【正文】 5．分析說(shuō)明標(biāo)度變換的概念及其變換原理。 軟件陷阱技術(shù) ☆ 所謂軟件陷阱 ，就是一條引導(dǎo)指令，強(qiáng)行將撲獲的程序引向一個(gè)指定的地址，在那里有一段專門對(duì)程序出錯(cuò)進(jìn)行處理的程序。因?yàn)閺楋w的程序已經(jīng)偏離正常順序，做了不該做的事。 應(yīng)多采用單字節(jié)指令，并在關(guān)鍵地方人為插入一些單字節(jié)指令，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重復(fù)書寫，提高彈飛程序納入正軌的機(jī)會(huì)，這便是 指令冗余 。 輸出設(shè)備是 電位控制型 還是 同步鎖存型 ，對(duì)干擾的敏感性相差較大。平均值濾波適用于周期性干擾；中位值和限幅濾波適合于偶然的干擾；慣性濾波適合于高頻和低頻的干擾；加權(quán)平均值濾波適合于純遲延較大的被控對(duì)象。 在模擬量輸入通道中 ， 常用一階低通濾波器來(lái)消弱干擾 ， 慣性濾波運(yùn)算公式源于 RC低通濾波器的傳遞函數(shù) sTsXsYf??11)()(后向差分離散化處理得 4. 慣性濾波 )()()1()( nxnyTnynyTsf ????整理后得 式中 稱為濾波系數(shù)，且 ； TTTff???10 ?? ?T為采樣周期； Tf為濾波器時(shí)間常數(shù)； x (n)為本次采樣輸入； y (n) 、 y (n1)為本次和上次濾波輸出。 當(dāng) |y(n)y(n1)|＞ Δy 0時(shí) ， 則取 y(n)=y(n1)。即在每個(gè)采樣周期，先用中位值濾波法得到 m個(gè)濾波值，再對(duì)這 m個(gè)濾波值進(jìn)行算術(shù)平均，得到可用的被測(cè)參數(shù)。 例：某壓力儀表采樣數(shù)據(jù)如下： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 24 25 20 27 24 60 24 25 26 23 序 號(hào) 采樣值 采樣數(shù)據(jù)明顯存在 被干擾 現(xiàn)象。 特點(diǎn)： 1） N值決定了信號(hào)平滑度和靈敏度。 ３ )數(shù)字濾波可以根據(jù)信號(hào)的不同 ， 采取不同的濾波方法或?yàn)V波參數(shù) ， 使用方便靈活 。 （補(bǔ)充） (1)采用軟件的方法抑制疊加在輸入輸出信號(hào)上 噪聲 影響，如模擬輸入信號(hào)的數(shù)字濾波技術(shù)； (2)由于干擾而使程序發(fā)生混亂，導(dǎo)致程序亂飛或陷入死循環(huán)，采取使程序納入正軌的措施，如指令冗余、軟件陷阱、 “ 看門狗 ” 技術(shù)等； (3)發(fā)現(xiàn)程序失控后，解決系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行的方法，如重要信息的恢復(fù)，系統(tǒng)重入的條件等； 數(shù)字濾波技術(shù) 開關(guān)量的軟件抗干擾技術(shù) 指令冗余技術(shù) 軟件陷阱技術(shù) 所謂 數(shù)字濾波 ，就是通過(guò)一定的計(jì)算或判斷程序減少干擾在有用信號(hào)中的比重。 （ 2）實(shí)時(shí)性 要求系統(tǒng)及時(shí)響應(yīng)外部事件的發(fā)生，并及時(shí)給出處理結(jié)果。 則實(shí)現(xiàn)該位長(zhǎng)變化的程序如下： CLR C ；清進(jìn)位標(biāo)志位 MOV A,IN_H ；輸入值右移一位 RRC A MOV A,IN_L RRC A CLR C MOV A,IN_H ；輸入值右移一位 RRC A MOV A,IN_L RRC A MOV OUT,A ；保存轉(zhuǎn)換結(jié)果 （ 2） 輸出位數(shù)大于輸入位數(shù) 當(dāng)輸入器件精度比輸出器件精度低時(shí)，如采用 8位 A/D轉(zhuǎn)換器采樣，而通過(guò) 10位 D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行輸出，就會(huì)出現(xiàn)輸入位數(shù)小于輸出位數(shù)的情況。 