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直接數(shù)字控制系統(tǒng)ppt課件-wenkub.com

2025-01-12 05:36 本頁(yè)面
   

【正文】 查表程序的繁簡(jiǎn)程度及查詢時(shí)間的長(zhǎng)短,除與表格的長(zhǎng)短有關(guān)外,很重要的因素在于表格的排列方法。當(dāng)獲取某個(gè)采樣值后,先判斷采樣值的大小處于哪一折線段內(nèi),然后就可按相應(yīng)段的線性化公式計(jì)算出標(biāo)度變換值。 第 11章 直接數(shù)字控制系統(tǒng)概述 數(shù)字濾波與數(shù)據(jù)處理 舉例: 熱敏電阻溫度與電阻值 非線性關(guān)系 的分段線性化 方 法 根據(jù)表中數(shù)據(jù),選取 t =10,15,25,30,40五個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)制成熱敏電阻特性及分段線性化圖,圖中曲線為熱敏電阻的負(fù)溫度 電阻特性,折線 L0、 L L L3代替或逼近曲線。分段插值法是將被逼近的函數(shù)根據(jù)其變化情況分成幾段,然后將每一段區(qū)間分別用直線或拋物線去逼近。取三階多項(xiàng)式為 0122333 )( aRaRaRaRPt ?????并取 t=10,17,27,39這 4點(diǎn)為插值點(diǎn),便可以得到 ???????????????????????012233012233012233012233aaaaaaaaaaaaaaaa2 3 4 6 9 8 ??a1 2 0 2 7 ?a2 8 0 4 ??a7 1 1 1 20 ?a 2 0 2 7 3 4 6 9 8 23 ????? RRRt一般來(lái)說(shuō),增加插值點(diǎn)和多項(xiàng)式的次數(shù)能提高逼近精度。 插值原理 :假設(shè)被測(cè)參數(shù) y與傳感器的輸出值 x具有的函數(shù)關(guān)系為 y = f(x),只知道在 n+1個(gè)相異點(diǎn)處的函數(shù)值為 : f(x0)=y0,f(x1)=y1, … , f(xn)=yn。 第 11章 直接數(shù)字控制系統(tǒng)概述 數(shù)字濾波與數(shù)據(jù)處理 例如,在用節(jié)流裝置和差壓變送器測(cè)量流量時(shí),流量與差壓之間的關(guān)系為 被測(cè)流量的采樣過(guò)程 為 ⑴ 公式變換法 PKQ ??節(jié) 流 裝 置差 壓 變 送 器 A / D 轉(zhuǎn) 換 器 計(jì) 算 機(jī)ma xmi n ~ m a xm in ~ PP ?? m a xm in ~ NN被 測(cè) 流 量第 11章 直接數(shù)字控制系統(tǒng)概述 數(shù)字濾波與數(shù)據(jù)處理 由于差壓變送器的輸出與輸入之間為線性關(guān)系, A/D轉(zhuǎn)換器亦為線性關(guān)系,因此壓差與 A/D采樣值之間為線性變換,即 節(jié) 流 裝 置差 壓 變 送 器 A / D 轉(zhuǎn) 換 器 計(jì) 算 機(jī)ma xmi n ~ m a xm in ~ PP ?? m a xm in ~ NN被 測(cè) 流 量)( m i nm a xm i nm a xm i nm i n PPNNNNPP xx ?????????而壓差與流量之間是非線性關(guān)系, 即 22 / KQP ??2m i n2m i n2m a xm i nm a xm i n )( QNNNNQ xx ?????當(dāng) 均為 0時(shí), m inm in NQ 、m a xm a x NN xx ?第 11章 直接數(shù)字控制系統(tǒng)概述 數(shù)字濾波與數(shù)據(jù)處理 在許多控制系統(tǒng)及智能化儀器中,一些參量往往是非線性參量,常常不便于計(jì)算和處理,而在實(shí)際測(cè)量和控制系統(tǒng)中,都允許有一定范圍的誤差。 標(biāo)度變換有許多不同的方法,取決于被測(cè)參數(shù)測(cè)量傳感器的類(lèi)型,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的標(biāo)度變換方法。 第 11章 直接數(shù)字控制系統(tǒng)概述 數(shù)字濾波與數(shù)據(jù)處理 一般情況下,算術(shù)平均濾波適用于周期性干擾;加權(quán)平均濾波和滑動(dòng)平均濾波的實(shí)時(shí)性更好;限幅 /限速濾波適用于大的偶然的脈沖干擾;去極值平均濾波既可濾去脈沖干擾又可濾去小的隨機(jī)干擾;慣性濾波能很好地消除周期性干擾和較寬頻率的隨機(jī)干擾信號(hào)。 第 11章 直接數(shù)字控制系統(tǒng)概述 數(shù)字濾波與數(shù)據(jù)處理 RC低通濾波器的差分形式 為 )()()1()( kxkyT kykyT f ???? T—— 采樣周期; Tf—— 濾波器時(shí)間常數(shù) )/( TTT f ???—— 濾波平滑系數(shù), 10 ?? ?)1()1()()1()()( ????????? kykxkyTT TkxTT Tkyfff?? 一 般采樣周期 T遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于慣性時(shí)間 Tf,因此 α1 ,表明本次有效采樣值主要取決于以前的有效采樣值,而本次采樣值僅起到一些修正作用。對(duì)于慢速隨機(jī)變化的參數(shù),采用在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)采樣求平均值的方法,濾波效果不太好。 