第8章-計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)ppt課件(全)

1、第8章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)第一節(jié) 應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)第二節(jié) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法第三節(jié) 數(shù)字濾波第一節(jié) 應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)一、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件 軟件一般包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大部分。 系統(tǒng)軟件由開發(fā)商提供，它包括監(jiān)控管理程序，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和各種語(yǔ)言的翻譯程序，即匯編和編譯程序系統(tǒng)軟件。不需用戶自行設(shè)計(jì)，用戶只需了解它的應(yīng)用，將其作為一種工具進(jìn)行編程及開發(fā)。 應(yīng)用軟件則是面向生產(chǎn)過(guò)程控制，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合由用戶自行編制。這類程序面向不同的生產(chǎn)對(duì)象和控制要求，因此通用性差，必須由用戶自行開發(fā)及編寫。應(yīng)用程序的分類 1控制算法程序 控制算法程序主要實(shí)現(xiàn)控制規(guī)律的計(jì)算，產(chǎn)生控制量。常用的控

2、制算法有：數(shù)字PID控制算法、大林算法、Smith補(bǔ)償控制算法、最少拍控制算法、串級(jí)控制算法、前饋控制算法、解耦控制算法、模糊控制算法、最優(yōu)控制算法等2數(shù)據(jù)采集及處理程序 數(shù)據(jù)采集程序包括：用于檢查是可靠輸入數(shù)據(jù)還是故障數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)可靠性檢查程序、A/D轉(zhuǎn)換及采樣程序、用于濾除干擾造成的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)或不宜使用的數(shù)據(jù)的數(shù)字濾波程序、用于對(duì)檢測(cè)元件或變送器的非線性特性進(jìn)行補(bǔ)償?shù)木€性化處理程序等。3實(shí)時(shí)時(shí)鐘和中斷處理程序 實(shí)時(shí)時(shí)鐘是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一切與時(shí)間有關(guān)的控制過(guò)程運(yùn)行的基礎(chǔ)。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中有很多任務(wù)是按時(shí)間順序安排的，這些任務(wù)的觸發(fā)和撤消由系統(tǒng)時(shí)鐘來(lái)控制，不用操作者直接干預(yù)。 4過(guò)程管理程序 這

3、部分程序用于生產(chǎn)管理，主要包括：畫面顯示、變化趨勢(shì)分析、報(bào)警記錄、統(tǒng)計(jì)報(bào)表打印輸出等。1應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的幾個(gè)特點(diǎn)(1) 應(yīng)用程序與硬件系統(tǒng)的密切性。程序設(shè)計(jì)者必須熟悉整個(gè)系統(tǒng)才能編寫出高質(zhì)量的應(yīng)用程序。若系統(tǒng)硬件要作某些變動(dòng)，則相應(yīng)程序進(jìn)行修改，否則將不能滿足預(yù)定的要求。(2) 應(yīng)用程序具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。即要求在對(duì)象允許的時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制、計(jì)算和處理。二、應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)方法(3) 應(yīng)用程序具有較強(qiáng)的針對(duì)性。即每個(gè)應(yīng)用程序都是根據(jù)一個(gè)具體系統(tǒng)的要求來(lái)設(shè)計(jì)的。(4) 應(yīng)用程序要有一定的靈活性和通用性。即應(yīng)用程序能適應(yīng)不同系統(tǒng)要求。為此，可以采用模塊式結(jié)構(gòu)，盡量把公用的程序編寫成具有不同功能的子

4、程序。設(shè)計(jì)者的任務(wù)就是把這些具有一定功能的子程序(或中斷服務(wù)程序)進(jìn)行排列組合，使其成為一個(gè)能夠完成特定功能的應(yīng)用程序。(5) 應(yīng)用程序要有較高的可靠性。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較復(fù)雜，干擾源比較多，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅要考慮硬件抗干擾，還要充分考慮軟件抗干擾。為此，可設(shè)計(jì)一個(gè)診斷程序，使其對(duì)系統(tǒng)的硬件及軟件不斷進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤就及時(shí)處理。此外，為了提高系統(tǒng)軟件的可靠性，常常把調(diào)好的應(yīng)用程序固化在EPROM中。2應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)的基本步驟 (1)問(wèn)題定義； (2)程序設(shè)計(jì)； (3)匯編（或編譯）； (4)調(diào)試； (5)文件編制； (6)維護(hù)和再設(shè)計(jì) 3應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法（1）模塊化程序設(shè)計(jì)

