計控課程設(shè)計畢業(yè)論文設(shè)計

1、課程設(shè)計(綜合實(shí)驗(yàn))報告（2012 - 2013 年度第 2 學(xué)期）名 稱： 計算機(jī)控制技術(shù)與系統(tǒng) 題 目：開關(guān)量i/o通道中抗干擾措施的分析與可實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計計算機(jī)控制技術(shù)與系統(tǒng)課程設(shè)計任 務(wù) 書一目的與要求1通過本課程設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生加深對所學(xué)課程內(nèi)容的理解和掌握；2結(jié)合工程問題，培養(yǎng)提高學(xué)生查閱文獻(xiàn)、相關(guān)資料以及組織素材的能力；3培養(yǎng)鍛煉學(xué)生結(jié)合工程問題獨(dú)立分析思考和解決問題的能力；4要求學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)課程的基本理論和設(shè)計方法，根據(jù)工程問題和實(shí)際應(yīng)用任務(wù)的要求，進(jìn)行方案的總體設(shè)計和分析評估；5.報告原則上要求依據(jù)相應(yīng)工程技術(shù)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計、制圖、分析和撰寫等。二主要內(nèi)容1數(shù)字控制算法分

2、析設(shè)計；2現(xiàn)代控制理論算法分析設(shè)計3模糊控制理論算法分析設(shè)計4過程數(shù)字控制系統(tǒng)方案分析設(shè)計；5微機(jī)硬件應(yīng)用接口電路設(shè)計；6微機(jī)應(yīng)用裝置硬件電路、軟件方案設(shè)計；7數(shù)字控制系統(tǒng)i/o通道方案設(shè)計與實(shí)現(xiàn)；8plc應(yīng)用控制方案分析與設(shè)計；9數(shù)據(jù)通信接口電路硬軟件方案設(shè)計與性能分析；10現(xiàn)場總線控制技術(shù)應(yīng)用方案設(shè)計；11數(shù)控系統(tǒng)中模擬量過程參數(shù)的檢測與數(shù)字處理方法；12基于嵌入式處理器技術(shù)的應(yīng)用方案設(shè)計；13計算機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)與安全可靠性措施分析設(shè)計；14計算機(jī)控制系統(tǒng)差錯控制技術(shù)分析設(shè)計；15計算機(jī)控制系統(tǒng)容錯技術(shù)分析設(shè)計；16工程過程建模方法分析及設(shè)計；17生物質(zhì)發(fā)電及綜合利用技術(shù)分析設(shè)計。三

3、進(jìn)度計劃序號設(shè)計內(nèi)容完成時間備注1選擇課程設(shè)計題目，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料2013年6月17日2文獻(xiàn)資料學(xué)習(xí)，根據(jù)所選題目進(jìn)行方案設(shè)計2013年6月18日3與指導(dǎo)老師討論設(shè)計內(nèi)容修改設(shè)計方案2013年6月19日4撰寫課程設(shè)計報告2013年6月20日5課程設(shè)計答辯2013年6月21日四設(shè)計成果要求1針對所選題目的國內(nèi)外應(yīng)用發(fā)展概述；2課程設(shè)計正文內(nèi)容，包括設(shè)計方案、硬件電路和軟件流程，以及綜述、分析等；3課程設(shè)計總結(jié)（或結(jié)論）以及參考文獻(xiàn)；4要求設(shè)計報告規(guī)范完整。五考核方式計算機(jī)控制技術(shù)與系統(tǒng)課程設(shè)計成績評定依據(jù)如下：1課程設(shè)計報告；2獨(dú)立工作能力及設(shè)計過程的表現(xiàn)；3答辯時回答問題情況。成績以五級分制

4、綜合評定分為優(yōu)、良、中、及格、不及格。學(xué)生姓名：李俊杰指導(dǎo)教師：程海燕2013年6月21日一、目的與要求1了解干擾的基本概念和形成原理；2分析干擾的主要來源及干擾分類；3結(jié)合實(shí)際情況，了解和掌握干擾的主要傳播途徑；4具體分析開關(guān)量輸入/輸出通道干擾形成的異同和輸入通道和輸出通道的抗干擾措施；5開關(guān)量i/o通道抗干擾可實(shí)現(xiàn)方案的設(shè)計。選擇開關(guān)量i/o通道的一個具體抗干擾方案，詳細(xì)解釋和分析抗干擾的方法、適用條件和選取原則。二、設(shè)計正文1開關(guān)量i/o通道的任務(wù)及作用：開關(guān)量輸入通道di的任務(wù)及作用：將現(xiàn)場的開關(guān)量信號或控制表盤中各種繼電器觸點(diǎn)信號，有選擇地輸給計算機(jī)。（1）定時記錄生產(chǎn)過程中某些設(shè)

