第八章测量控制.ppt

* 第八章 智能化测量控制仪表中的常用测量与控制算法 在智能测量控制仪表中，单片机得到模拟测量环节和模/数转换器转换后的数字量后，进行分析和加工处理；然后输出作显示或控制之用。整个过程按照一定的程序所规定的算法来完成。 算法——即计算的方法，是为了获得某种特定的计算结果而规定的一套详细的计算方法和步骤。 算法可以表示为数学公式（又称数学模型）或者操作流程。 对同一个问题可以采用不同的算法来解决。 第八章 智能化测量控制仪表中的常用测量与控制算法 如对于开关和倒相器电路的算法可用A(B+C)表示，或者用流程图来表示： A B C Vi Vo A闭合？ B闭合？ C闭合？ 倒相 无输出 倒相输出 Vi Y Y Y N N N 8.1 数字滤波算法 测量算法是指直接与测量技术有关的算法，主要包括克服随机误差的数字滤波算法、克服系统误差的矫正算法、量程自动切换及工程量变换算法等。 当由于存在随机误差使被测信号中混入了无用成分时，可采用滤波器滤掉信号中的无用成分信号提高信号质量。 模拟滤波器在低频和甚低频时实现是比较困难的，而数字滤波器不存在这些困难，具有高精度、高可靠性和高稳定性的特点，广泛用于智能测控仪表中克服随机误差。 8.1 数字滤波算法 数字滤波器克服随机误差的优点是： （1）由软件实现，不需要硬件，不存在阻抗不匹配的问题； （2）对于多路信号输入通道，可供用一个软件“滤波器”，从而降低仪表的硬件成本。 （3）该运算参数或滤波程序，可方便改变滤波特性，特别适合于低频脉冲干扰和随机噪声的克服。 8.1 数字滤波算法——一阶惯性滤波 8.1.1 一阶惯性滤波 R C x(t) y(t) yn=axn+byn-1 其中a+b=1 一阶惯性滤波算法对于周期干扰具有良好的抑制作用，不足是带来了相位滞后、灵敏度低的缺点，同时不能消除频率高于采样频率的二分之一（称为奈奎斯特频率）。对于高于奈奎斯特频率的干扰信号，应采用模拟滤波器。 例：8-1 设yn-1在60H为首地址的单元中，xn在62H为首地址的单元中，均为双字节。取a=0.25，b=0.75，将滤波结果放在R2和R3中。 分析：因为yn=axn+byn-1 ，所以yn=0.25xn+0.75yn-1 即yn=0.25(xn+yn-1)+0.5yn-1 8.1 数字滤波算法——一阶惯性滤波 由于测控系统中存在随机脉冲干扰，或由于变送器不可靠而将尖脉冲干扰引入输入端，从而造成测量信号的严重失真。对于这种随机干扰，限幅干扰是一种有效的方法，基本方法是： 比较相邻 （n和n-1时刻）的两个采样值yn和yn-1，根据经验确定两次采样允许的最大偏差。若超过，认为是随机干扰，并认为后一次采样值yn为非法值，剔除yn后可用yn-1代替yn；若没有超过，则认为此次采样值有效。 8.1.2 限幅滤波 8.1 数字滤波算法——限幅滤波 8.1 数字滤波算法——限幅滤波 例8-2 设当前采样值存于30H，上次采样值存于31H，结果存于32H，最大允许偏差设为01H。 yn yn-1 30H 31H 32H ? PUSH ACC ;保护现场 PUSH PSW MOV A, 30H CLR C SUBB A, 31H JNC LP0 ; yn-yn-1 0吗？ CPL A LP0: CLR C CJNE A，#01H, LP2 LP1: MOV 32H , A SJMP LP3 ≥ LP2: JC LP1 MOV 32H, 31H LP3: POP PSW POP ACC RET *