不管采用定點(diǎn)還是浮點(diǎn)數(shù)，輸入標(biāo)準(zhǔn)數(shù) 0至 1對(duì)應(yīng) A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的全 0至全 1；輸出標(biāo)準(zhǔn)數(shù) 0至 1對(duì)應(yīng) D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)字位狀態(tài)的全 0至全 1。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 。 112121 nnq???? 所謂 截尾 就是舍掉數(shù)值中小于 q的余數(shù) ε(ε＜ q)，其截尾誤差 εt為： εt=xtx，式中 x為實(shí)際數(shù)值， xt為截尾后的數(shù)值。 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(jí) 、 前饋 、 純滯后補(bǔ)償 (Smith)等復(fù)雜控制系統(tǒng) 。 從輸出保持狀態(tài)或安全輸出狀態(tài)切向正常的自動(dòng)工作狀態(tài)時(shí)，同樣需要進(jìn)行無(wú)擾動(dòng)切換。 為了實(shí)現(xiàn)從 手動(dòng)到自動(dòng) 的無(wú)平衡操作無(wú)擾動(dòng)切換，在手動(dòng) (SM或 HM)狀態(tài)下，應(yīng)使給定值 (CSV)跟蹤被控量(CPV)，同時(shí)也要把歷史數(shù)據(jù)，如 e(k1)和 e(k2)清零，還要使 u(k1)跟蹤手動(dòng)控制量 (MV或 VM)。 一般在調(diào)試階段 ， 采用軟手動(dòng) (SM)方式 。 輸出補(bǔ)償 安全輸出量 控制量處理數(shù)據(jù)區(qū)需要存放輸出補(bǔ)償量 OCV和補(bǔ)償方式 OCM， 變化率限制值 MR， 軟開關(guān) FH／ NH和FS／ NS， 安全輸出量 MS， 以及控制量 CMV。 當(dāng)軟開關(guān) FH／ NH切向 FH位置時(shí) ， 又恢復(fù)正常輸出方式 。 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(dòng)控制系統(tǒng) 。 在 PID計(jì)算數(shù)據(jù)區(qū) ， 不僅要存放 PID參數(shù) (KP或 δ， TI，TD)和采控制周期 T， 還要存放微分方式 DV／ PV、 積分分離值 ε， 控制量上限限值 MH和下限限值 ML， 以及控制量 UK。 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)控制。 ? 當(dāng) K=0時(shí)，則為帶死區(qū)的PID控制； ? 當(dāng) 0＜ K＜ 1時(shí)，則為非線性 PID控制； ? 當(dāng) K=1時(shí)，則為正常的PID控制。 輸入補(bǔ)償 輸入補(bǔ)償 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。 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 。 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(lái)存儲(chǔ)以上變量 。 ② 串級(jí)控制 :當(dāng)軟開關(guān) CAS／ SCC切向 CAS位置時(shí) ，給定值 SVC來(lái)自主調(diào)節(jié)模塊 ， 實(shí)現(xiàn)串級(jí)控制 。 內(nèi)給定 外給定 (2)外給定狀態(tài) 當(dāng)軟開關(guān) CL／ CR切向 CR位置時(shí) ， 給定值來(lái)自上位計(jì)算機(jī) 、 主回路或運(yùn)算模塊 。 HMI/SCADA的含義是什么 ？ 在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，一般要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行哪些預(yù)處理技術(shù)？ 何為數(shù)字調(diào)零？何為系統(tǒng)自動(dòng)誤差的校準(zhǔn)？ 數(shù)字控制器的工程實(shí)現(xiàn) 數(shù)字控制器算法的工程實(shí)現(xiàn)可分為以下六部分 : 數(shù)字控制器（ PID）的控制模塊 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) 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。 (2)下限報(bào)警 若 xn＜ xmin， 則下限報(bào)警 ， 否則繼續(xù)執(zhí)行原定操作 。 2. 非線性參數(shù)的標(biāo)度變換 許多非線性傳感器并不象上面講的流量傳感器那樣，可以寫出一個(gè)簡(jiǎn)單的公式，或者雖然能夠?qū)懗?，但?jì)算相當(dāng)困難。 設(shè)某一時(shí)刻計(jì)算機(jī)采集到的數(shù)字量為 99H，對(duì)其進(jìn)行工程量線性轉(zhuǎn)換 。 1. 線性參數(shù)的標(biāo)度變換 2. 非線性參數(shù)的標(biāo)度變換 3. 其它標(biāo)度變換法 0000 YNXNNYYYmm ????? )(Ym、 Y0為測(cè)量?jī)x表的上下限； Y 為實(shí)際測(cè)量值； Nm、 N0為 A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)字量的最大最小值； X為測(cè)量值所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量 。這是因?yàn)楸粶y(cè)量對(duì)象的各種數(shù)據(jù)的量綱與 A／ D轉(zhuǎn)換的輸入值是不一樣的。 11 , ?? ?? nnnn EETT? 非等距分段法 非等距分段法是根據(jù)曲線的形狀及其變化率的大小來(lái)修正差之間的距離 ， 曲線變化大的 ， 插值間距取小一些；反之去大一點(diǎn) 。 若將曲線分成若干段，把相鄰分段點(diǎn)用折線連接起來(lái)，用折線代替曲線，則為直線方程關(guān)系。因此，折線法適用于斜率變化不大的特性曲線的線性化。 對(duì)分查表法的最高搜索次數(shù) Log2N1。 （ 4） 從表格的第一項(xiàng)開始 ， 比較表格數(shù)據(jù)和關(guān)鍵字 ， 進(jìn)行數(shù)據(jù)搜索 。 即 預(yù)先編制一張表格 ， 把具有非線性關(guān)系的參數(shù)按一定順序置于表內(nèi) ， 然后通過(guò)查表程序根據(jù)被測(cè)參數(shù)的值最終查出所需的結(jié)果 。 這時(shí)，只要由里向外逐次計(jì)算，就可把一個(gè)高次非線性方程的運(yùn)算簡(jiǎn)化了。 二、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理方法（ 補(bǔ)充 ） 常用的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理的方法有： 1）計(jì)算法 2）查表法 3）折線法 計(jì)算法就是在已測(cè)參數(shù)的基礎(chǔ)上，利用各種運(yùn)算程序計(jì)算出需要的參數(shù)。 （ 2）能夠自動(dòng)修正各種誤差，提高測(cè)量精度。 人工自動(dòng)校準(zhǔn)特別適于 傳感器 特性隨時(shí)間會(huì)發(fā)生變化的場(chǎng)合 。 人工自動(dòng)校準(zhǔn)的原理是由人工在 需要時(shí) 接入標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)量 ， 把測(cè)得的數(shù)據(jù)存貯起來(lái) ， 供以后使用 。 除了數(shù)字調(diào)零外，還可以采用偏移和增益誤差的 自動(dòng)校準(zhǔn) 。 1. 模擬數(shù)據(jù)采集電路 t 8路模擬電壓自動(dòng)巡回?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng) ? 延時(shí)方式 ? 查詢方式 ? 中斷方式 ? DMA方式 2. 模擬數(shù)據(jù)采集軟件的流程圖 （ 1） 數(shù)據(jù)采集控制方式 t 延時(shí)方式時(shí) ADC0809與 8051的接口電路 t 查詢方式時(shí) ADC0809與 8051的接口電路 t 中斷方式時(shí) ADC0809與 8051的接口電路 t DMA方式的接口電路 （ 2） 數(shù)據(jù)采集軟件流程圖 主程序和鍵盤中斷程序 定時(shí)中斷 N Y 誤差自動(dòng)校準(zhǔn) 線性化處理和非線性補(bǔ)償 標(biāo)度變換方法 越限報(bào)警處理 誤差自動(dòng)校準(zhǔn) 定義： 系統(tǒng)誤差 是指在相同條件下，經(jīng)過(guò)多次測(cè)量，