计算机控制技术10.ppt

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1、计算机控制技术秦川第十章计算机控制系统应用程序的设计一、应用程序设计的基本步骤文件编制:程序流程图、注释、存储器分配、I/O分配等第十章计算机控制系统应用程序的设计二、程序设计技术1.模块化程序设计将整个程序分成若干个小程序模块，对小模块程序进行分别调试，最后装配在一起。特点：单个小模块程序易编写，差错，调试各模块之间的信息传递比较复杂2.自顶向下程序设计先从系统程序（主程序）设计开始（搭框架结构），从属程序或子程序用标志代替，先完成主程序的编制和调试，再将各标志分别扩展成从属程序和子程序并调试第十章计算机

2、控制系统应用程序的设计特点：系统性好，符合人们的日常思维问题易于发现和解决，研制效率高一处严重错误会牵动全局，导致重新进行主程序设计3.结构化程序设计使程序具有良好的结构，容易阅读和理解，提高软件生产和维护的效率。结构化程序设计的三种基本结构：顺序结构选择结构循环结构第十章计算机控制系统应用程序的设计数据采集系统主程序和中断服务程序流程框图如下所示。第十章计算机控制系统应用程序的设计三、数字滤波方法1.算术平均值法Xk——第K次采样值N——采样次数Y——滤波输出值N越大，平滑度越好，但灵敏度降低N越小，平滑

3、度越差，但灵敏度提高2.中值滤波法——适用于慢速变化的场合所谓中值滤波法就是对某一被测参数连续采样n次（n一般取奇数），然后把n次采样值按顺序排列，取其中间值做为本次采样值。假设采样3次,若x1

4、用程序的设计5.程序判断滤波a.限幅滤波限幅滤波就是把相邻的两次采样值相减，求出其增量(以绝对值表示)，然后与两次采样允许的最大偏差值(由被控对象的实际情况决定)△x进行比较，如果小于等于△x，则取本次采样值；如果大于△x，则仍取上次采样值作为本次采样值。即：│Xn-Xn-1│≤△X,则Xn=Xn，取本次采样值│Xn-Xn-1│>△X,则Xn=Xn-1，取上次采样值第十章计算机控制系统应用程序的设计b.限速滤波设在顺序采样时刻T1、T2、T3所采集的数据分别为X1、X2、X3，则当∣X2-X1∣≤△X，则X

5、2作为采样值；∣X2-X1∣>△X，则保留X2，但不作为采样值，继续采样得X3；如果∣X3-X2∣≤△X，则X3作为采样值；若∣X3-X2∣>△X，则取(X2+X3)/2作为采样值。第十章计算机控制系统应用程序的设计四、标度变换（测量值与工程量值转换）1.对于一般的线性仪表而言，标度变换公式为：为了简化程序设计，一般把被测参数的起点A0所对应的A/D转换值设定为0，即N0=0,这样式（3-6）可以改写为：第十章计算机控制系统应用程序的设计例　某温度测量仪表的量程为100~900℃,利用8031和ADC080

6、9进行A/D转换。在某一时刻计算机采样并经过数字滤波后的的数字量为0CDH求此时对应的温度值是多少？（设仪表的量程是线性的）解：A0=100℃,Am=900℃,Nx=0CDH=(205)D,Nm=0FFH=(255)D,所以此时对应的温度为：第十章计算机控制系统应用程序的设计2.非线性补偿（1）线性插值法（2）二次抛物线插值法第十章计算机控制系统应用程序的设计（1）线性插值法线性插值原理线性插值的计算机实现线性插值法非线性补偿实例第十章计算机控制系统应用程序的设计线性插值原理设某传感器输入信号X和输出信号Y

7、之间的关系如下图所示。图5-6传感器的输出特性曲线第十章计算机控制系统应用程序的设计从图可以看出：（1）曲线斜率变化越小，替代直线越逼近特性曲线，则线性插值法带来的误差就越小。因此，线性插值法适用于斜率变化不大的特性曲线的线性化。（2）插值基点取得越多，替代直线越逼近实际的曲线，插值计算的误差就越小。因此，只要插值基点足够多，就可以获得足够的精度。第十章计算机控制系统应用程序的设计利用计算机实现线性插值的步骤如下：（1）用实验法测出传感器输出特性曲线，应尽可能保证该曲线的精确性；（2）选取插值点，将绘制好的

8、曲线分段。（3）计算并存储各相邻插值点间逼近曲线的斜率Ki；（4）计算X-Xi；（5）读出X所在区间的斜率Ki，计算Ki（X-Xi）；（6）计算。线性插值的计算机实现根据热电偶的技术数据可以绘制出输出电压信号V和温度T之间的特性曲线，假设热电偶的输出特性曲线如下图所示。第十章计算机控制系统应用程序的设计由图可以看出，该热电偶的输出特性曲线斜率的变化不大，可以采用线性插值法进行非线性补偿。选择4个插值基点（V1，T