5、備的狀態(tài)；（2）對生產(chǎn)過程中某些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行檢查，以便發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行處理。如有異常，則及時向主機(jī)發(fā)出請求信號，申請故障處理。開關(guān)量輸出通道do的任務(wù)及作用：產(chǎn)生開關(guān)量信號，用以操控生產(chǎn)過程中具有兩位狀態(tài)的設(shè)備。（1）直接操控現(xiàn)場具有兩位狀態(tài)的設(shè)備。當(dāng)被控制的這些設(shè)備需要較大電流或較高電壓才能操作時，則可通過中間繼電器或大功率的無觸點(diǎn)開關(guān)來實(shí)現(xiàn)；（2）實(shí)現(xiàn)報警及中斷請求任務(wù)。2干擾源的分析： 在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，干擾的來源錯綜復(fù)雜，干擾信號的大小，不但與外界條件如溫度、振動、沖擊以及電磁場有關(guān)，而且與計算機(jī)系統(tǒng)自身的連接、電源質(zhì)量以及軟件設(shè)置有關(guān)。因此在一個系統(tǒng)中，要完全消除干擾是很困難的，只能

6、盡量減小或降低干擾對系統(tǒng)的影響，以保證系統(tǒng)的正常工作。計算機(jī)控制系統(tǒng)所受到的干擾源分為內(nèi)部干擾和外部干擾。內(nèi)部干擾是指由于系統(tǒng)或設(shè)備內(nèi)在因素產(chǎn)生的干擾，主要有元器件的固有噪聲，分布電容、分布電感引起的耦合效應(yīng)，長線傳輸中波的反射，多點(diǎn)接地引起的電位差，寄生電容振蕩引起的干擾以及電源系統(tǒng)引入的干擾。外部干擾是指由于系統(tǒng)以外的因素造成的干擾，通常來自兩個方面，一是工作環(huán)境方面的因素，如大功率電氣設(shè)備、輸電線路產(chǎn)生的電磁場、無線電廣播或通信發(fā)射的無線電波、火花放電、弧光放電、輝光放電產(chǎn)生的干擾等。二是受自然界方面的干擾，如雷電、天體輻射電磁波、氣溫和濕度等氣象條件等因素引起的干擾。mcs-51系列及

7、其它高擋單片芯的i/o口線都具有一定的驅(qū)動能力,一些開關(guān)量控制信號可以直接跨接到計算機(jī)芯片引腳或總線上(如鍵盤開關(guān)、限位開關(guān)或轉(zhuǎn)速脈沖信號等),作為條件和狀態(tài)檢測環(huán)節(jié)。盡管開關(guān)量較模擬量信號要“干凈”得多，但干擾依然存在，并以隨機(jī)脈沖序列形式竄入電路，主要原因如下： 電源系統(tǒng)的干擾:我國電源噪聲干擾主要表現(xiàn)在過壓、欠壓、停電、浪涌以尖峰電壓等方面，容易形成開關(guān)量電平信號的浮動，使邏輯可靠性變差；而尖峰電壓竄入電路，耦合到輸入開關(guān)量上，會引起計算機(jī)檢測失誤。 信號傳輸線過長:任何電源及信號源電路都存在電阻和分布電容，是產(chǎn)生采樣信號干擾噪聲的主要因素，傳輸線越長，噪聲越大；系統(tǒng)主振頻率越高，傳輸噪

8、聲也越大。按照經(jīng)驗(yàn)公式計算，計算機(jī)主頻為1mhz、傳輸遠(yuǎn)于0.5m,或主頻為4mhz、傳輸遠(yuǎn)于0.3m時，都應(yīng)作為長線傳輸來考慮。 控制電路中存在繼電器元件:繼電器主要以對電流吸收、釋放為基本工作條件，工作電流比微機(jī)芯片工作電流要大得多。因此，當(dāng)繼電器動作時，必然在電路中產(chǎn)生一些干擾脈沖。這些干擾主要有二個特點(diǎn)：一是脈沖為一串振幅不等的序列脈沖，二是脈沖序列寬度有限（一般小于10ms）。如果在u1端脈沖耦合電壓超過1v，就會作為錯誤的檢測信號輸入給計算機(jī)。如印染廠中平網(wǎng)印花機(jī)的印花單元就是一種以開關(guān)量作為狀態(tài)輸入信號，以繼電器做為控制輸出信號的單片機(jī)控制系統(tǒng)，若不采取抑制干擾的措施，則很容易出