第 11章 直接數(shù)字控制系統(tǒng)概述 數(shù)字濾波與數(shù)據(jù)處理 限速濾波法 的改進(jìn): 設(shè)在順序采樣時(shí)刻 T T T3所采集的數(shù)據(jù)分別為 y y y3,則 當(dāng) |y2- y1|≤Δy 時(shí),取 y2作為采樣值; 當(dāng) |y2- y1|> Δy 時(shí),保留 y2,繼續(xù)采樣得 y3; 當(dāng) |y3- y2|≤Δy 時(shí),取 y3作為采樣值; 當(dāng) |y3- y2|> Δy 時(shí),則取 (y3+y2)/2作為采樣值。 Δy 太大,各種干擾信號(hào)將“ 乘機(jī)而入 ” ,使系統(tǒng)誤差增大; Δy 太小,又會(huì)使某些有用信號(hào)被 “ 拒之門(mén)外 ” ,使計(jì)算機(jī)采樣效率變低。 第 11章 直接數(shù)字控制系統(tǒng)概述 數(shù)字濾波與數(shù)據(jù)處理 6.限幅及限速濾波法 限幅可以剔除明顯不合理的數(shù)據(jù)。 若 把中值濾波法和平均值濾波法結(jié)合起來(lái)使用,濾波效果會(huì)更好,稱其為去極值平均值濾波法,也稱復(fù)合濾波法。 對(duì)某一被測(cè)參數(shù)連續(xù)采樣 n次( n一般取奇數(shù)),然后把 n次采樣值按順序排列,取其中間值作為本次采樣的有效數(shù)據(jù)。這樣,每進(jìn)行一次采樣,就可計(jì)算出一個(gè)新的平均值,從而加快了數(shù)據(jù)處理的速度。一般采樣次數(shù)越靠后,加權(quán)系數(shù)越大,這樣可增加新的采樣值在平均值中所占的比重。 N值決定了信號(hào)的平滑度和靈敏度。 第 11章 直接數(shù)字控制系統(tǒng)概述 過(guò)程輸入輸出通道技術(shù) 有線傳輸介質(zhì) 1. 雙絞線電纜 雙絞線電纜(簡(jiǎn)稱雙絞線)是將一對(duì)或一對(duì)以上的雙絞線封裝在一個(gè)絕緣外套中而形成的一種傳輸介質(zhì)。 第 11章 直接數(shù)字控制系統(tǒng)概述 過(guò)程輸入輸出通道技術(shù) 該卡使用了 AM9513芯片,能夠通過(guò) CPLD實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器功能。 研華 PCI1720U模擬量輸出卡 第 11章 直接數(shù)字控制系統(tǒng)概述 過(guò)程輸入輸出通道技術(shù) 16路數(shù)字量輸入和 16路數(shù)字量輸出 , 高輸出驅(qū)動(dòng)能力和中斷能力 , 具有 2500VDC高電壓隔離 I/O通道 。 第 11章 直接數(shù)字控制系統(tǒng)概述 過(guò)程輸入輸出通道技術(shù) 32 路單端或 16 路差分模擬量輸入,或組合輸入方式,12位 A/D轉(zhuǎn)換分辨率, A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率可達(dá) 100 kHz,每個(gè)輸入通道的增益可編程,卡上有 4K采樣 FIFO緩沖器, 2500VDC 隔離保護(hù),支持軟件、內(nèi)部定時(shí)器觸發(fā)或外部觸發(fā)。 板卡通常有單端輸入 、 差分輸入以及兩種方式組合輸入三種 。 第 11章 直接數(shù)字控制系統(tǒng)概述 過(guò)程輸入輸出通道技術(shù) /模塊的選擇 輸入輸出板卡 按總線形式分有 PCI、 ISA、 PC/10 VXI、USB等,采樣速率從 100KS/s、 250 KS/s 、 1MS/s到 10MS/s等,采樣位數(shù)有 8位、 12位、 16位等;有模擬量輸入卡、模擬量輸出卡、數(shù)字量輸入 /輸出卡和多功能卡等。 (2) 根據(jù)需要,選擇輸入、輸出通道數(shù),并應(yīng)留有一定的裕量,以備將來(lái)系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)使用。因此,在接口設(shè)計(jì)處理中,一要放大,二要隔離 。 ⑸ 接口電路 協(xié)調(diào)通道的同步工作,向 CPU傳遞狀態(tài)信息并控制開(kāi)關(guān)量到 CPU的輸入。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中, CPU 一般只接受 TTL電平,當(dāng)開(kāi)關(guān)量變換后的信號(hào)為非 CPU所需電平時(shí),則需要進(jìn)行電平變換。 CPU總線緩沖器電平變換電平變換整形變換整形變換信號(hào)變換信號(hào)變換接口邏輯開(kāi)關(guān)量開(kāi)關(guān)量數(shù)字量輸入通道結(jié)構(gòu) 第 11章 直接數(shù)字控制系統(tǒng)概述 過(guò)程輸入輸出通道技術(shù) 典型的開(kāi)關(guān)量輸入通道通常由以下幾部分組成: ⑴ 開(kāi)關(guān)量拾取電路 開(kāi)關(guān)量的拾取即將過(guò)程的開(kāi)關(guān)量轉(zhuǎn)換為電壓或電流的雙位邏輯值。因此,現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾會(huì)通過(guò)數(shù)字量輸入、輸出通道竄入計(jì)算機(jī)系統(tǒng),故需要采用通道隔離技術(shù)。特殊被控對(duì)象,可選更高分辨率的器件。 第 11章 直接數(shù)字控制系統(tǒng)概述 過(guò)程輸入輸出通道技術(shù) 2. D/A轉(zhuǎn)換器字長(zhǎng)的選擇 D/A轉(zhuǎn)換器輸出一般都通過(guò)功率放大器推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電壓輸出型又有單極性輸出和雙極性輸出兩種。同時(shí)在模擬量輸出通道中,為使各輸出通道得到一個(gè)平滑的模擬量輸出也必須保持一個(gè)恒
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