5、 模塊化程序設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是把一個(gè)復(fù)雜的程序，分解為若干個(gè)功能模塊，每個(gè)模塊執(zhí)行單一的功能，并且具有單入口單出口結(jié)構(gòu)，在分別進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)、編程、查錯(cuò)和調(diào)試之后，最終裝配在一起，連接成完整的大程序。（2）結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)采用自頂向下逐步求精的設(shè)計(jì)方法和單入口單出口的控制結(jié)構(gòu)。在總體設(shè)計(jì)階段，采用自頂向下逐步求精的方法，可以把一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題的解法分解和細(xì)化成一個(gè)由許多模塊組成的軟件系統(tǒng)。在詳細(xì)設(shè)計(jì)或編程階段，采用自頂向下逐步求細(xì)的方法，可以把一個(gè)模塊的功能逐步分解細(xì)化為一系列具體的處理步驟或某種高級(jí)語(yǔ)言的語(yǔ)句。1控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的目的與原則 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)必須遵循如下原則：抽象

6、、細(xì)化、模塊化和信息隱藏。抽象。抽象對(duì)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化描述或規(guī)范說(shuō)明。細(xì)化。細(xì)化是軟件設(shè)計(jì)中一條重要的原則。當(dāng)對(duì)系統(tǒng)由頂向下進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，第一次可能將它根據(jù)功能細(xì)化為若干子系統(tǒng)。再次細(xì)化時(shí)，將每個(gè)子系統(tǒng)又可劃分為若干模塊，每一個(gè)模塊完成一個(gè)或一組確定的任務(wù)。模塊化。其中心思想是對(duì)較大的程序分而治之，使其每一部分都變得容易管理。 三、控制軟件的設(shè)計(jì)(4) 信息隱藏。其思路是：在相互獨(dú)立的模塊之間，只允許傳遞為了完成軟件功能所必需的信息，限制別的模塊范圍模塊內(nèi)部的其他細(xì)節(jié)和局部數(shù)據(jù)。信息隱藏的優(yōu)點(diǎn)是可以簡(jiǎn)化模塊接口，使軟件易于設(shè)計(jì)；尤為重要的是能夠在修改軟件過(guò)程中減少錯(cuò)誤在模塊間的傳播機(jī)會(huì)，使軟件易于維護(hù)

7、。 除了上面四個(gè)重要原則外，還有一致性、完整性和可驗(yàn)證性等。2. 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)內(nèi)容對(duì)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)?？刂栖浖▽?shí)時(shí)管理軟件、過(guò)程檢測(cè)及控制算法軟件兩大部分。實(shí)時(shí)管理軟件是對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行管理用的程序，相當(dāng)于整個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主程序。過(guò)程監(jiān)測(cè)及控制算法計(jì)算軟件主要包括：數(shù)據(jù)獲取與變換處理程序，如數(shù)據(jù)采樣、數(shù)字濾波、單位換算、數(shù)據(jù)合理性檢查、數(shù)據(jù)補(bǔ)償校正等；控制指令生成程序，如控制算法計(jì)算、系統(tǒng)狀態(tài)控制、控制指令輸出等；事故處理程序，如超限報(bào)警、故障處理等；信息管理程序，如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、輸出、打印、顯示以及文件管理等。實(shí)時(shí)管理軟件主要有以下功能：(1) 完成實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理，并向各分系統(tǒng)提供真實(shí)時(shí)

