智能儀表課件

第5章信號處理技術(shù)及其應(yīng)用5.1硬件故障的自檢5.2測量誤差的自動校正5.3標(biāo)度變換5.4量程自動轉(zhuǎn)換5.5非線性校正5.6PID控制智能儀器的主要特征是以微處理器為核心進(jìn)行工作，因而智能儀器具有強(qiáng)大的控制和數(shù)據(jù)處理功能，使測量儀器在實(shí)現(xiàn)自動化，改善性能，增強(qiáng)功能以及提高精度和可靠性方面發(fā)生了較大的變革。本章討論一般智能儀器都具有的典型處理功能。

智能儀器的這些功能是通過執(zhí)行某種專門程序所規(guī)定的測量算法來實(shí)現(xiàn)的。所謂算法即計(jì)算方法，它是為了使計(jì)算機(jī)獲得某種特定的計(jì)算結(jié)果而制定的一套詳細(xì)的計(jì)算方法和步驟，一般表現(xiàn)為數(shù)學(xué)公式或操作流程。測量算法則是指直接與測量技術(shù)有關(guān)的算法。5.1硬件故障的自檢

所謂自檢就是利用事先編制好的檢測程序?qū)x器的主要部件進(jìn)行自動檢測，并對故障進(jìn)行定位。自檢功能給智能儀器的使用和維修帶來很大的方便。

5.1.1自檢方式（1）開機(jī)自檢。開機(jī)自檢在儀器電源接通或復(fù)位之后進(jìn)行。自檢中如果沒發(fā)現(xiàn)問題，就自動進(jìn)入測量程序，如果發(fā)現(xiàn)問題，則及時(shí)報(bào)警，以避免儀器帶病工作。開機(jī)自檢是對儀器正式投入運(yùn)行之前所進(jìn)行的全面檢查。（2）周期性自檢。周期性自檢是指在儀器運(yùn)行過程中，間斷插入的自檢操作，這種自檢方式可以保證儀器在使用過程中一直處于正常狀態(tài)。周期性自檢不影響儀器的正常工作，因而只有當(dāng)出現(xiàn)故障給予報(bào)警時(shí)，用戶才會覺察。（3）鍵控自檢。有些儀器在面板上設(shè)有“自檢”按鍵，當(dāng)用戶對儀器的可信度發(fā)出懷疑時(shí)，便通過該鍵來啟動一次自檢過程。5.1.1自檢方式自檢過程中，如果檢測儀器出現(xiàn)某些故障，應(yīng)該以適當(dāng)?shù)男问桨l(fā)出指示。智能儀器一般都借用本身的顯示器，以文字或數(shù)字的形式顯示“出錯(cuò)代碼”，出錯(cuò)代碼通常以“ErrorX”字樣表示，其中“X”為故障代號，操作人員根據(jù)“出錯(cuò)代碼”，查閱儀器手冊便可確定故障內(nèi)容。儀器除了給出故障代號之外，往往還給出指示燈的閃爍或者音響報(bào)警信號，以提醒操作人員注意。一般來說，自檢內(nèi)容包括ROM、RAM、總線、顯示器、鍵盤以及測量電路等部件的檢測。儀器能夠進(jìn)行自檢的項(xiàng)目越多，使用和維修就越方便，但相應(yīng)的硬件和軟件也越復(fù)雜。四、顯示與鍵盤的檢測智能儀器顯示器、鍵盤的檢測往往采用與操作者合作的方式進(jìn)行。檢測程序的內(nèi)容為：先進(jìn)行一系列預(yù)定的操作，然后操作者對這些操作的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)收，如果結(jié)果與預(yù)先的設(shè)定一致，就認(rèn)為功能正常，否則，應(yīng)對有關(guān)通道進(jìn)行檢修。鍵盤檢測的方法是：CPU每取得一個(gè)按鍵閉合的信號，就反饋一個(gè)信息。如果按下某單個(gè)按鍵后無反饋信息，往往是該鍵接觸不良，如果按某一排鍵均無反饋信號，則一定與對應(yīng)的電路或掃描信號有關(guān)。5.1.2自檢算法四、顯示與鍵盤的檢測顯示器的檢測一般有兩種方式：第一種方式是：讓顯示器全部發(fā)亮，即顯示出888……，當(dāng)顯示表明顯示器各發(fā)光段均能正常發(fā)光時(shí)，操作人員只要按任意鍵，顯示器應(yīng)全部熄滅片刻，然后脫離自檢方式進(jìn)入其他操作。第二種方式是：讓顯示器顯示某些特征字，幾秒鐘后自動進(jìn)入其他操作。

