wx微型计算机控制技术第五章.pptxVIP

本章以51单片机为基础，主要介绍结构化汇编语言的监控程序设计思想和实时测控系统中最常用的数字滤波技术、标度变换、插值算法以及报警程序设计等。;程序与程序设计的概念 使用计算机求解某些问题或完成某一特定功能，就要先对问题或特定功能进行分析，确定形成的算法和步骤，然后选择相应的指令，按一定顺序排列起来，这样就构成了求解某一问题或实现特定功能的程序。通常把这一编制程序的工作称为程序设计。 常用程序设计语言有汇编语言、C语言等。;5.1 软件程序设计思想 ;程序设???的基本步骤： (1)分析问题。弄清问题要求，对问题有正确理解。 (2)算法设计。针对问题设计一个能完成相应功能的算法，尽可能速度快，占有计算机存储量小。 (3)程序结构设计。模块化方法、自顶向下逐步求精的方法进行设计。 (4)编写源程序。 (5)建立可运行的目标程序。 (6)程序的调试与修改。 (7)编制程序的说明文件。;5.2 数字滤波技术;;主要掌握内容： ① 方法 ② 优缺点 ③ 使用场合;常用数字滤波器;5.2.1 中值滤波;5.2.2 程序判断滤波; 限幅滤波 限幅滤波是把两次相邻的采样值相减，求出增量(以绝对值表示)，然后与两次采样允许的最大差值Δy(由被控对象的实际情况决定)进行比较。若小于或等于Δy，则表明没有受到干扰，取本次采样值作为系统采样值；若大于Δy，则表明输入信号受到干扰，用上次采样值作为本次采样值，即： |y(k)–y(k–1)| ≤ Δy ，则取y(k)为本次采样值； |y(k)–y(k–1)| Δy ，则取y(k-1)为本次采样值。 y(k)为第k次采样值； y(k-1)为第(k-1)次采样值；Δy为相邻两次采样值所允许的最大偏差。;;限速滤波 方法是：当|y(2)–y(1)| Δy时，不像限幅滤波那样，用y(1)作为本次采样值，而是再采样一次，取得y(3)，然后根据|y(3)–y(2)|与 Δy的大小关系来决定本次采样值。其具体判别式如下：;限速滤波的用途和使用注意事项： 限速滤波是一种折衷的方法，既照顾了采样的实时性，又顾及了采样值变化的连续性。但这种方法也有明显的缺点：第一，Δy的确定不够灵活，必须根据现场的情况不断更换新值；第二，不能反映采样点数N3时各采样数值受干扰的情况。因此，它的应用受到一定的限制。 在实际使用中，可用[|y(1)–y(2)|+|y(2)–y(3)|]/2取代Δy， 这样也基本保持限速滤波的特性，虽增加运算，但灵活性有所提高。;5.2.3 平均值滤波;5.2.3 平均值滤波;;连续取N个采样值进行算术平均运算。 N值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低； N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高； N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4。 算术平均值滤波主要适用于对压力、流量等周期脉动的采样值进行平滑加工，但对于脉冲性干扰信号的平滑效果欠佳。 ;2.加权平均值滤波;;3.滑动平均值滤波;5.2.4 一阶滞后滤波;;;5.2.5 复合滤波;优点：兼有了中值滤波和算术平均值滤波的优点。 缺点：执行时间较长。;5.2.6 各种数字滤波性能的比较;5.2.6 各种数字滤波性能的比较;注意事项：在实际应用中，究竟采用哪一种数字滤波，都应视具体情况而定。 如果同时采用几种滤波方法，一般先用中位值滤波或限幅滤波，然后再用平均值滤波法。 数字滤波应用得不恰当，非但达不到滤波效果还会降低控制品质。;5.3 标度变换;5.3 标度变换;例: 某加热炉温度测量元件的量程为100～500℃，系统的A/D转换器为8位。若某一时刻温度测量元件送出的信号经A/D转换器转换后的数字量为80H，求此时的温度值(设温度测量元件的量程是线性的)。 解：根据式(5-7) ，;5.4 插值算法;对于可以用解析式明确表达的非线性函数关系，可借助高级语言程序完成线性化处理。 或用高级语言完成离线计算，将结果存在数据表中，通过查表的方式完成线性化处理。 本节主要讲线性插值原理进行线性化处理。 ;线性插值原理;将该非线性关系的曲线按一定要求分成若干段，然后把相邻分段点用直线连接起来。用直线代替相应曲线。由此可求出输入 x 对于的输出 y;设x在[xi，xi+1]区间内，则对应的逼近式为：;5.4.2 二次抛物线插值算法;5.4.2 二次抛物线插值算法;5.5 查表; 在控制系统中，如果已经建立了表格，其地址是按一定规律排列的，而且要查找的内容与表格有一定关系时，则可通过简单的计算，找出所需的地址，然后从相应的内存单元中取出结果，这种方法就是计算查表法。 ;5.6 电机控制程序设计;5.7 报警程序设计; 在控制系统中，报警参数