8、間依據(jù)，如使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以確定的時(shí)間周期重復(fù)進(jìn)行采樣、計(jì)算、輸出等。(2) 輸入/輸出信息管理，以完成數(shù)據(jù)的采集與輸出。(3) 中斷管理功能，實(shí)時(shí)程序必須有一個(gè)比較完善的中斷管理能力，以便分別處理不同的中斷請(qǐng)求。(4) 完成對(duì)各分系統(tǒng)程序（包括控制算法程序）運(yùn)行順序的管理，即進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。(5) 完成人-機(jī)聯(lián)系。(6) 設(shè)置系統(tǒng)的初始狀態(tài)。第二節(jié) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理 由于輸入通道元器件的非線性、特性漂移和環(huán)境電磁干擾等因素的存在，采集的數(shù)據(jù)中包含有噪聲信號(hào)，影響了數(shù)據(jù)的有效性，所以對(duì)采集的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行各種有效的預(yù)處理，如線性化或非線性補(bǔ)償、數(shù)字濾波、自校正等。 控制系統(tǒng)中有大量的數(shù)據(jù)，為了

9、提高控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，在應(yīng)用軟件中需要采取合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)形式和快速的數(shù)據(jù)查找技術(shù)等。 對(duì)于處理以后的數(shù)據(jù)，需要以人們易于接受的形式加以顯示、打印，包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、標(biāo)度變換等處理。 1、數(shù)據(jù)線性化處理 在數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)中，一般總希望系統(tǒng)的輸出和輸入呈簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，這樣當(dāng)用儀表來(lái)檢測(cè)和顯示系統(tǒng)中的某個(gè)物理量時(shí)，能得到均勻的刻度，不僅讀數(shù)看起來(lái)清楚方便，而且儀表在整個(gè)范圍內(nèi)靈敏度一致。 為了保證這些參數(shù)能有線性輸出，需要引入非線性補(bǔ)償，將輸出信號(hào)與被測(cè)物理量之間的非線性補(bǔ)償為線性關(guān)系，這種補(bǔ)償過(guò)程稱為線性化處理。一、數(shù)據(jù)線性化處理和非線性補(bǔ)償線性化處理的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)步驟 (1)用實(shí)驗(yàn)法測(cè)

10、量輸入輸出的非線性關(guān)系曲線y=f(x)。 (2)將測(cè)量得到的曲線進(jìn)行分段，選擇插值基點(diǎn)。分段方法要根據(jù)曲線的變化情況確定，使選取的基點(diǎn)更合理。分段方法主要有等距分段法和非等距分段法兩種。 (3)確定并計(jì)算出各插值點(diǎn)的xi、yi值及兩相鄰插值點(diǎn)間擬合直線段的斜率ki，并在程序中以數(shù)據(jù)表的形式存放。 (4)通過(guò)查表找出x所在的區(qū)間，取出該段直線的斜率ki和基點(diǎn)值xi、yi。(5)根據(jù)插值公式y(tǒng)=yi+ki(x-xi)，計(jì)算出x點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的y值。 等距分段法就是沿x軸等距離選取插值基點(diǎn)。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是使公式中的 為常數(shù)，從而使計(jì)算變得簡(jiǎn)單，并節(jié)省內(nèi)存。但該方法的缺點(diǎn)是，當(dāng)函數(shù)曲率和斜率變化較大時(shí)

11、，將會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。否則，必須把基點(diǎn)分得很細(xì)，這樣將占用更多的內(nèi)存，并使計(jì)算時(shí)間加長(zhǎng)。 非等距分段法的特點(diǎn)是，函數(shù)基點(diǎn)的分段不是等距離的，而是根據(jù)函數(shù)曲線的形狀及其變化曲率的大小來(lái)修正插值間的距離。曲率變化大的，插值間距取得小一點(diǎn)，反之可將插值間距取得相對(duì)大一點(diǎn)。2. 非線性補(bǔ)償(1) 線性插值法線性插值原理設(shè)某傳感器輸入信號(hào)X和輸出信號(hào)Y之間的關(guān)系如圖8.1所示。8.1 傳感器的輸出特性曲線 從圖8-1可以看出： （1）曲線斜率變化越小，替代直線越逼近特性曲線，則線性插值法帶來(lái)的誤差就越小。因此，線性插值法適用于斜率變化不大的特性曲線的線性化。（2）插值基點(diǎn)取得越多，替代直線越逼近實(shí)際的曲