5.1.2自檢算法上述各自檢項(xiàng)目一般應(yīng)分別編成子程序，以便需要時(shí)調(diào)用。設(shè)各段子程序的入口地址為TSTi（I=0，1，2…），對應(yīng)的故障代號為TNUM（0，1，2…）。編程時(shí)，由序號通過表所示的測試指針表（TSTPT）來尋找某一項(xiàng)自檢子程序入口，若檢測有故障發(fā)生，便顯示其故障代號TNUM。

5.1.3自檢軟件

表5-2測試指針表測試指針入口地址故障代號偏移量TST00TST11TSTPTTST22偏移=TNUMTST33…………一個(gè)典型的含有自檢在內(nèi)的智能儀器程序流程圖

5.2測量誤差的自動校正5.2.1系統(tǒng)誤差的自動校正5.2.2隨機(jī)誤差的自動校正5.2.3粗大誤差的自動校正自校零技術(shù)又稱零位補(bǔ)償，是用來消除最常見的恒定或慢速變化的系統(tǒng)誤差的方法。如前所述，待測信號從傳感器到送入微處理器要經(jīng)過一系列的電路，由于實(shí)際電路中不可避免的一些原因，如接觸電勢、偏置電流、環(huán)境溫度等，使得輸出信號的零位與輸入信號的零位不一致帶來測量的誤差。這種現(xiàn)象引起的變化十分緩慢，在測量的時(shí)間段內(nèi)認(rèn)為是恒定不變的，因此可以通過軟件進(jìn)行校零。5.2.1系統(tǒng)誤差的自動校正

智能儀器校零的硬件電路

5.2.1系統(tǒng)誤差的自動校正儀器零點(diǎn)漂移的大小以及零點(diǎn)是否穩(wěn)定是造成零點(diǎn)誤差的主要來源之一。消除這種影響最直接的方法是選擇優(yōu)質(zhì)輸入放大器和A／D轉(zhuǎn)換器，但這種方法代價(jià)高，而且也是有限度的。智能儀器的自動零點(diǎn)調(diào)整功能，可以較好地解決這個(gè)問題。接著微處理器通過輸出口控制繼電器釋放，使儀器輸入端接被測信號，此時(shí)的測量值Uox應(yīng)是實(shí)際的測量值與Uos之和。最后微處理器做一次減法運(yùn)算，使Ux=Uox-Uos，并將此差值作為本次測量結(jié)果加以顯示。很顯然，上述測量過程能有效地消除硬件電路零點(diǎn)漂移對測量結(jié)果的影響。首先控制繼電器吸合使儀器輸入端接地，啟動一次測量并將測量值存入RAM中。此值便是儀器衰減器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器等模擬部件所產(chǎn)生的零點(diǎn)偏移值Uos。5.2.2隨機(jī)誤差的自動校正隨機(jī)誤差是測量中不可避免的，一般的儀器、儀表無法克服隨機(jī)測量誤差。智能儀器卻可以利用微機(jī)控制測量速度快的優(yōu)勢，通過用軟件進(jìn)行多次測量求平均值的方法來減小隨機(jī)誤差，這就是所謂的平滑濾波技術(shù)。智能儀器中常用的克服隨機(jī)誤差的濾波方法有以下幾種。算術(shù)平均濾波法滑動平均濾波法加權(quán)滑動平均濾波法中值濾波法算術(shù)平均濾波法克服隨機(jī)誤差最簡單的方法是通過在同樣條件下多次測量求平均值，統(tǒng)計(jì)理論給出：當(dāng)測量次數(shù)n→∞，有x→真值，測量誤差→0。設(shè)對同一個(gè)待測量進(jìn)行了n次測量，（扣除了系統(tǒng)誤差后的）測量值為x1、x2、…、xn，則有：￣

x=1/n[∑xi]

算術(shù)平均濾波效果主要取決于采樣次數(shù)，采樣次數(shù)越多，濾波效果越好，但測量的速度降低了。因此，這種方法只適用于測量慢速變化的信號。例如，一個(gè)測量系統(tǒng)每秒可以完成10次測量，即測量一次需要0.1s（包括A/D轉(zhuǎn)換等時(shí)間），如果要求每秒更新一次測量數(shù)據(jù)，顯然可以取n＝10，較好地克服了隨機(jī)干擾。如果待測量1s內(nèi)會發(fā)生變化，要求每秒測量5次，則n＝2，這種濾波方法就不太適用了?；瑒悠骄鶠V波法