9、現(xiàn)誤動作。另外，控制系統(tǒng)附近大型電氣設(shè)備的啟動使用，也會產(chǎn)生類似的干擾現(xiàn)象。3干擾傳播的途徑：主要有“路”和“場”兩種形式。凡是通過電路形式作用于被干擾對象的，都屬于路的干擾；凡是通過電磁場的形式作用于被干擾對象的，都屬于場的干擾。干擾信號的傳播主要途徑如圖： 途徑為“路”的干擾：（1）通過泄露電阻的干擾：元器件的支架、接線柱、印刷電路板及電容介質(zhì)的絕緣不良，都會形成泄露電阻形式的干擾源，從而對有關(guān)電路造成干擾。當(dāng)干擾點(diǎn)發(fā)生在微弱信號測量設(shè)備的輸入端或者前級電路時，其影響就更為明顯。而且，被干擾點(diǎn)的等效阻抗越高，干擾造成的影響就越大。 （2）公共阻抗耦合干擾：是指有兩個或者兩個以上電路公用一個

10、阻抗，當(dāng)部分電路的電流流過公共阻抗時會產(chǎn)生壓降（電流大則更嚴(yán)重），這就會成為其他電路的干擾電壓。如圖，大功率部件將會給小功率部件帶來干擾。 （3）信號輸入/輸出回路引進(jìn)的干擾：信號的輸入回路是外部各種干擾以“路”的形式引進(jìn)系統(tǒng)的主要途徑之一。因?yàn)橄到y(tǒng)采集的信號多在環(huán)境干擾比較復(fù)雜的現(xiàn)場，所以容易受各種干擾的影響；信號的輸出，一般帶有驅(qū)動電路，不但功率大而且常常與一些電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連接，這些大功率設(shè)備的電磁干擾信號，最后會以“路”的形式，通過輸出回路反饋到系統(tǒng)內(nèi)部形成干擾。（4）經(jīng)電源回路引進(jìn)的干擾：交流電源線路在現(xiàn)場的分布，相當(dāng)于構(gòu)成了吸收各種干擾的網(wǎng)絡(luò)。它接收到的干擾，經(jīng)過電源引線進(jìn)入系統(tǒng)各

11、部件，造成干擾。最嚴(yán)重的是電壓突跳的干擾。 途徑為場的干擾：（1） 通過電場耦合的干擾：電場耦合就是電容性耦合。靜電耦合是電場通過電容耦合途徑竄入其它線路的。兩根并排的導(dǎo)線之間會構(gòu)成分布電容，如印制線路板上印制線路之間、變壓器繞線之間都會構(gòu)成分布電容。上圖給出兩根平行導(dǎo)線之間靜電耦合的示意電路，cl2是兩個導(dǎo)線之間的分布電容，c1g、c2g是導(dǎo)線對地的電容，r是導(dǎo)線2對地電阻。如果導(dǎo)線1上有信號u1存在，那么它就會成為導(dǎo)線2的干擾源，在導(dǎo)線2上產(chǎn)生干擾電壓un。顯然，干擾電壓un與干擾源u1、分布電容cl2、c2g的大小有關(guān)。（2） 通過磁場耦合的干擾：磁場耦合也就是互感性耦合?？臻g的磁場耦合

12、是通過導(dǎo)體間的互感耦合進(jìn)來的。在任何載流導(dǎo)體周圍空間中都會產(chǎn)生磁場，而交變磁場則對其周圍閉合電路產(chǎn)生感應(yīng)電勢。如設(shè)備內(nèi)部的線圈或變壓器的漏磁會引起干擾，還有普通的兩根導(dǎo)線平行架設(shè)時，也會產(chǎn)生磁場干擾，如下圖所示。如果導(dǎo)線1為承載著10kva、220v的交流輸電線，導(dǎo)線2為與之相距1米并平行走線10米的信號線，兩線之間的互感m會使信號線上感應(yīng)到的干擾電壓un高達(dá)幾十毫伏。如果導(dǎo)線2是連接熱電偶的信號線，那么這幾十毫伏的干擾噪聲足以淹沒熱電偶傳感器的有用信號。（3）通過輻射電磁場的耦合干擾：大功率的高頻用電設(shè)備，如電視發(fā)射臺、無線廣播電臺等，都是通過磁場耦合形成強(qiáng)的干擾源。各種長信號線、電源的配電

