第五章计算机控制系统中的控制策略ppt课件.ppt

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1、第五章计算机控制系统中的控制策略5.1数字滤波和数据处理5.2数字PID控制7/29/20211第五章计算机控制系统中的控制策略第一节Unit1数字滤波和数据处理DataFilteringandDataProcessing采样数据的合理性判别及报警数字滤波数字处理软测量简介7/29/20212第五章计算机控制系统中的控制策略5-1数字滤波和数据处理进行数字滤波和处理的必要性提高抗干扰能力检测系统异常状态，发出报警信号防止测量系统故障引起错误的控制行为校正信号，提高测量精度7/29/20213第五章计算机控制系统中的控制策略5-1-1采样数据的合理性判别及报警(1)越限的限

2、幅与报警采样值超过规定的界限（上、下限，可能是系统发生异常或出现大的干扰）可采用如下方法进行处理：设某通道当前采样值为y(k)yL≤y(k)≤yH时;y(k)为当前采样有效值y(k)>yH,取y(k)=yH(上限值)，报警y(k)

3、的故障诊断系统甚至容错系统7/29/20215第五章计算机控制系统中的控制策略5-1-2数字滤波（又称软件滤波）数字滤波的必要性及优点与RC滤波器结合使用，可抑制大多数引入过程的干扰不需要增加硬设备稳定性好,且一种滤波程序可以反复调用使用灵活、方便,便于修改7/29/20216第五章计算机控制系统中的控制策略算术平均值滤波（周期性干扰信号）其中算术平均的次数m值决定了信号的平滑度和灵敏度。适用于对流量、压力及沸腾状液面一类信号作平滑处理。5-1-2数字滤波—平均值滤波法（1）递推算式平均算式7/29/20217第五章计算机控制系统中的控制策略5-1-2数字滤波—平均值滤波

4、法（2）加权递推平均滤波(滑动平均值滤波)基本思想：算术平均值滤波对每个采样值给出相同的权重系数,即1/m。若要增加新采样值在有效信号中的比重,实际应用时,可采用加权递推平均滤波,其算式为常数ai的选取是多种多样的，但应满足7/29/20218第五章计算机控制系统中的控制策略5-1-2数字滤波—中值滤波法中值滤波（脉冲性干扰）在某采样瞬间对被测参数连续采样3次或以上,选择大小居中的数据作为有效信号。可结合使用平均值滤波和中值滤波法，对周期性干扰噪声和偶然出现的脉冲干扰信号都有良好的滤波效果。7/29/20219第五章计算机控制系统中的控制策略5-1-2数字滤波—惯性滤波法

5、(一阶滞后滤波)惯性滤波法（高频干扰信号）用软件实现RC低通滤波器功能,动态方程为离散化后动态方程(T为采样周期)（其中Tf=RC，称为滤波时间常数）0＜a＜1,称为滤波系数CRi(t)x(t)y(t)硬件RC低通滤波器7/29/202110第五章计算机控制系统中的控制策略5-1-2数字滤波—程序判断滤波程序判断滤波（限速滤波）：克服偶然的、大幅度的跳码干扰比较两个相邻采样瞬间采样值的大小关键：正确选择Δy0

6、y(k)-y(k-1)

7、≤Δy0,则y(k)=y(k)>Δy0,则y(k)=y(k-1)7/29/202111第五章计算机控制系统中的控制策略5-1-2数字滤波各种

8、滤波方法的特点与应用平均值滤波适用于周期性干扰；加权平均递推滤波适用于纯滞后较大的过程；中值滤波和程序判断滤波适用于偶然出现的脉冲干扰；惯性滤波适用于高频干扰。7/29/202112第五章计算机控制系统中的控制策略5-1-3数据处理目的经过处理后，可直接引用采样数据。常见的数据处理内容线性化处理：如孔板差压与流量、热电偶的热电势与温度校正运算：如温度补偿测量值与工程量的转换7/29/202113第五章计算机控制系统中的控制策略第二节Unit2数字PID控制算法DataPIDControlArithmetic校正的基本概念标准数字PID控制算法数字PID控制算法的改进数字P

9、ID控制器的参数整定7/29/202114第五章计算机控制系统中的控制策略反馈校正：从系统的某一环节中引出反馈信号，通过校正装置构成局部反馈回路。信号是从高功率点流向低功率点，所以一般采用无源网络。+-给定元件主反馈装置输出信号输入信号r(k)c(t)5-2-1校正的基本概念（1）校正的概念通过引入的校正装置的零、极点，来改变整个系统的零、极点分布，从而使系统满足希望的性能要求。校正方式：校正方式的选用主要取决于系统本身的结构特点、采用的元器件、信号的性质、经济条件及设计者的经验。校正装置不是唯一的。+-给定元件原有部分G0(