计算机控制技术chapter应用程序设计与实现技术PPT课件

1 第6章应用程序设计与实现技术 6 1软件设计技术6 2数据结构及其应用技术6 3测量数据预处理技术6 4数字控制器的工程实现6 5系统的有限字长数值问题6 6软件抗干扰技术 2 6 1软件设计技术 6 1 1系统软件6 1 2模块化与结构化程序设计6 1 3高级语言与汇编语言混合编程6 1 4工业控制组态软件 3 6 1 1系统软件 系统软件一般是由计算机厂家提供的 专门用来使用和管理计算机的程序 系统软件包括实时多任务操作系统 引导程序 调度执行程序等 4 实时操作系统特点 实时性强 它在任何时刻总是保证优先级最高的任务占用CPU 通常实时操作系统具有以下特点 1 多作业环境2 任务的事件驱动3 中断与中断优先级4 同步与异步5 资源与临界资源6 容错与安全 6 1 1系统软件 5 Windows操作系统和windowsNT操作系统Windows虽然具有多任务功能 但由于它的结构是为办公室自动化而设计的 不具备实时性Intel公司推出了iRMXforWindows操作系统Quantum公司推出了QNXWindows操作系统 以及Intellution公司推出了FIX组态软件BJ公司推出了RealFlexforWindows工业控制软件等 保证应用系统的实时性 又充分利用了Windows的图形用户界面 6 1 1系统软件 6 嵌入式实时操作系统嵌入式实时操作系统应具备以下特点 1 响应快速而准确 2 结构紧凑易于裁剪和配置 3 开放性好 易于开发和嵌入 6 1 1系统软件 7 1 模块化程序设计模块化程序设计的出发点是把一个复杂的系统软件 分解为若干个功能模块 每个模块执行单一的功能 并具有单入口单出口结构 自底向上模块化设计 它先对最底层模块进行编码 测试和调试 这是汇编语言程序设计常用的方法 自顶向下模块化设计 它首先对最高层模块进行编码 测试和调试 这种方法一般适用于用高级语言进行的程序设计 这两种方法各有利弊 6 1 2模块化与结构化程序设计 8 2 结构化程序设计结构化程序设计 采用自顶向下逐步求精的设计方法和单入口单出口的控制结构 程序设计通常分为五个步骤 即问题定义 程序设计 编码 调试 改进和再设计 6 1 2模块化与结构化程序设计 9 1 汇编语言编程汇编语言为我们提供了直接控制目标代码的手段 具有实时性能好 执行速度快和节省存储空间等明显优点 所以 汇编语言大量被用来编写计算机系统程序 实时通信程序 实时控制程序等 2 高级语言编程 3 高级语言与汇编语言混合编程运用汇编语言编程有时很不方便 如带小数的十进制 带符号数的乘除法运算 因此常采用混合语言编程 内联的汇编环境 嵌入式汇编 6 1 3高级语言与汇编语言混合编程 10 1 控制组态2 图形生成系统3 显示组态1 选择模拟显示表2 定义模拟显示表 3 显示登记法4 I O通道登记 5 单位名称登记6 趋势曲线登记 7 报警系统登记8 报表生成系统 6 1 4工业控制组态软件 11 6 2数据结构及其应用技术 6 2 1基本术语6 2 2数据结构类型6 2 3数据查找技术6 2 4数据排序技术 12 6 2 1基本术语 数据 data 它是计算机程序加工的 原料 数据元素 dataelement 是数据的基本单位 即数据这个集合中的一个个体 客体 数据对象 dataobject 是具有相同特性数据元素的集合 是数据的一个子集 数据结构 datastructure 简单说来是带有结构的数据元素的集合 数据结构是一个二元组data tructure D R 其中 D是数据元素的集合 R是D上关系的集合 13 1 顺序结构2 链形结构3 树形结构 6 2 2数据结构类型 14 6 2 3数据查找技术 1 顺序查找 2 折半查找 3 分块查找 4 直接查找 15 6 2 4数据排序技术 1 插入排序2 希尔排序3 选择排序4 快速排序 16 6 3测量数据预处理技术 6 3 1系统误差的自动校准 6 3 2线性化处理和非线性补偿 6 3 3标度变换方法 6 3 4越限报警处理 17 6 3 1系统误差的自动校准 1 全自动校准2 人工自动核准 18 6 3 2线性化处理和非线性补偿 1 线性插值算法2 插值法在温度测量中的应用3 非线性补偿方法 19 1 线性变换公式 2 公式转换法 3 其它标度变换法 6 3 3标度变换方法 20 1 上限报警若xn xmax 则上限报警 否则继续执行原定操作 2 下限报警若xn xmax 则下限报警 否则继续执行原定操作 3 上下限报警若xn xmax 则上限报警 否则对下式做判别 xn xmin否 若是则下限报警 否则继续原定操作 6 3 4越限报警处理 21 6 4数字控制器的工程实现 1 数字控制器算法的工程实现 P190图6 18所示 2 PID数字控制器的工程实现1 给定值和被控量处理2 偏差处理3 控制算法的实现4 控制量处理5 自动手动切换 22 6 5系统的有限字长数值问题 量化误差来源1 量化误差2 量化误差来源A D D A及运算字长的选择l A D转换器的字长选择2 D A转换器的字长选择3 运算的字长选择 23 6 6软件抗干扰技术 6 6 1数字滤波技术6 6 2开关量的软件抗干扰技术6 6 3指令冗余技术 24 1 算术平均值法 2 中位值滤波法 3 限幅 速 滤波法 4 惯性滤波法 5 滑动平均滤波 6 加权平均滤波 7 复合平均滤波 6 6 1数字滤波技术 25 1 开关量 数字量 信号输入抗干扰措施 2 开关量 数字量 信号输出抗干扰措施 6 6 2开关量的软件抗干扰技术 26 6 6 3指令冗余技术 指令冗余采用单字节指令 并在关键的地方人为地插入一些单字节指令 NOP 或将有效单字节指令重复书写 这便是指令冗余 2