第7章 应用程序设计与实现技术ppt课件.ppt

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1、第7章计算机控制系统应用软件在计算机控制系统中，除了硬件电路外，还有软件。所谓应用软件就是面向控制系统本身的程序，它是根据系统的具体要求，由用户自己设计的。在进行计算机控制系统设计时，大量的工作就是如何根据各个生产过程的实际需要设计应用程序。教学要求基本要求：掌握软件滤波方法和标度变换方法教学重点：主要介绍计算机控制系统的应用程序设计与实现技术。主要内容7.1程序设计技术7.2测量数据预处理技术7.3数字控制器的工程实现7.4软件抗干扰技术7.1程序设计技术一个完整的程序设计过程可以用图7-1来说明问题定义程序设计编码调试

2、维护和再设计应用程序设计的每一步往往是相互影响的。问题定义有错？维护和再设计YN图7-1程序设计过程开始程序设计手编程序查错测试有错？大错？文件编制结束YYNN7.1.1模块化与结构化程序设计1.模块化程序设计(1)自底向上模块化设计在编主程序前，先开发各个子程序，然后，用一个测试用的主程序来测试每一个子程序。这种方法是汇编语言设计常用的方法。(2)自顶向下模块化设计首先对最高层进行编码、测试和调试。该方法一般适合用高级语言来设计程序。2.结构化程序设计结构化程序设计的方法给程序设计施加了一定的约束，它限制采用规定的结构类

3、型和操作顺序。常用的结构如下：顺序结构条件结构循环结构结构化程序设计优点：单入口单出口的控制结构易于装配成模块易于用程序框图来描述7.1.2面向过程与面向对象的程序设计面向过程的程序设计面向对象的程序设计7.2测量数据与处理技术传感器把生产过程的信号转换成电信号，然后用A／D转换器把模拟信号变成数字信号，读入计算机中。对于这样得到的数据，一般要进行一些预处理，其中最基本的处理有线性化处理、标度变换和误差自动校准。7.2.1系统误差的自动校准(自学)7.2.2线性化处理程序设计在实际的控制系统中，总是希望系统的输入和输出之

4、间为线性关系，这样不但读数看起来清楚方便，而且使仪表在整个范围灵敏度一致，从而便于读出及对系统进行分析与处理。常用的线性化方法：计算法、差值逼近法、折线近似法。当参数间的非线性关系可以用数学方程式来表示时，计算机可按公式进行计算，完成对非线性补偿。在计算机控制系统中常遇到的两个非线性关系是温度与热电势、差压与流量。一般热电势与温度的关系可用下式表示：1.计算法2.查表与插值逼近法所谓查表法就是事先就算好的数据按一定顺序编制成表格存入计算机中，查表程序的任务就是根据被测参数的值，查出最后所需的结果。一般的表格有两种排列方法：

5、无序表格和有序表格。查表的方法有：顺序查表法、计算查表法、对分搜索法等。由于存储容量的限制，有些表格只给出一些稀疏点上的函数值。而对任何相邻两点中间的函数值常采用插值近似计算。最常用的插值是运算量较小的线性插值法和二次插值法。线性插值的原理如图7-2所示。A、B两点的点斜式直线方程为：yxy1y0ABx0ox1图7-2插值法原理二次插值的公式为：上式可以简化为：3.近似折线法图7-2给出了近似折线的原理。例如；设在区间内，则其对应的逼近值为或者7.2.3标度变换程序设计在实际应用中，被测模拟信号被检测出来并转换成数字量后，

6、需要转换成带有量纲的数值后才能计算、显示或打印输出，这种转换就是工程量变换，又称标度变换。1.线性参数的标度变换例如：某液压系统的压力量程为2Mpa~40Mpa，在某一时刻计算机采样并经数字滤波后的数字量为：08DH，求此时液压系统的实际压力是多少？解：在微机系统中，可把其设计成专门的子程序。程序清单：//函数名：ScaleChange//入口参数：X-采样值//出口参数：标度变化后的数值#defineA02#defineAm40#defineN00#defineNm255doubleScaleChange(doubleX

7、){doubletemp;temp=(Am-A0)*(X-N0)/(Nm-N0)+A0;returntemp;}某热处理炉温度变化范围为0～1200℃，经过温度变送器变换为1～5V电压送至ADC0809，ADC0809的输入范围为0～5V。当t=KT时，ADC0809的转换结果为9BH,问此时的炉内的温度为多少度？9BH对应的十进制数为155对应的温度为℃某密闭容器的压力变化范围为0～0.25MPa，经过压力变送器变换为1～5V电压送至ADC574，ADC574的输入范围为0～5V。当t=KMPa时，ADC574的转换结果

8、9ABH，问此时的容器内的压力为多少兆帕？2.非线性参数的标度变换如果测量为非线性刻度，则其变换式应根据具体问题分析，首先求出它所对应的标度变换公式，然后再进行程序设计。例如在流量测量中，其流量和差压的公式为于是得到测量流量时的标度变换式为对于流量仪表，一般下限为零，所以上式简化为若取流量下限对应的数字