【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ?xxn????)12(m i nm a x ??? nxx則 A/D字長(zhǎng) n為： )1(log m i nm a x2 ? xxn ??? g)5001(lo g)3 015001(lo g 222 ???????n某爐溫度變化范圍 01500℃ ，要求 分辨率 為 3℃ ，溫度變送器輸出范圍為 05V若 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入范圍也為 05V，則求 A/D轉(zhuǎn)換器字長(zhǎng)應(yīng)為多少？若 A/D轉(zhuǎn)換器字長(zhǎng)不變，現(xiàn)通過變送器零點(diǎn)遷移而將信號(hào)零點(diǎn)遷移到 600℃ ，此時(shí)系統(tǒng)對(duì)爐溫的分辨率為多少？ 解：由公式： )5001(log)1001051(log/100/131500/05/222?????????nbi tVbi tV ）（，單位為假設(shè) ??得 或 所以 A/D轉(zhuǎn)換器字長(zhǎng)應(yīng)為 10位。 為把量化誤差限制在所允許的范圍內(nèi)，應(yīng)使 A/D轉(zhuǎn)換器有 足夠的字長(zhǎng) 。確定字長(zhǎng)要考慮的因素是：輸入信號(hào) x的動(dòng)態(tài)范圍和分辨率。 (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(duì)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 。 本書對(duì)分辨率定義： 沒有單位的注意該分辨率的定義是,12 1 ?? nD若已知分辨率，則字長(zhǎng)： 書上例題：溫度測(cè)量范圍 0200℃ ，要求分辨率為： ， 求 A/D轉(zhuǎn)換器字長(zhǎng)： )1(l o g m i nm a x21λuun???umax umin為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最小輸入值 λ 為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靈敏度 某執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入變化范圍為 420mA， 靈敏度為 ，應(yīng)選 D/A轉(zhuǎn)換器的字長(zhǎng)是多少？ 8321l og) 161(l og)1(l og 22m inm a x2 ??????? ? uun因此：取 A/D轉(zhuǎn)換器字長(zhǎng)為 10位。 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(dòng) /手動(dòng)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。 通過選擇軟開關(guān) CL／ CR，可以構(gòu)成內(nèi)給定狀態(tài)或外給定狀態(tài)；通過選擇軟開關(guān) CAS／ SCC，可以構(gòu)成串級(jí)控制或 SCC控制。 (1) 當(dāng)軟開關(guān) CL／ CR切向 CL位置時(shí) ， 選擇操作員設(shè)置的給定值 SVL。 這時(shí)系統(tǒng)處于單回路控制的內(nèi)給定狀態(tài) ， 利用給定值鍵可以改變給定值 。 (2) 當(dāng)軟開關(guān) CL／ CR切向 CR位置時(shí) ， 給定值來自上位計(jì)算機(jī) 、 主回路或運(yùn)算模塊 。 這時(shí)系統(tǒng)處于外給定狀態(tài) 。 在此狀態(tài)下 ， 可以實(shí)現(xiàn)以下兩種控制方式 。 ① SCC控制 :當(dāng)軟開關(guān) CAS／ SCC切向 SCC位置時(shí) ， 接收來自上位計(jì)算機(jī)的給定值 SVS， 以便實(shí)現(xiàn)二級(jí)計(jì)算機(jī)控制 。 ② 串級(jí)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(jí)控制 。 (3)給定值變化率限制 為了減少給定值突變對(duì)控制系統(tǒng)的擾動(dòng) ， 防止比例 、 積分飽和 ， 以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)控制 ， 需要對(duì)給定值的變化率 SR加以限制 。 變化率的選取要適中 ， 過小會(huì)使響應(yīng)變慢 ， 過大則達(dá)不到限制的目的 。 綜上所述 ， 在給定值處理中 ， 共具有三個(gè)輸入量 (SVL， SVC，SVS)， 兩個(gè)輸出量 (SV， CSV)， 兩個(gè)開關(guān)量 (CL／ CR， CAS／ SCC)，一個(gè)變化率 (SR)。 為了便于 PID控制程序調(diào)用這些量 ， 需要給每個(gè) PID控制模塊提供一段內(nèi)存數(shù)據(jù)區(qū) ， 來存儲(chǔ)以上變量 。 為了安全運(yùn)行 ， 需要對(duì) 被控量 PV進(jìn)行上下限報(bào)警處理 ,即 : 當(dāng) PV＞ PH(上限值 )時(shí) ， 則上限報(bào)警狀態(tài) (PHA)為 “ 1” 當(dāng) PV＜ PL(下限值 )時(shí) ， 則下限報(bào)警狀態(tài) (PLA)為 “ 1”。 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(dòng)電路發(fā)出聲或光 ，以便提醒操作員注意 。 為了不使 PHA／ PLA的狀態(tài)頻繁改變 ， 可以設(shè)置一定的報(bào)警死區(qū) (HY)。 為了實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)控制 ， 需要對(duì)參與控制的被控量的變化率 PR加以限制 。 變化率的選取要適中 ， 過小會(huì)使響應(yīng)變慢 ， 過大則達(dá)不到限制的目的 。 被控量處理數(shù)據(jù)區(qū)存放一個(gè)輸入量 PV， 三個(gè)輸出量 PHA、 PLA和 CPV， 四個(gè)參數(shù) PH、 PL、 HY和 PR。 偏差處理 偏差處理分為計(jì)算偏差、偏差報(bào)警、非線性特性和輸入補(bǔ)償四部分，如下圖所示。 1．計(jì)算偏差：根據(jù)正／反作用方式 (D／ R)計(jì)算偏差 DV， 當(dāng) D／ R=0，代表正作用，此時(shí)偏差 DV=CPVCSV 當(dāng) D／ R=1，代表反作用，此時(shí)偏差 DV=CSVCPV； 2．偏差報(bào)警 ： 對(duì)于控制要求較高的對(duì)象，不僅要設(shè)置被控制量 PV的上、下限報(bào)警，而且要設(shè)置偏差報(bào)警。 當(dāng)偏差絕對(duì)值 |DV|＞ DL時(shí)，則偏差報(bào)警狀態(tài) DLA為 “ 1”。 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) ICM=2，代表減補(bǔ)償，此時(shí) CDV=DVCICV。 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(dòng)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 。 以 PID控制算法為例 ， 當(dāng)軟開關(guān) DV／ PV切向 DV位置時(shí) ， 則選用偏差微分方式；當(dāng)軟開關(guān) DV／ PV切向 PV位置時(shí) ， 則選用測(cè)量 (即被控量 )微分方式 。