【正文】 接著進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)與編碼，這大約占 30%左右，其中設(shè)計(jì)與編碼幾乎各占 15%； 最后進(jìn)行測試和調(diào)試，這要花費(fèi)整個(gè)程序設(shè)計(jì)工作量的 40%以上。這三種基本的控制結(jié)構(gòu)是 “ 順序 ” 、 “ 選擇 ” 、 “ 循環(huán) ” 。 以上兩種方法在概念上存在以下主要區(qū)別： （ 1）模塊與對象 （ 2）過程調(diào)用和消息傳遞 （ 3）類型和類 （ 4）靜態(tài)鏈接和動態(tài)鏈接 高級語言 I/O控制臺編程 對于 PC總線工業(yè)控制機(jī)，我們以 Turbo C為例來說明其訪問 I/O端口的編程。 特點(diǎn)： 在一定的測量條件下，其變化規(guī)律是可以掌握的，產(chǎn)生誤差的原因一般也是知道的。 自動校準(zhǔn)：自動測量基準(zhǔn)參數(shù)，計(jì)算誤差模型，獲得并存儲誤差補(bǔ)償因子 。測量的參數(shù)為熱電偶的 熱電勢 。 越限報(bào)警處理 越限報(bào)警是工業(yè)控制過程常見而又實(shí)用的一種報(bào)警形式 ，它分為 上限報(bào)警 、 下限報(bào)警 及 上下限報(bào)警 。 量化過程實(shí)際上是一個(gè)用 q去度量采樣值幅值高低的小數(shù)歸整過程。 這時(shí)舍入誤差為 ε r=xrx， 式中 x為實(shí)際數(shù)值 ， xr舍入后的數(shù)值 。 (2)分辨率 ) 11(lo g)11(lo g 221 ????? Dn)11(2Dlo gn ??分辨率 ：反映 A/D轉(zhuǎn)換器對輸入量微小變化響應(yīng)的分辨能力，即指能使 轉(zhuǎn)換后數(shù)字量變化 1的 最小模擬輸入量 。 在此狀態(tài)下 ， 可以實(shí)現(xiàn)以下兩種控制方式 。 當(dāng)出現(xiàn)上 、 下限報(bào)警狀態(tài) (PHA， PLA)時(shí) ， 它們通過驅(qū)動電路發(fā)出聲或光 ，以便提醒操作員注意 。 3．輸入補(bǔ)償 根據(jù)輸入補(bǔ)償方式 ICM狀態(tài)，決定偏差 DVC與輸入補(bǔ)償量 ICV之間 當(dāng) ICM=0，代表無補(bǔ)償，此時(shí) CDV=DVC 當(dāng) ICM=1，代表加補(bǔ)償，此時(shí) CDV=DVC+ICV。 當(dāng) OVM=3， 代表置換補(bǔ)償 ， 此時(shí) Uc=OCV. 利用輸出和輸入補(bǔ)償 ， 可以擴(kuò)大實(shí)際應(yīng)用范圍 ， 靈活組成復(fù)雜的數(shù)字控制器 ， 以便組成復(fù)雜的自動控制系統(tǒng) 。 軟開關(guān) FS／ NS狀態(tài)一般來自系統(tǒng)安全報(bào)警開關(guān) 。 當(dāng)切換開關(guān)處于 HA位置時(shí) ， 控制量 MV通過 D／ A輸出 ， 此時(shí)系統(tǒng)處于正常的計(jì)算機(jī)控制方式 ， 稱為自動狀態(tài) (HA狀態(tài) )；反之 ， 若切向 HM位置 ， 則計(jì)算機(jī)不再承擔(dān)控制任務(wù) ， 由運(yùn)行人員通過手動操作器輸出 0～ 10mADC或 4～ 20mADC信號 ， 對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行遠(yuǎn)方操作 ， 這稱為手動狀態(tài) (HM狀態(tài) )。 采用上述數(shù)字控制器 ， 不僅可以組成單回路控制系統(tǒng) ， 而且可以組成串級 、 前饋 、 純滯后補(bǔ)償 (Smith)等復(fù)雜控制系統(tǒng) ， 對于后面兩種系統(tǒng)還應(yīng)增加補(bǔ)償器運(yùn)算模塊 。 數(shù)字濾波技術(shù) 所謂 數(shù)字濾波 ，就是通過一定的計(jì)算或判斷程序減少干擾在有用信號中的比重。 2） 對每次采樣值給出相同的加權(quán)系數(shù)，即 1/N。也稱為 去脈沖干擾平均值濾波法 . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 24 25 20 27 24 60 24 25 26 例：某壓力儀表采樣數(shù)據(jù)如下： 序 號 采樣值 采樣數(shù)據(jù)明顯存在 被干擾 現(xiàn)象（彩色數(shù)據(jù)）。因此， RC濾波器不可能對極低頻率的信號進(jìn)行濾波。 (數(shù)字量 )信號 輸入 抗干擾措施 干擾信號多呈毛刺狀，作用時(shí)間短，利用這一特點(diǎn)，我們在采集某一開關(guān)量信號時(shí)，可 多次重復(fù)采集 ，直到連續(xù)兩次或兩次以上 結(jié)果完全一致 方為有效。解決這個(gè)問題還要靠軟件容錯(cuò)技術(shù)，減少或消滅程序誤動作。 當(dāng)程序彈飛到非程序區(qū)時(shí)，或彈飛的程序碰到冗余指令前已形成死循環(huán)，都會使冗余指令失去作用。 ※ 當(dāng)程序彈飛到一單字節(jié)指令上時(shí)，便自動納入正軌； ※ 當(dāng)程序彈飛到一雙字節(jié)指令上時(shí)（操作碼、操作數(shù)），有可能落到操作數(shù)上，從而繼續(xù)出錯(cuò)； ※ 當(dāng)程序彈飛到一三字節(jié)指令上時(shí)（操作碼、操作數(shù)、操作數(shù)），因其有兩個(gè)操作數(shù)，從而繼續(xù)出錯(cuò)機(jī)會更大 。 其中， α 稱為濾波系數(shù)，且 0＜ α ＜ 1， Ts為采樣周期， Tf為濾波器時(shí) 根據(jù)慣性濾波器的頻率特性，若濾波系數(shù) α 越大，則帶寬越窄 ，濾波頻率也越低。 而且采用限速 (亦稱 限制變化率 )， 當(dāng) |y(n)y(n1)|≤Δy 0時(shí) ， 則取 y(n)。實(shí)際上某些場合需要增加新采樣值在平均值中的比重，可采用 加權(quán)平均值濾波法 。 與模擬濾波器相比，有以下幾個(gè) 優(yōu)點(diǎn) : (1) 數(shù)字濾波是用程序?qū)崿F(xiàn)的， 不需要增加硬設(shè)備 ， (2) 數(shù)字濾波可以 對頻率很低 (如 0． 01HZ)的信號實(shí)現(xiàn) 濾波 ，克服了模擬濾波器的缺陷。 軟件抗干擾技術(shù) （ 1）易理解、易維護(hù) 指軟件系統(tǒng)容易閱讀和理解，容易發(fā)現(xiàn)和糾正錯(cuò)誤，容易修改和補(bǔ)充。 （ 1）從手動到自動的無平衡操作無擾動切換 （ 2）從自動 (SA與 HA)切向軟手動 (SM)時(shí)的無擾動切換。 自動手動切換技術(shù) 在正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)處于自動狀態(tài)；而在調(diào)試階段或出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)處于手動狀態(tài)。 變化率的選取要適中 ， 過小會使操作緩慢 ，過大則達(dá)不到限制的目的 。 當(dāng) ICM=3，代表置換補(bǔ)償，此時(shí) CDV=ICV 利用加、減輸入補(bǔ)償，可以分別實(shí)現(xiàn)前饋控制和純滯后補(bǔ)償(Smith) 4．非線性特性 為了實(shí)現(xiàn)非線性 PID控制或帶死區(qū)的 PID控制，設(shè)置了非線性區(qū) A至 +A和非線性增益 K 當(dāng) K=0時(shí)，則為帶死區(qū)的 PID 當(dāng) 0＜ K＜ 1時(shí)，則為非線性 PID 當(dāng) K=1時(shí)，則為正常的 PID 偏差處理數(shù)據(jù)區(qū)共存放一個(gè)輸入補(bǔ)償量 ICV，兩個(gè)輸出量 DLA和 CDV，兩個(gè)狀態(tài)量 D／ R 和 ICM，以及四個(gè)參數(shù) DL、 A、 +A和 K 控制算法的實(shí)現(xiàn) 在自動狀態(tài)下 ， 需要進(jìn)行控制計(jì)算 ， 即按照各種控制算法的差分方程 ， 計(jì)算控制量 U， 并進(jìn)行上 、 下限限幅處理 。 為了實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)控制 ， 需要對參與控制的被控量的變化率 PR加以限制 。 ② 串級控制 :當(dāng)軟開關(guān) CAS／ SCC切向 CAS位置時(shí) ， 給定值 SVS來自主調(diào)節(jié)模塊 ， 實(shí)現(xiàn)串級控制 。 數(shù)字控制器的工程實(shí)現(xiàn) 給定值和被控量處理 偏差處理 控制算法的實(shí)現(xiàn) 控制量處理 自動 /手動切換技術(shù) 數(shù)字控制器算法的工程實(shí)現(xiàn)中，應(yīng)注意的問題，由以下五部分給出 : 給定值和被控量處理 給定值處理包括選擇 給定值 SV和給定值變化率限制 SR兩部分。 從下圖可以看出，產(chǎn)生量化誤差的原因主要