【正文】 此時 Uc=UkOCV。 為了進行遞推運算 ， 還應保存歷史數(shù)據(jù) ，如 e(k1)、 e(k2)和 u(k1)。 以 PID控制算法為例 ， 當軟開關 DV／ PV切向 DV位置時 ， 則選用偏差微分方式；當軟開關 DV／ PV切向PV位置時 ， 則選用測量 (即被控量 )微分方式 。 偏差處理數(shù)據(jù)區(qū)共存放一個輸入補償量 ICV，兩個輸出量 DLA和 CDV，兩個狀態(tài)量 D／ R 和 ICM，以及四個參數(shù) DL、 A、 +A和 K。 當 ICM=3，代表置換補償，此時 CDV=ICV。 輸入補償 4．輸入補償 輸入補償量 根據(jù)輸入補償方式 ICM狀態(tài)，決定偏差 DVC與 輸入補償量 ICV之間的關系，即 當 ICM=0，代表無補償，此時 CDV=DVC； 當 ICM=1，代表加補償，此時 CDV=DVC+ICV。 輸入補償 3．非線性特性 為了實現(xiàn)非線性 PID控制或帶死區(qū)的 PID控制，設置了非線性區(qū) A至 +A和非線性增益 K，非線性特性如圖所示。 輸入補償 2．偏差報警 對于控制要求較高的對象，不僅要設置被控制量 PV的上、下限報警，而且要設置偏差報警。 偏差處理 偏差處理分為 計算偏差、偏差報警、非線性特性和輸入補償 四部分，如下圖所示。 變化率的選取要適中 ， 過小會使響應變慢 ， 過大則達不到限制的目的 。 為了不使PHA／ PLA的狀態(tài)頻繁改變 ， 可以設置一定的 報警死區(qū)(HY)。 為了安全運行 ， 需要對 被控量 PV進行上下限報警處理 ,即 : 當 PV＞ PH(上限值 )時 ， 則上限報警狀態(tài) (PHA)為 “ 1”； 當 PV＜ PL(下限值 )時 ， 則下限報警狀態(tài) (PLA)為 “ 1”。 綜上所述 ， 在給定值處理中 ， 共具有三個輸入量 (SVL， SVC， SVS)， 兩個輸出量 (SV， CSV)， 兩個開關量 (CL／ CR， CAS／ SCC)， 一個變化率 (SR)。 (3)給定值變化率限制 為了減少給定值 突變 對控制系統(tǒng)的擾動 ， 防止比例 、 積分飽和 ， 以實現(xiàn)平穩(wěn)控制 ， 需要對給定值的變化率 SR加以限制 。 ① SCC控制 :當軟開關 CAS／ SCC切向 SCC位置時 ，接收來自上位計算機的給定值 SVS， 以便實現(xiàn)二級計算機控制 。 這時系統(tǒng)處于外給定狀態(tài) 。 這時系統(tǒng)處于 單回路控制的內給定狀態(tài) ， 利用給定值鍵可以改變給定值 。 通過選擇軟開關 CL／ CR，可以構成內給定狀態(tài)或外給定狀態(tài)；通過選擇軟開關 CAS／ SCC，可以構成串級控制或 SCC控制。 某熱處理爐溫變化范圍為 0～ 1350℃ ，經溫度變送器變換為 1 ～ 5V 電壓送到ADC0809 ， ADC0809的輸入范圍是 0～ 5Ｖ ，當 t=KT時 ， ADC0809的轉換結果為 6AH， 問此時的爐溫是多少度 。 (3)上下限報警 若 xn＞ xmax， 則上限報警 ， 否則對下式做判別； 若 xn＜ xmin ， 則下限報警 ， 否則繼續(xù)原定操作 。如果需要判斷的報警參數(shù)是 xn， 該參數(shù)的上下限約束值分別是 xmax和 xmin， 則上下限報警的物理意義如下： (1)上限報警 若 xn＞ xmax， 則上限報警 ， 否則繼續(xù)執(zhí)行原定操作 。這時可采用多項式插值法，也可以用線性插值法或查表進行標度變換。 這時可采用如下計算公式： PKF Δ?0000 YNNNXYYYmm ????? )(Ym,Y0為一次測量儀表的上下限； Y 為實際測量值 （ 工程量 ） ； Nm,N0為儀表上下限對應的數(shù)字量； X為測量值所對應的數(shù)字量 。 5 0 02 0 0511 5 3512 5 52 0 08 0 00000 ??????????? )()( YNXNNYYYmm解：已知 Ym＝ 800℃ , Y0＝ 200℃ , Nm=FFH=255D, X=99H=153D, 在溫度為 200℃ 時 ， 因檢測所得模擬電壓為 1V， 相應的數(shù)字量為 N0=255/5=51D, 所以對數(shù)字量 99H的工程量線性轉換結果為 例如當用差壓變送器來測量流量時 ， 由于差壓與流量的平方成正比 （ ） 。 用８位A/D轉換器 ， 當輸入是０～５Ｖ時的輸出是 00H～FFH。 1. 線性參數(shù)的標度變換 前提條件是被測參數(shù)值與 A/D轉換結果為線性關系 。 標度變換有各種類型，它取決于被測參數(shù)的傳感器的類型，應根據(jù)實際要求來選用適當?shù)臉硕茸儞Q方法。例如，壓力的單位為 Pa，流量的單位為 m3／ h，溫度的單位為 ℃ 等。 標度變換方法 計算機控制系統(tǒng)在讀入被測模擬信號并轉換成數(shù)字量后，往往要轉換成操作人員所熟悉的工程值。 即各分段點間是不等距的 。 缺點是當函數(shù)的曲率和斜率變化較大時 ， 將會產生一定的誤差；否則必須把基點細分 ， 這樣將占據(jù)更多內存 ， 影響計算進度 。 