软件抗干扰技术ppt课件.ppt

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1、6.2软件抗干扰技术6.2.1数字滤波技术6.2.2开关量的软件抗干扰技术6.3.3指令冗余技术6.2.4程序运行失常的软件抗干扰第六章抗干扰技术软件抗干扰1GeSibo,DepartmentofAutomation为了提高工业控制系统的可靠性，仅靠硬件抗干扰措施是不够的。需要进一步借助于软件措施来克服某些干扰。在计算机控制系统中，如能正确地采用软件抗干扰措施，与硬件抗干扰措施构成双道抗干扰防线，无疑将大大提高工业控制系统的可靠性。经常采用的软件抗干扰技术有：数字滤波技术开关量的软件抗干扰技术指令冗余技术软件

2、陷阱技术等前言2GeSibo,DepartmentofAutomation1.数据采集不可靠在数据采集通道，尽管采取了一些必要的硬件抗干扰措施，但在数据传输过程中仍然会有一些干扰侵入系统，造成采集的数据不准确形成误差。2.控制失灵一般情况下，控制状态的输出是通过微机控制系统的输出通道实现的。由于控制信号输出功率较大，不易直接受到外界干扰。但是在微机控制系统中，控制状态的输出常常取决于某些条件状态的输入和条件状态的逻辑处理结果，而在这些环节中，由于干扰的侵入，可能造成条件状态偏差、失误，致使输出控制误差加大，甚

3、至控制失灵。前言软件出错对系统的危害3GeSibo,DepartmentofAutomation数字滤波是提高数据采集系统可靠性最有效的方法，因此在计算机控制系统中一般都要进行数字滤波。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比重。故实质上它是一种程序滤波。数字滤波主要是针对串模干扰进行的处理。6.2.1、数字滤波技术4GeSibo,DepartmentofAutomation6.2.1、数字滤波技术与模拟滤波器相比，有以下几个优点：采用软件实现，不需增加硬设备，可靠性高，稳定性好。可

4、以对频率很低(<0.01Hz)的信号实行滤波，克服了模拟滤波器的不足。可以根据信号的不同，采用不同的滤波方法或滤波参数，具有灵活、方便、功能强的特点。模拟滤波器通常是专用的，而数字滤波器则可共享，降低了成本。5GeSibo,DepartmentofAutomation(一)程序判断滤波许多物理量的变化都需要有一定的时间，相邻两次采样值之间的变化有一定的限度。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DY，若超过此偏差值，则表明该输入信号是干扰信号，应该去掉；若小于此偏差，则可将该信号作为本次采

5、样值。当大功率用电设备的启动和停止，造成电流的尖峰干扰或错误检测，以及变送器不稳定而引起的严重失真现象时，可采用程序判断法进行滤波。分为限幅滤波和限速滤波两种。6.2.1、数字滤波技术--程序判断滤波6GeSibo,DepartmentofAutomation限幅滤波：其做法是把两次相邻的采样值相减，求出增量(以绝对值表示)，然后与两次采样允许的最大差值DY进行比较。若小于等于DY，则取本次采样值；若大于DY，则仍取上次采样值作为本次采样值，即：6.2.1、数字滤波技术--程序判断滤波--限幅滤波7GeSib

6、o,DepartmentofAutomation6.2.1、数字滤波技术--程序判断滤波--限幅滤波这种滤波方法，主要用于变化较慢的参数。比如温度、液位等测量系统。关键问题是最大允许误差DY的选取。通常可以根据经验获得，也可由实验得出。8GeSibo,DepartmentofAutomation(b)限速滤波：采用三次采样值来决定本次采样结果。其方法是：当时，取本次采样值；当时，保留值不使用，而再采样一次，取得，然后根据的大小与的大小关系来决定本次采样值。具体判别式如下：6.2.1、数字滤波技术--程序判断滤

7、波--限速滤波9GeSibo,DepartmentofAutomation限速滤波程序框图限速滤波是一种折衷的方案，既照顾了采样的实时性，由照顾了采样值变化的连续性。6.2.1、数字滤波技术--程序判断滤波--限速滤波10GeSibo,DepartmentofAutomation(二)中值滤波所谓中值滤波是对某一参数连续采样n次(一般为奇数)，然后把n次采样值从小到大(或从大到小)排队，再取中间值做为本次的采样值。中值滤波对于去掉由偶然因素引起的波动或采样器不稳定而造成的误差所引起的脉动干扰比较有效。若参数变

8、化较慢，则采用中值滤波效果较好，但对快速变化的参数，则不宜使用。6.2.1、数字滤波技术--中值滤波11GeSibo,DepartmentofAutomation(三)算术平均值滤波算术平均滤波是要寻找一个y，使该值与各采样值间误差的平方和为最小。即由一元函数求极值的原理，可得：式中：是第k次N个采样值的算术平均值；x(i)是第i次采样值；N是采样次数；6.2.1、数字滤波技术--算术平均值滤波12