13、線都會在這種輻射磁場中感應(yīng)出干擾電動勢，隨信號線和電源線進(jìn)入系統(tǒng)，造成干擾。4i/o通道抗干擾的措施和方案：形成干擾的原因主要有干擾源、干擾途徑和干擾接收對象三方面因素，為消除干擾，就要從這三個方面采取措施。 干擾形成的原因 在數(shù)字量通道中，傳輸?shù)男盘柖季哂小伴_”或“關(guān)”兩種狀態(tài)的量，無論是機(jī)械還是電子開關(guān)，他們的狀態(tài)變化都是通過電信號的變化送給主機(jī)的。這些電信號所用的電源相對于主機(jī)電源一般瞬時功率是很大的，而且電壓等級不一，性能也不夠高，這樣將會給主機(jī)系統(tǒng)帶來較大的干擾。干擾沿i/o通道進(jìn)入計算機(jī)系統(tǒng)的主要原因是過程通道與主機(jī)之間存在公共地線，并且首當(dāng)其沖的是a/d和各種輸入裝置。因此，除了

14、要求i/o裝置具有很強(qiáng)的抗干擾能力外，還要設(shè)法削弱和斬斷來自公共地線的干擾，同時要保證信號回路暢通。（1）i/o通道的信號傳輸線路設(shè)計和接線施工中應(yīng)該采取以下措施： 高電平線和低電平線不要走同一電纜，也不要走同一插件，不得已時可以將高電平線和低電平線分立兩邊，中間留出備用線或地線； 待添加的隱藏文字內(nèi)容2 模擬信號與數(shù)字信號最好不要走同一根電纜； 信號線與電源線要分開，并盡量避免平行敷設(shè)。有條件的地方應(yīng)盡量使兩者正交。這種正交的接線可使線路間的雜散電容降至0，也可將電場耦合及磁場耦合形成的干擾電壓降至最小； 采用雙絞線（或帶屏蔽的雙線）或同軸電纜，可以大大減小電磁干擾。尤其是長距離信號傳輸時，

15、必須選用屏蔽線或屏蔽電纜，其屏蔽層都要接地，以抑制靜電感應(yīng)干擾。有條件的話，還可以采用不受電磁干擾的光導(dǎo)纖維； 不同類型的導(dǎo)線應(yīng)分別裝入不同的電纜管或電纜槽里，并盡量使其有最大可能的空間；信號線應(yīng)盡量靠近地線或者用地線包圍它； 采用信號隔離措施，如用變壓器耦合裝置或光電耦合裝置進(jìn)行隔離；變壓器耦合裝置又稱隔離放大器，通常由濾波、放大、增益調(diào)節(jié)、調(diào)制、隔離變壓器、解調(diào)、輸出級等部分組成，具有精度高、輸入失調(diào)電壓漂移低、寬頻帶、功耗低、隔離電源輸出，增益范圍可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)；光電耦合裝置用于數(shù)字信號或模擬信號的隔離，它的傳輸信號是單方向的，具有寄生反饋小、傳傳輸信號頻帶寬、體積小、耐沖擊、絕緣電壓高、抗

16、干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可有效地切斷計算機(jī)與信號通道的電氣聯(lián)系，從而切斷干擾引入傳輸線的通道（注意：在使用光電隔離技術(shù)時，應(yīng)特別注意各隔離部分要獨(dú)立供電，既要有獨(dú)立的地線和電源線，否則起不到隔離作用）。 變壓器隔離：隔離變壓器是最常用的隔離元件之一，用來阻斷干擾信號的傳導(dǎo)通路，并抑制干擾信號的強(qiáng)度。是利用變壓器把模擬信號電路與數(shù)字信號電路隔離開來，也就是把模擬地與數(shù)字地斷開，以使共模干擾電壓不成回路，從而抑制了共模干擾。原理圖如下： 變壓器隔離光電隔離： 光電隔離是利用光電耦合器完成信號的傳送，實(shí)現(xiàn)電路的隔離，如下圖所示。根據(jù)所用的器件及電路不同，通過光電耦合器可以實(shí)現(xiàn)模擬信號的隔離，也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字

