计算机控制装置要点.ppt

——常用数字滤波算法 二大类干扰：周期性的干扰，典型代表为50Hz的工频干扰； 随机干扰，大小和符号无规则变化，符合统计规律的 咋个办办？ 硬件滤波、数字滤波两道防线 所谓数字滤波，就是按统计规律通过一定的计算或判断程序，程序滤波。 中位值滤波 连续采样n次（一般取大于3的奇数），将结果从大到小排列取中间值作为本次采样的有效数据。主要用以克服偶然因素引起的干扰，对于温度、液位等缓慢变化的参数，其滤波效果较好； 但不适用于流量、压力等快速变化的参数。 算术平均滤波 连续采样n次，取其平均值 适用于随机干扰信号的滤波，滤波效果取决于每次滤波的样本数n，当 n ↑，平滑度↑，灵敏度↓【n值应按计算量和滤波效果等具体确定】 该方法对于测量速度较慢或响应速度要求较高的系统是无法接受的。 递推平均滤波 把n个数据看成一队列，每次新滤波前，采样一个新数据，去掉最早的那个数据，求其均值(每次滤波只需进行一次测量) x1去掉，x2→x1…… xn→xn-1，新采样x→xn： 该算法对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高，灵敏度低，但对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用差。n 值的选取与算术平均滤波相似，其工程经验值为： 流量n∈(8～16)，压力n可取4，液位n∈(4～12)，温度n∈(2～4) 加权递推平均滤波 前述两种滤波法中n个数据样本的权重是相等的，会引入测量滞后，n越大滞后越严重。 为了提高系统对当前采样值的灵敏度，可以采用加权递推平均滤波算法，即不同时刻的数据加以不同的权，通常越接近当前时刻的数据，权越大。 ci为数据样本xi的权，且满足: 一阶惯性滤波 实质上是硬件RC滤波器的数字实现 其差分方程为： (采样周期Ts) RC滤波器传递函数为： ? 称为滤波系数。 ? 需要根据实际情况进行取值，取值依据是不产生明显的波纹。 一阶惯性滤波算法对周期性干扰具有良好的抑制作用，适用于信号波动频繁的滤波，其不足之处是带来了相位滞后，滞后的程度取决于? 值的大小。 总结 以上几种数字滤波算法各具特点，在实际应用中，究竟选取哪一种数字滤波方法，应视具体情况而定： 中位值滤波法适用于偶然的脉冲干扰 算术平均值滤波法适用于随机干扰 递推平均滤波算法对周期性干扰有良好的抑制作用 加权递推平均滤波算法适用于大纯滞后对象和采样周期较短的系统 惯性滤波法适用于高频的干扰信号（但不能太大） 3.集散控制系统（Distributed Control System, DCS） 出发点（2个方面）： (1) 把控制功能分散到若干个控制站实现，以提高系统的可靠性； (2) 各控制系统（回路）的运行应当服从工业生产管理的总体目标。 根本特征:控制的分散性和管理的集中性 DCS的两种含义： 是一种分布式计算机控制系统结构 是一种具有分布式结构的特定计算机控制系统 被控过程（对象） 控制站2 控制站1 控制站n …… 控制站 …… Part 1 Part 2 Part n 操作站/管理计算机 控制分散、危险分散 信息集中、管理集中 分布式计算机控制的分解示意 管理层网络 远程节点 Web服务器 现场控制层 操作站 OS DCS的物理层次示意 控制管理层 工程师站ES 网络冗余 直接控制 经营 管理 生产管理 过程管理 连续过程 间歇过程 离散过程 DCS的功能层次示意 从“上级”获取指示，从“下级”获取信息，产生对“下级”的控制。 居于系统最高层，负责广泛的工程、经济、商务、人事以及其它工作。 主要包括回路组态、优化、监控、故障诊断、记录、报警…… 根据订单、库存、能耗约束等进行生产规划、调度。通常为最高层。 现场数据采集、控制、安全性能和冗余性能的实施…… 常常将2个或多个功能层上的(部分)任务压缩到一个物理层上实现，简化DCS。 最常见的为2级DCS DCS的发展过程 划分 起始时间 主要特征 1 1975 Honeywell推出首套DCS TDC-2000，技术特征是集散 2 80年代初 技术特征是引入局域网LAN 3 80年代末期 技术特征是管控一体化 4 90年代中期 强调开放性，特别是通信机制的开放性和标准化。 总结：早期DCS重点在于控制，以“分散”作为关键字。 现代DCS重于信息管理，“综合”为其关键字。 向实现控制、计划体系、管理体系的综合自动化方向发展，实施从最底层的实时控制、优化控制上升到生产调度、经营管理，以至最高层的战略决策，形成一个具有高度自动化的管控一体化系统。 4.总线控制系