《应用程序设计》PPT课件

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1、第十二章应用程序设计数据处理程序本章要点1微机控制系统中的软件设计，包括选择系统软件及设计应用软件。前者主要选择操作系统和算法语言，后者是根据控制对象的要求编制应用程序。若是有自己设计的单片机或是DSP系统，则不仅要编写应用程序，而且要根据系统要求编制专用的监控程序或系统程序。对单片机而言，则大部分是监控程序。2所以，为控制和处理具体应用对象而编制的程序就叫应用程序。在微机控制系统中，为使程序紧凑，更重要的，为实时性强，常采用汇编语言编写。应用程序一般包括5部分：1.数据处理程序：对计算机的输入输出数据进行处理或变换，如数字滤波，线性化处理及工程量转换等。32.过程监视程序：为监视和控制

2、生产过程，必须有相应的硬件与之配合，比如开关状态的检测及控制操作台，显示器等。应有巡回检测程序及控制操作台服务程序等，以及时反映现场情况和进行人机交互。3.控制算法程序：是为计算机能够按某种检测规律实现控制而编制的程序，如最优控制，PID控制，比值，前馈等。最常用的如PID控制。44.故障自诊断程序：即通过一定的软件去检查控制系统中的相关部件运转是否正常。已有各相关部件较成熟的自检程序，可供参考或借鉴。5.通用子程序：如制表打印格式程序，服务子程序库等。重点介绍数据处理程序。5数据处理程序6滤波：是将信号频谱中某些成分衰减或滤除。（滤除可用硬件如RC滤波器，也可用软件如数字滤波）高次谐波

3、对电机产生有害影响。脉冲，铁损发热增加7数字滤波：实质是程序滤波。通过一定的计算方法，减少干扰在有用信号中的比重，使得输入计算机待处理的信号量可能是我们所要求的信号。程序限幅滤波平均值滤波中值滤波一阶惯性滤波复合数字滤波8无需硬设备，各通道可公用，降低成本。各回路间不存在阻抗匹配等问题。故可靠性高，稳定性好。对频率很低（如0.01HZ以下）的信号也可滤波，克服了模拟滤波器的缺陷。改变滤波方法时,只需修改程序，方便，灵活。数字滤波的优点：91.程序限幅滤波经验说明，许多物理量的变化都需要一定的时间，相邻两次采样值之间的变化有一定的限度。当采样信号由于随机干扰，如大功率用电设备的启动或停止，

4、造成电流的尖峰干扰或错误检测，以及变送器不稳定而引起的严重失真等现象时，可采用程序判断法进行滤波。程序判断滤波根据滤波方法的不同，可分为限幅滤波和限速滤波两种。10限幅滤波限速滤波设顺序采样时刻t1，t2，t3所采集的参数分别为Y(1)，Y(2)，Y(3)，那么显然，这类方法对滤除随机干扰特别有效，程序也很简单。112.平均值滤波平均值滤波主要对压力，流量等周期脉动的采样值进行平滑加工，但对脉冲性干扰的平滑不理想，它不适用于脉冲干扰比较严重的场合。算术平均值滤波加权平均值滤波法12（1）算术平均值滤波公式为：可见，其实质是：把n个采样值相加，求其平均值，作为时刻k的平均值。显然n越大，结

5、果越准确，但计算时间越长。算术平均值滤波是要寻找一个Y(k)，使该值与各采样值间误差的平方和为最小，13算术平均值滤波主要用于对压力、流量等周期脉动参数的采样值进行平滑加工，但对脉冲性干扰的平滑作用尚不理想。因而它不适用于脉冲性干扰比较严重的场合。采样次数N的选取，取决于系统对于参数平滑度和灵敏度的要求。随着N值的增大，平滑度将提高，灵敏度将降低。所以要根据具体情况选取n，以便取得满意的滤波效果。14算术平均滤波对每次采样给出了相同的加权系数1/n。实际应用场合需要加大新采样值在平均值中的比重，为此可采用：加权平均值滤波法流量信号，取n=10压力信号，取n=5温度等缓慢变化信号，取n=2

6、15（2）加权平均值滤波法运算关系式为：Ci为加权系数应满足：1)∑Ci=12)Cn＞Cn-1＞…＞C2＞C1因为加权系数常为小数，因此采用浮点运算更为合适。16上述两种滤波程序的公式中，为确定一个采样值，需采集n个数，（所以只能用在信号变化比较缓慢的场合），需要时间长，使得检测时间减慢。为了提高检测速度，可采用:递推平均滤波或叫数据滑动平均滤波其基本思想是：每采样一个新值，即舍弃一个最早的采样值，然后求平均值，作为本次的采样。17具体实施时：在RAM中建立一个数据缓冲区，依次存放n个采样值，每转入一个新值，采用先进先出的办法将最早的采样值丢弃，然后再根据算法求平均值。平均值滤波对周期脉

7、动的干扰有较明确的抑制，但对偶尔出现的脉动干扰信号，滤波效果不理想，应采用中值滤波183.中值滤波对缓慢变化的过程变量采用此法有良好的效果，快速变化时要求采样点至少≥3，所以不适合用去除脉动性干扰。基本方法：对被测参数采样n次（n≥3）,再按大小顺序排列，从首到尾各舍掉1/3的大数和小数。此法对防止脉冲干扰比较有效。19程序：n=3为例204.一阶惯性滤波前面几种滤波方法基本上属于静态滤波，主要适用于变化比较慢的参数，但对于快速随机