其标度变换