第5章 数据处理与控制策略

1、2020/8/1，电脑控制技术，第1，5章数据处理和控制战略，数据处理控制战略，2020/8/1，电脑控制技术，2，数字控制器设计技术数字过滤和数据2020/8/1，电脑控制技术， 控制器的控制规则及其数字控制算法设计大多数电脑控制系统是由数字信号处理过程控制计算机和连续控制过程组成的数字信号和连续信号共存的“混合系统”数字控制器的分析和设计方法数字控制器的连续设计技术数字控制器的离散化设计技术，2020/8/1，电脑控制技术，5，5.1.1数字控制器的连续设计技术，概述数字控制器的连续设计是控制电路中所有零次保持器和取样器设计问题G(s)是控制对象的传递函数，H(s)是零次占有者，D(z)是

2、数字控制器。设计问题是根据已知的系统性能指标和G(s)设计数字控制器D(z)。2020/8/1，电脑控制技术，6，5.1.1数字控制器的连续设计技术，数字控制器的连续设计阶段设计虚拟连续控制器选择采样周期T将D(s)离散化为D(z)。计算机实现的控制算法验证，2020，2020/8/1，电脑控制技术，8，5.1.1数字控制器的连续设计技术，(2)采样周期T采样定理选择：采样周期T/max很难确定模拟信号最大角频率max，因为控制对象的物理过程和参数变化很复杂。采样定理理论上提供了采样周期的上限，实际采样周期的选择包括系统控制质量的要求、执行机构的特性、控制系统抗干扰和快速响应的要求、计算工作量

3、、电脑成本、控制对象的时间常数Tp和纯延迟时间、2020/8/1、电脑控制技术5.1.1数字控制器的连续设计技术、 (3)将D(s)离散到D(z)中常用的连续系统的方法：双线性变换方法反向差分方法前向差分方法冲击响应不变量法零极点匹配方法零阶保持方法，2020/8/1，2020/8/1，系列可扩展，对2020/8/1，电脑控制技术，13，5.1.1数字控制器的连续设计技术，(4)计算机实施的控制算法设计，数字控制器D(z)的通用格式设置，2020/8/1，电脑控制技术，14，5.1.1数字控制器的连续设计技术，(5)验证控制器D(z)设计完成，取得控制算法后，应确保闭环特性符合设计要求。您可以

4、使用数字仿真进行验证。2020/8/1，电脑控制技术，15，5.1.2数字控制器的离散设计技术，数字控制器的连续设计概述，移植到计算机以获得满意的控制效果。由于控制操作要求，如果选定的采样周期较大或控制质量要求较高，则必须在控制对象的特性中直接根据电脑控制理论(采样控制理论)设计数字控制器。这种方法称为离散化设计方法离散化设计技术。比连续设计技术更一般的意义。根据采样控制系统的特性进行分析和综合，并结合相应的控制规则和算法、2020/8/1、电脑控制技术、16，5.1.2数字控制器的离散化设计技术、设计问题下图中，Gc(s)是控制对象的连续传输函数、2020/8/1、电脑控制技术、17，根据格

5、式(5.14)获得数字控制器的脉冲传递函数D (Z)。D(z)控制算法递归计算公式，2020/8/1，电脑控制技术，19，5.1.2数字控制器的离散化设计技术，G(z)控制算法：数字控制器G(z)设置，2020/8/1数据处理需要通过数字滤波器进行实际测试的参数，有时不能直接使用时需要一些处理，例如线性化、校正操作、尺度转换等。，2020/8/1，电脑控制技术，23，5.2.1数字滤波器可以反复调用。方便灵活的数字滤波方法平均滤波方法、中值滤波惯性滤波方法、节目判断滤波准备、2020/8/1、电脑控制技术、24，5.2.1数字滤波-平均滤波方法、(1)降低系统随机干扰对算术平均数采集结果的影响

6、的M值决定了信号平滑度和灵敏度。适用于平稳处理流动、压力和沸腾液面等周期采样信号。2020/8/1，电脑控制技术，25，5.2.1数字滤波器-平均滤波方法，2020/8/1，电脑控制技术，26，5.2.1数字滤波器-平均滤波方法，(2)加权平均滤波算术平均数滤波对每个采样值具有相同的权重适用于纯滞后大、采样周期短的过程。2020/8/1，电脑控制技术，27，5.2.1数字滤波器-中值滤波方法，中值滤波的基本原理是参数连续采样N次，将N次采样值从小到大，从小到大排队，将中值作为此次采样值。适用范围对消除偶然因素引起的波动或取样器不稳定引起的误差引起的脉动干扰很有效。如果变量变化缓慢，请考虑使用中

7、值滤镜效果。实际上，必须正确选择n值。如果选择太小，则不能删除碰撞。n牙齿太大会导致采样数据的延迟太大，从而降低系统性能。一般来说，n是3-5次。2020/8/1，电脑控制技术，28，5.2.1数字滤波-中值滤波方法，平均滤波对具有周期性干扰噪声的信号更有效，中值滤波对偶然产生的脉冲干扰信号具有良好的滤波效果，并且结合滤波效果更好。方法是连续采样M次，也可以通过从采样值中删除最大值和最小值，对剩馀(m-2)个采样值进行算术平均。2020/8/1，电脑控制技术，29，5.2.1数字滤波-惯性滤波方法，惯性滤波方法基本概念软件实现RC低通滤波功能，动态方程为Tf=RC，滤波时间常数离散化后动态方程

8、，T为采样周期，2020/8/如果采样信号由于随机干扰而使采样数据远离实际值，则可以使用节目判断过滤器。一般来说，两种茄子类型的限制过滤器车速限制过滤器、2020/8/1、电脑控制技术、31，5.2.1数字过滤器也就是说，| y (k)-y (k-1) |，y0，y(k)=y(k)，y0，y (k)=y (k-1)2020加权平均递归过滤器适用于前后大的过程。中值滤波和节目判断滤波适用于偶然发生的脉冲干扰。惯性过滤器适用于高频干扰。2020/8/1，电脑控制技术，34，目的处理后，可以直接参考样本数据。一般数据处理方法线性化处理：校正计算尺度转换限制报警处理死区处理、5.2.2 . 2数据处理

9、、2020/8/1、电脑控制技术、35，5 . 2 . 2数据处理-线性化处理、从模拟输入通道获取的电脑检测信号概述以及线性化处理后的运算方便，易于数字显示。计算方法孔板板块差压和流量热电偶的热电势和温度、2020/8/1、电脑控制技术、36，5.2.2数据处理-线性化处理、插值方法实质上是寻找简单、易于计算的近似表达式，而不是非线性参数。常用的插值公式包括多项式插值公式、拉格朗日插值公式和线性插值公式。折线方法上面的两种方法都可以导入很多运算。为简单起见，可以线性化，以多段折线替换曲线。程序：首先确定包含测量数据的折叠段，然后根据该段的线性化公式计算线性值。折线分割法不是唯一的，具体要求决定。一般折叠段数越多，线性化精度越高。2020/8/1，电脑控制技术，37，pt 100 pt 100 pt 100-50 80.31 10