12、線，插值計(jì)算的誤差就越小。因此，只要插值基點(diǎn)足夠多，就可以獲得足夠的精度。b) 線性插值的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)線性插值的步驟如下： 用實(shí)驗(yàn)法測(cè)出傳感器輸出特性曲線，應(yīng)盡可能保證該曲線的精確性。 選取插值點(diǎn)，將繪制好的曲線分段。 計(jì)算并存儲(chǔ)各相鄰插值點(diǎn)間逼近曲線的斜率 。 計(jì)算 。 讀出 所在區(qū)間的斜率 ，計(jì)算 。 計(jì)算輸出值 。圖8.2 線性插值法計(jì)算流程3. 線性插值法非線性補(bǔ)償實(shí)例 根據(jù)熱電偶的技術(shù)數(shù)據(jù)可以繪制出輸出電壓信號(hào)V和溫度T之間的特性曲線，假設(shè)熱電偶的輸出特性曲線如圖8-3所示。圖8.3 熱電偶輸出特性曲線由圖8.3可以看出，該熱電偶的輸出特性曲線斜率的變化不大，可以采用線性

13、插值法進(jìn)行非線性補(bǔ)償。選擇4個(gè)插值基點(diǎn)（V1，T1）、（V2，T2）、（V3，T3）、（V4，T4），然后寫出每段曲線的插值函數(shù)表達(dá)式。(2) 二次拋物線插值法 二次拋物線插值法就是通過(guò)特性曲線上三點(diǎn)做一條拋物線，用此拋物線替代特性曲線進(jìn)行參數(shù)計(jì)算。由于拋物線比直線能更好地逼近特性曲線，所以拋物線插值法能夠提高非線性補(bǔ)償?shù)木?。線性插值法和拋物線插值法補(bǔ)償精度比較如圖8.4所示。 圖8.4 線性插值法與拋物線插值法補(bǔ)償二 標(biāo)度變換 生產(chǎn)過(guò)程中的各種參數(shù)都有不同的量綱和數(shù)值變化范圍，這些參數(shù)經(jīng)傳感器和A/D轉(zhuǎn)換后得到一個(gè)數(shù)字量，該數(shù)字量?jī)H表示一個(gè)代表參數(shù)大小的數(shù)值，并不一定等于原來(lái)帶有物理量綱的

14、參數(shù)值，故需將其轉(zhuǎn)換成帶有物理量綱的數(shù)值后才能進(jìn)行顯示或打印輸出，這種轉(zhuǎn)換稱為標(biāo)度變換。 1線性參數(shù)的標(biāo)度變換 所謂線性參數(shù),是指參數(shù)值與A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果之間為線性關(guān)系，線性標(biāo)度變換是最常用的變換方法。變換公式如下：例8.1某溫度測(cè)量?jī)x表的量程為100900,利用8031和ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。在某一時(shí)刻計(jì)算機(jī)采樣并經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波后的數(shù)字量為0CDH，求此時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度值是多少？ 解：由上式可知，A0=100，Am=900，Nx=0CDH=(205)D，Nm=0FFH=(255)D，所以此時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為： 三、查表法 所謂查表法，就是把事先計(jì)算或測(cè)得的數(shù)據(jù)按一定順序編制成表格，查表程序的任務(wù)

15、就是根據(jù)被測(cè)參數(shù)的值或者中間結(jié)果，查出最終所需要的結(jié)果。 查表是一種非數(shù)值計(jì)算方法，利用這種方法可以完成數(shù)據(jù)補(bǔ)償、計(jì)算、轉(zhuǎn)換等各種工作，它具有回避復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算和無(wú)規(guī)則數(shù)學(xué)運(yùn)算等優(yōu)點(diǎn)。1. 順序查表法順序查表法的步驟如下：（1）設(shè)定表格的起始地址。（2）設(shè)定表格的長(zhǎng)度。（3）設(shè)定要搜索的關(guān)鍵字。（4）從表格的第一項(xiàng)開始，比較表格數(shù)據(jù)和關(guān)鍵字，進(jìn)行數(shù)據(jù)搜索。圖8.5 順序查表法程序流程圖順序查表法程序清單： SEARCH:MOVR0,TABLE；設(shè)定表格起始地址MOVR1,LENGTH；設(shè)定表格長(zhǎng)度 CLRFLAG；查找成功標(biāo)志位清零LOOP:MOVA,KEY；讀關(guān)鍵字XRLA,R0；比較JNZN

