控制系统的抗干扰技术

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1、第六章控制系统的抗干扰技术第一节工业现场的干扰及对系统的影响第二节硬件抗干扰技术第三节软件抗干扰技术第四节接地技术第五节电源系统的抗干扰技术干扰的来源外部干扰来自系统的外部：电网的波动、大型用电设备的启停、电磁辐射等。内部干扰来自系统的内部：系统的软件干扰、分布电容、多点接地等。干扰的作用途径传导耦合干扰从导线进入电路。静电耦合干扰信号通过分布电容进行传递。电磁耦合在空间磁场中电路之间的互感耦合。公共阻抗耦合多个电路的电流流经同一公共阻抗时所产生的相互影响。干扰的作用形式共模干扰在电路输入端相对公共接地点同时出现的干扰。串模干扰串联叠加在工作信号上的干扰。硬件抗干扰技

2、术共模干扰的抑制串模干扰的抑制长线传输干扰的抑制共模干扰的抑制消除不同接地点之间的电位差。变压器隔离光电隔离浮地屏蔽采用具有高共模抑制比的仪表放大器作为输入放大器变压器隔离利用变压器把模拟信号电路与数字信号电路隔离开来，即把模拟地与数字地断开，使共模干扰电压不成回路，抑制共模干扰。光电隔离利用光电耦合器完成信号的传送，实现电路的隔离。浮地屏蔽采用浮地输入双层屏蔽放大器来抑制共模干扰。所谓浮地，就是利用屏蔽方法使信号的“模拟地”浮空，从而达到抑制共模干扰的目的。串模干扰的抑制在输入回路中接入模拟滤波器使用双积分式A/D转换器，抑制尖峰型串模干扰当串模干扰和被测信号的频率

3、相当时，采用双绞线作为信号线电流传送长线传输的干扰长线传输易受到外界干扰具有信号延时高速度变化的信号在长线中传输时，会出现波反射现象。长线传输干扰的抑制波阻抗Rp的测量终端匹配降低高电平的抗干扰能力。降低低电平的抗干扰能力。始端匹配软件抗干扰技软件出错对系统的影响数字滤波输入/输出软件抗干扰措施程序运行失常的软件抗干扰软件出错对系统的影响数据采集不可靠造成采集的数据不准确形成误差。控制失灵条件状态的偏差和失误造成的控制误差较大，甚至控制失灵。程序运行失常程序计数器PC值的改变，造成的程序“跑飞”。数字滤波所谓数字滤波，就是通过一定的计算或判断程序减少干扰在有用信号中的

4、比重。数字滤波的优点：（1）可靠性高、稳定性好；（2）可以对频率很低的信号实现滤波；（3）灵活、方便、功能强。数字滤波方法程序判断滤波中值滤波算术平均值滤波加权平均值滤波滑动平均值滤波惯性滤波复合数字滤波程序判断滤波法根据生产经验，确定出相邻两次采样信号之间可能出现的最大偏差。若超过此偏差，则表明该输入信号是干扰信号，应该去掉，如小于此偏差，可将信号作为本次采样值。限幅滤波法限速滤波法中值滤波将被测参数连续采样N次，然后把采样值按大小顺序排列，再取中间值作为本次的采样值。算术平均值滤波法这种方法就是在一个采样期内，对信号x的N次测量值进行算术平均，作为时刻k的输出，即

5、适用于一般的具有随机干扰信号的滤波。特别适合于信号本身在某一数值范围附近作上下波动的情况，如流量、液位等信号的测量。加权平均值滤波为了提高滤波效果，将各采样值取不同的比例，然后再相加，此方法称为加权平均值法，即：并且滑动平均值滤波法依次存放N次采样值，每采进一个新数据，就将最早采集的那个数据丢掉，然后求包含新值在内的N个数据的算术平均值或加权平均值。惯性滤波法仿照模拟滤波器，用数字形式实现低通滤波。一阶RC滤波器的传递函数为其中滤波时间常数离散化整理为其中u(k)为采样值x(k)为滤波器的计算输出值复合数字滤波复合滤波就是把两种以上的滤波方法结合起来使用。

6、例如：把中值滤波的思想与算术平均的方法结合起来，就是一种常用的复合滤波法。具体方法是：首先将采样值按大小排队，去掉最大和最小的，然后再把剩下的取平均值。这样显然比单纯的平均值滤波的效果要好。输入/输出软件抗干扰措施开关量(数字量)信号输入抗干扰措施对于开关量的输入，为了确保信息准确无误，在软件上可采取多次读取的方法(至少读两次)，认为无误后再行输入。开关量(数字量)信号输出抗干扰措施在应用程序中每隔一段时间(比如几个ms)发出一次输出命令，不断地关闭闸门或者开闸门。程序运行失常的软件抗干扰设置软件陷阱所谓软件陷阱，就是一条引导指令，强行将捕获的程序引向一个指定的地址

7、，在那里有一段专门对程序出错处理的程序。设置监视跟踪定时器监视跟踪定时器，也称为看门狗定时器(Watchdog)，可以使陷入“死机”的系统产生复位，重新启动程序运行。接地技术微机控制系统中的地线常用的接地方法微机控制系统中的地线数字地模拟地信号地功率地屏蔽地交流地直流地常用的接地方法一点接地和多点接地模拟地和数字地的连接主机外壳接地多机系统的接地一点接地和多点接地信号频率小于1MHz的低频电路，采用一点接地。信号频率大于10MHz，采用就近多点接地。信号频率在1-10MHz之间，当地线长度不超过信号波长的1/20时，可以采用一点接地，否则就要多点接地