17、量的隔離。注意：光電隔離前后兩部分電路應(yīng)分別采用兩組獨(dú)立的電源。光耦合器具有強(qiáng)抗干擾能力的原因：光耦合器的輸入阻抗很小，而干擾源內(nèi)阻很大，所以能分壓到光耦合器輸入端的噪聲很小。發(fā)光二極管在電流狀態(tài)下工作，而干擾雖有較高的電壓，但能量小，不能提供足夠的電流而被抑制掉。密封條件下工作，不受外界光的干擾。分布電容小而絕緣電阻大，回路一邊的干擾很難通過光耦合器饋送到另一邊去。當(dāng)用于模擬信號的隔離時，對光電耦合器的線性特性要求較高，而且一般要配以相應(yīng)的校正電路來保證信號的線性傳送?，F(xiàn)已有專門用于傳遞模擬信號的線性光電耦合器，例如b-b公司的iso100。由于光電耦合器具有可靠的開關(guān)特性，所以用它來實(shí)現(xiàn)數(shù)

18、字信號的隔離是目前光電隔離的主要形式。對模擬信號的隔離也可以通過v/f變換器將其變成不同頻率的數(shù)字信號，然后由光電耦合器傳送。 采用輸入濾波器，可以消除大部分干擾。如果干擾頻率比有用頻率高，則采用低通濾波器來抑制高頻串模干擾。反之，則采用高通濾波器。如果干擾頻率落在被測信號頻譜的附近，則采用帶通濾波器較為合適。一般情況下，干擾信號頻率均比被測信號頻率高，故采用采用輸入濾波器，可以消除大部分干擾。如果干擾頻率比有用頻率高，則采用低通濾波器來抑制高頻串模干擾。反之，則采用高通濾波器。如果干擾頻率落在被測信號頻譜的附近，則采用帶通濾波器較為合適。一般情況下，干擾信號頻率均比被測信號頻率高，故采用二級

19、阻容低通濾波網(wǎng)絡(luò)作為a/d的輸入濾波器； 當(dāng)干擾主要來自電磁感應(yīng)時，應(yīng)對被測信號盡可能早地進(jìn)行前置放大，從而達(dá)到提高回路信噪比的目的； 能早地完成a/d轉(zhuǎn)換，例如將a/d轉(zhuǎn)換放在智能變送器上完成，變送器與計算機(jī)劍客采用數(shù)字通信，以利用數(shù)字信號抗干擾性能強(qiáng)的特點(diǎn)； 浮地屏蔽。采用浮地輸入雙層屏蔽放大器來抑制共模干擾，如下圖所示。所謂浮地，就是利用屏蔽方法使信號的“模擬地”浮空，從而達(dá)到抑制共模干擾的目的。（2）i/o通道軟件抗干擾措施： 開關(guān)量(數(shù)字量)輸入抗干擾措施：對于開關(guān)量的輸入，為了確保信息準(zhǔn)確無誤，在軟件上可采取多次讀取的方法(至少讀兩次)，認(rèn)為無誤后再行輸入，如下圖所示： 多次讀入流

20、程圖 開關(guān)量(數(shù)字量)輸出抗干擾措施:當(dāng)計算機(jī)輸出開關(guān)量控制閘門、料斗等執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作時，為了防止這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)由于外界干擾而誤動作，比如已關(guān)的閘門、料斗可能中途打開；已開的閘門、料斗可能中途突然關(guān)閉。對于這些誤動作，可以在應(yīng)用程序中每隔一段時間發(fā)出一次輸出命令，不斷地關(guān)閉閘門或者開啟閘門。這樣，就可以較好地消除由于擾動而引起的誤動作(開或關(guān))。三、可實(shí)現(xiàn)方案數(shù)字濾波的設(shè)計：（一）數(shù)字濾波概述和一般方法 來自傳感器或者變送器的信號中，往往混雜了各種頻率的干擾信號。為了抑制這些干擾信號，通常在信號入口處用rc低通濾波器。rc濾波器能抑制高頻干擾信號，但對低頻干擾信號的濾波效果較差。而數(shù)字濾波器可以對

21、極低頻干擾信號進(jìn)行濾波，以彌補(bǔ)rc濾波器的不足。 所謂數(shù)字濾波，就是在計算機(jī)中用某種計算方法對輸入信號進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，減少干擾在信號中的比重，提高信號的真實(shí)性。這種濾波方法不需要增加硬設(shè)備，只需要根據(jù)預(yù)定的濾波算法編制相應(yīng)的程序即可達(dá)到信號濾波的目的。下面是常用的集中數(shù)字濾波方法：1限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）很多物理量的變化都存在一定的范圍。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，確定連續(xù)兩次采樣xi和xi-1允許的最大偏差值（設(shè)為a），如果xi與xi-1之差a，則本次采樣xi有效；如果xi與xi-1之差a，則本次采樣xi無效，放棄本次值，用前一次采樣值xi-1代替本次采樣值xi。 此方法的優(yōu)點(diǎn)是能有效克服因偶然因