16、EXT；未查找到關(guān)鍵字，繼續(xù) SETBFLAG；查找到關(guān)鍵字，置位查找成功標(biāo)志位MOVA,R0；讀出關(guān)鍵字在表中的地址AJMPRETU；退出查找NEXT:INCR0；指向表格的下一個(gè)數(shù)據(jù)DJNZR1,LOOP；未檢索完全部數(shù)據(jù)，繼續(xù)RETU:RET；退出查找程序，子程序返回 2. 計(jì)算查表法 計(jì)算查表法適用于數(shù)據(jù)按一定的規(guī)律排列，并且搜索內(nèi)容和表格數(shù)據(jù)地址之間的關(guān)系能用公式表示的有序表格。 設(shè)計(jì)一巡回檢測(cè)報(bào)警裝置，要求能對(duì)16個(gè)通道輸入值進(jìn)行比較，當(dāng)某一通道輸入值超過(guò)該路的報(bào)警值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 通道值和報(bào)警值的存放地址之間的關(guān)系可用下面的公式表示：報(bào)警值存放地址=數(shù)據(jù)表格起始地址+通道值2

17、圖8.6 計(jì)算查表法順序流程圖設(shè)通道值（以16進(jìn)制表示）存放在CIRC單元中，查表后的上限報(bào)警值存放在UPPER單元中，下限報(bào)警值存放在LOWER單元中。CLRC；進(jìn)位標(biāo)志位清零 MOVDPTR,#TAB；設(shè)置數(shù)據(jù)表首址 MOVA,CIRC；讀檢測(cè)通道值 RLCA；檢測(cè)通道值乘2MOVCA,A+DPTR；讀上限值MOVUPPER,A；保存上限值INCDPTR MOVCA,A+DPTR；讀下限值MOVLOWER,A；保存下限值RETTAB:UPPER0，LOWER0，UPPER1，LOWER1，.，UPPER15，LOWER15 ；報(bào)警數(shù)據(jù)表3.折半查表法折半查表法也稱為二分查表法，它充分利用了

18、元素間的次序關(guān)系，采用分治策略。其基本思想是將N個(gè)元素分成個(gè)數(shù)大致相同的兩半，取aN/2與欲查找的X作比較，如果X=aN/2則找到X，算法終止。如果XaN/2，則我們只要在數(shù)組a的右半部繼續(xù)搜索X。 所謂數(shù)字濾波，就是在計(jì)算機(jī)中用某種計(jì)算方法對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理，以削弱或?yàn)V除干擾噪聲從而獲得真實(shí)信號(hào)的過(guò)程。這種濾波方法不需要硬件設(shè)備，只需根據(jù)預(yù)定的濾波算法編制相應(yīng)的程序即可達(dá)到目的，故實(shí)質(zhì)上是一種程序?yàn)V波。 數(shù)字濾波由于不涉及硬件設(shè)備，故可靠性高，穩(wěn)定性好而成本低，其濾波參數(shù)的修改也容易便于靈活使用，而且一種濾波子程序可以被多個(gè)通道所共用，數(shù)字濾波還可以對(duì)各種干擾信號(hào)，甚至極低頻率的信號(hào)進(jìn)

19、行濾波；其不足之處是占用CPU的機(jī)時(shí)。第三節(jié) 數(shù)字濾波1、程序判斷濾波 程序判斷濾波的方法，便是根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，確定出相鄰兩次采樣信號(hào)之間可能出現(xiàn)的最大偏差。若超過(guò)此偏差值，則表明該輸入信號(hào)是干擾信號(hào)，應(yīng)該去掉；如小于此偏差值，可將信號(hào)作為本次采樣值。 (1) 限幅濾波根據(jù)對(duì)象的特點(diǎn)和系統(tǒng)的精度，對(duì)采樣數(shù)據(jù)的正常范圍事先作一個(gè)估計(jì)。若某次采樣受到強(qiáng)烈的干擾，使數(shù)據(jù)明顯超出正常范圍，就應(yīng)該將其剔除。圖8.7 限幅濾波程序流程圖圖8.7 限幅濾波程序流程圖（2）限速濾波 限速濾波作法是把兩次相鄰的采樣值相減，求出其增量(以絕對(duì)值表示)，再與兩次采樣允許的最大差值（由被控對(duì)象的實(shí)際情況決定） 進(jìn)行比較