EX － 測量熱電勢； TX － 待求的溫度； En En — 折線段兩端熱電勢； Tn Tn － 折線段兩端溫度值； TTTTT543210 E 1 E 2 E 3 4E E 5ET熱電偶 TE關系折線近似法 )( 1111 ???? ?????nxnnnnnx EEEETTTT 將曲線分段的方法主要有兩種： ? 等距分段法 等距分段法就是沿 x或 y軸方向等距離選取分段點 。 圖為某熱電偶溫度 T－熱電勢 E的關系曲線。 插值基點取得越多，替代直線越逼近實際的曲線，插值計算的誤差就越小。 曲線斜率變化越小，替代直線越逼近特性曲線，則折線法帶來的誤差就越小。 和順序查表法相比 ， 對分法可以大大減少查表次數(shù) ，提高檢索效率 。 通道值和報警值的存放地址之間的關系可用下面的公式表示： 報警值存放地址 =數(shù)據(jù)表格起始地址 +通道值 2 ? 對分查表法 對分查表法是先取數(shù)據(jù)中的中間值 (N/2 的值 , N為數(shù)據(jù)總數(shù) ) 與要搜索的 x值進行比較 ,若相等 ,則搜到 ,若不相等 ,則根據(jù)查找值的大小繼續(xù)進行 ,如果 x 大于 N/2 值 ,則下一次取 N/ 2～ N的中值與 x 比較 ,若 x 小于 N/2 處的值 ,則取 0～N/2 的中值進行比較 , 如此逐次逼近要搜索的關鍵字 ,直到找到為止 。 ? 計算查表法 計算查表法適用于數(shù)據(jù)按一定的 規(guī)律 排列 ，并且搜索內容和表格數(shù)據(jù)地址之間的關系 能用公式表示 的有序表格 。 （ 3） 設定要搜索的關鍵字 。 常用的查表法有： 2） 查表法 ? 順序查表法 ? 計算查表法 ? 對分查表法 ? 順序查表法 順序查表法的步驟如下： （ 1） 設定表格的起始地址 。 x 有些非線性參數(shù)不能用一般算術運算計算出來時 ， 可采用查表法 。 01223344 aEaEaEaEaT ?????對 可作如下變換 01234 }]){ [( aEaEaEaEaT ????? 又如孔板流量計測出的差壓△ P和流量 F之間關系為： PKF ?? 對于這種開平方的非線性關系常用牛頓迭代公式進行線性化處理 。 如熱電偶，其輸出電勢 E與被測溫度 T之間為非線性關系，可用一個多項式表示： 0122 aEaEaEaT nn ????? ? 項數(shù)和系數(shù)取決于熱電偶類型和測量范圍，一般 n≤4 。用計算法處理數(shù)據(jù)一般可按以下步驟進行： a. 根據(jù)物理和工程實際求出被測參數(shù)的 數(shù)學表達式 ； b. 根據(jù)要求的精度，確定 A/D轉換器的位數(shù)，并設計出相應的硬件電路； c. 根據(jù)被測參數(shù)的數(shù)學表達式，進行相應的數(shù)據(jù)處理。 （ 4）能夠實現(xiàn)對傳感器和測量裝置的監(jiān)控，提高系統(tǒng)的可靠性。對于系統(tǒng)中的各類誤差，如非線性誤差、溫度誤差、零點漂移誤差、隨機誤差等，都可實現(xiàn)找出其規(guī)律，采用軟件的方法加以修正。從而大大降低系統(tǒng)成本。 如常用的濕敏電容等濕度傳感器 。 xxyyRR ?? 如果在校準時 ， 計算并存放 yR／ xR的值 ， 則測量校準時 ， 只需進行一次乘法即可 。 一般人工自動校準只測一個標準輸入信號 yR，零信號的補償由數(shù)字調零來完成 。 0x1x 全自動校準只適用于基準參數(shù)是 電信號 的場合 ，不能校正由傳感器引入的誤差 。 RVV ???? )(010xxxx 采用這種方法測得的 V與放大器的漂移和增益變化無關，與 V和 R的精度也無關。 調零電路的實現(xiàn)： 在測量時，先把多路輸入接到所需測量的一組輸入電壓上進行測量，測出這時的輸入值為 x1,然后把多路開關的輸入接地，測出零輸入時 A／ D轉換器的輸出為 x0，用 x1減去 x0即為實際輸入電壓 x。 特點： 在一定的測量條件下，其變化規(guī)律是可以掌握的，產生誤差的原因一般也是知道的。 如圖所示為 8路模擬電壓自動巡回數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 （ 3） 采樣周期 選取采樣周期時要考慮信號處理中采樣周期和閉環(huán)控制系統(tǒng)的采樣周期。 2. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務 （ 1） 分辨率和精度 它決定了對 A/D轉換器的位數(shù)要求。 1. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的概念 一、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)概述 微機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務就是對生產現(xiàn)場的過程參數(shù)定時進行檢測、記錄、存儲、打印、制表、顯示及越線報警。 對于這樣得到的數(shù)據(jù)，一般要進行一些預處理，其中最基本的處理有 線性化處理、標度變換、越限報警和誤差自動校準 。 ? 多通道用戶界面綜合采用視線、語音、手勢等新的交互通道、設備和交互技術，使用戶利用多個通道以自然、并行、協(xié)作的方式進行人機對話，通過整合來自多個通道的精確的和不精確的輸入來捕捉用戶的交互