22、素引起的脈沖干擾，但是卻無法抑制周期性的干擾，平滑度較差。2中位值濾波法中位值濾波法是連續(xù)采樣n次（一般取奇數(shù)），把n次采樣值xii=1-n按大小排列，形成有序數(shù)據(jù)xii=1-n，取中間值為本次有效值。此方法的優(yōu)點(diǎn)是能有效克服因偶然因素引起的波動干擾，對溫度、液位等變化緩慢的被測參數(shù)有良好的濾波效果，但對流量、速度等快速變化的參數(shù)的濾波效果較差。3算術(shù)平均濾波法算術(shù)平均濾波法就是對連續(xù)n個采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算，其算術(shù)表達(dá)式為式（3），當(dāng)n值較大時，信號平滑度較高，但靈敏度較低；當(dāng)n值較小時，信號平滑度較低，但靈敏度較高。算術(shù)平均濾波法適用于對一般具有隨機(jī)干擾的信號進(jìn)行濾波。但對于測量速度較慢

23、或要求數(shù)據(jù)計算速度較快的實(shí)時控制不適用。4滑動平均濾波法（又稱遞推平均濾波法）把連續(xù)取得的n個采樣值存入緩沖區(qū)，然后每得到一個新采樣值就存入這個緩沖區(qū)，同時將最早的采樣值去掉（先進(jìn)先出原則），對緩沖區(qū)中保留的n個采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算，得到新的濾波結(jié)果。該方法對周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度較高，適用于高頻振蕩的系統(tǒng)。缺點(diǎn)是靈敏度較低，對偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的抑制作用較差，不易消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差，不適用于脈沖干擾比較嚴(yán)重的場合，比較浪費(fèi)數(shù)據(jù)存儲器的空間。5其他濾波法在一些特殊場合還可能使用到一階滯后濾波法，加權(quán)遞推平均濾波法、中位值平均濾波法（又稱去極值平均濾波法）、限幅平

24、均濾波法、消抖濾波法、限幅消抖濾波法等多種濾波方法。（二）數(shù)字濾波器的性能要求 我們在進(jìn)行濾波器設(shè)計時，需要確定其性能指標(biāo)。濾波器按功能劃分可分為低通、高通、帶通、帶阻四種濾波器。一般來說，濾波器的性能要求往往以頻率響應(yīng)的幅度特性的允許誤差來表征。開關(guān)量輸入輸出一般以低通濾波器特性為主，頻率響應(yīng)有通帶、過渡帶及阻帶三個范圍。在通帶內(nèi)：1-ap|h(ej)|12-|c在阻帶中：|h(ej)|astst|c 低通濾波器頻率響應(yīng)幅度特性的容限圖其中c為通帶截止頻率,st為阻帶截止頻率，ap為通帶誤差,ast為阻帶誤差。（三）數(shù)字濾波算法的選擇原則：1首先要考慮主機(jī)（計算機(jī)、單片機(jī)等）的存儲量、運(yùn)算速

25、度、運(yùn)算能力以及實(shí)時性是否滿足實(shí)際測量要求。2針對主要干擾源選擇適當(dāng)?shù)臑V波算法。在實(shí)際工作環(huán)境中，會存在很多不同的干擾源，應(yīng)該分析查找對系統(tǒng)的測試準(zhǔn)確度影響最大的干擾，然后再選擇比較適應(yīng)這個主要干擾源的濾波算法。3綜合濾波算法的選用。如果測量系統(tǒng)的干擾比較復(fù)雜，對測量、控制結(jié)果影響比較嚴(yán)重，或者整體系統(tǒng)對測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和平滑度要求比較高，就可以將幾種濾波方法綜合使用，以獲得良好的效果。在實(shí)際測量過程中，各類數(shù)字采集系統(tǒng)所采用的測量原理不同，測量對象的物理性能也有所不同。數(shù)字濾波算法也有很多種。平均值濾波法適用于周期性干擾，中位值濾波法和限幅濾波法適用于偶然的脈沖干擾，慣性濾波法適用于高頻或低頻的干擾信號，加權(quán)平均值濾波法適用于純遲滯較大的被控對象。