20、。若小于或等于 ，則取本次采樣值；若大于 ，則仍取上次采樣值作為本次采樣值，即 ，則 ， 取本次采樣值； ，則 ，取上次采樣值。 其中， 是第k次采樣值； 是第(k-1)次采樣值； 是相鄰兩次采樣值可能的最大偏差，其大小取決于采樣周期T及Y值的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。2. 中值濾波 所謂中值濾波法就是對(duì)某一被測(cè)參數(shù)連續(xù)采樣n次（n一般取奇數(shù)），然后把n次采樣值按順序排列，取其中間值作為本次采樣值。 中值濾波對(duì)于去掉偶然因素引起的波動(dòng)或采樣器不穩(wěn)定而造成的誤差所引起的脈動(dòng)干擾比較有效。若變量變化比較緩慢，采用中值濾波效果比較好，但對(duì)快速變化的參數(shù)，如流量，則不宜采用。在中值濾波中，n值不宜太大，一般取35即可

21、；否則濾波效果反而不好，而且總的采樣控制時(shí)間將增大，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性差。圖8.8中值濾波程序的流程框圖 3、算術(shù)平均值濾波 這種方法就是在一個(gè)采樣期內(nèi)，對(duì)信號(hào)x的N次測(cè)量值進(jìn)行算術(shù)平均，作為時(shí)刻k的輸出，即 其中N為采樣次數(shù)，xi為第i次的采樣值。顯然，N越大，平滑度越高，但是靈敏度越低。 算術(shù)平均值法適用于一般的具有隨機(jī)干擾信號(hào)的濾波。它特別適合于信號(hào)本身在某一數(shù)值范圍附近作上下波動(dòng)的情況，如流量、液位等信號(hào)的測(cè)量。 圖8.9 算術(shù)平均濾波程序流程4、 加權(quán)平均值濾波在一個(gè)采樣周期中，對(duì)信號(hào)y連續(xù)進(jìn)行m次采樣，并對(duì)其取算術(shù)平均值，作為本采樣周期內(nèi)的濾波器輸出。還可以在平均算法中給各次采樣值不同的

22、權(quán)重系數(shù)，此時(shí)濾波算法為： 滿足通常取 下限公式(8-7) 上限公式(8-8)5. 眾數(shù)濾波 眾數(shù)是數(shù)理統(tǒng)計(jì)中常用的一種數(shù)據(jù)處理辦法，它要求對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以前由于計(jì)算機(jī)的采樣速度和計(jì)算機(jī)速度較慢，處理周期較長(zhǎng)，所以一直沒有采用，隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的提高及高速采集模塊的采用，現(xiàn)在處理周期已縮短到1s以內(nèi)，由于眾數(shù)濾波的數(shù)據(jù)代表性較其它處理方法更強(qiáng)，所以逐步被采用。眾數(shù)濾波算法的原理是在采樣序列 中找出其最大值 和最小值 ，再在區(qū)間 ， 上平均分為m組（5 - 10組），組間距為L(zhǎng)=（ - ）/ m，第1組的區(qū)間為 ， +L，第2組的區(qū)間為 +L， +2 L，第3組的區(qū)間為 +2 L， +3 L，第m組區(qū)間為 +（m - 1） L， 確定完分組后，對(duì)序列Ti統(tǒng)計(jì)各組區(qū)間內(nèi)數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，形成統(tǒng)計(jì)序列 ，查找其最大的值即眾數(shù)組序號(hào)k6. 慣性濾波 對(duì)于慢速隨機(jī)變化的參數(shù)，采用在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)采樣求平均值的方法，其濾波效果不夠好，在這種情況下，通常采用動(dòng)態(tài)濾波方法，如一階滯后濾波法，其表