滑動平均濾波法是把n個(gè)測量數(shù)據(jù)看成是一個(gè)隊(duì)列，隊(duì)列的長度固定為n，每進(jìn)行一次新的測量，就把測量結(jié)果放入隊(duì)尾，并去掉隊(duì)列前的一個(gè)數(shù)據(jù)。這樣在隊(duì)列中始終有N個(gè)數(shù)據(jù)，對這n個(gè)數(shù)據(jù)求算術(shù)平均值，得到的數(shù)據(jù)也可以較有效地減小隨機(jī)誤差。這種方法可以適用于測量待測量在逐漸變化的情況。在滑動平均濾波中n的選取十分重要，n選得大，濾波效果好，但實(shí)時(shí)響應(yīng)速度減慢，或者說儀器的反應(yīng)不靈敏。n取得小，濾波的效果不顯著，一般要根據(jù)參數(shù)變化的速度進(jìn)行選取。通常，流量的測量用n＝12，壓力測量取n＝4。加權(quán)滑動平均濾波法滑動平均濾波法中，n越大，則輸出信號的滯后越嚴(yán)重，為此可采用加權(quán)滑動平均法。這是滑動平均法的一種改進(jìn)，即對不同時(shí)刻的測量數(shù)據(jù)加以不同的權(quán)重系數(shù)。通常越接近當(dāng)前時(shí)刻的數(shù)據(jù)，權(quán)重系數(shù)越大，以提高系統(tǒng)對當(dāng)前采樣值的靈敏度。中值濾波法

中值濾波法的基本思想是連續(xù)測量三次并儲存三次的測量值x1、x2、x3，比較3個(gè)采樣值的大小，將中間的測量值作為有效的測量值，其算法是：如果x1＞x2＞x3，則取x2作為本次測量有效值儲存，其他兩個(gè)值丟掉。這種方法可以有效地克服因偶然因素引起的波動或采樣器不穩(wěn)定引起的脈沖干擾，對溫度、液面等變化緩慢的控制參數(shù)采用中值濾波法可以收到較好的效果。5.2.3粗大誤差的自動校正在智能儀器中可以確定一些準(zhǔn)則，使智能儀器在測量過程中自動剔除粗大誤差，提高儀器的測量精度。限幅濾波算法限幅濾波法是根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)判斷待測量的最大可能變化范圍e，如果兩個(gè)連續(xù)測量值的差超過了這個(gè)范圍，就剔除后一測量值，算法為：測量并儲存第一個(gè)測量值x1，從第二個(gè)測量值x2開始判斷：│x2－x1│＜e是否成立，成立，x2為有效數(shù)據(jù)，儲存，下次測量值x3與x2比較。若不成立，不儲存，下次測量值x3與x1比較。依次類推。這種方法編程比較容易，響應(yīng)速度也比較快，關(guān)鍵在變化幅度范圍比較難以確定。為了方便操作者，顯示類儀器、儀表通常顯示實(shí)際測量值。例如測量壓力，無論采用什么原理，最終在儀表上必須顯示壓力值。非智能儀器、儀表是通過硬件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再用指針偏轉(zhuǎn)或數(shù)字來顯示。例如，測量溫度時(shí)常采用熱電偶或熱電阻作為敏感元件，設(shè)測量的范圍為0～1000℃，若采用鉑銠-鉑S熱電偶，則其輸出的熱電勢為0～16.716mV，經(jīng)放大后對應(yīng)為0～5V直流電壓，用以驅(qū)動儀表指針，顯示溫度值，或者再經(jīng)A/D變換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，顯示數(shù)字值。顯然同樣的數(shù)字量所代表的物理量及其值是不同的。5.3標(biāo)度變換

通常采用一定的處理技術(shù)將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成具有不同量綱的相應(yīng)物理量的值，這一技術(shù)被稱為標(biāo)度變換。如下圖所示顯示了傳統(tǒng)模擬式儀器、儀表以及數(shù)字式儀器、儀表的結(jié)構(gòu)框圖。傳統(tǒng)顯示儀器、儀表結(jié)構(gòu)框圖

智能儀器的結(jié)構(gòu)框圖

5.3.1線性參數(shù)標(biāo)度變換線性參數(shù)標(biāo)度變換是最常用的標(biāo)度變換方法，其前提條件是被測參數(shù)值與A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果為線性關(guān)系。線性標(biāo)度變換的公式為：

在很多測量系統(tǒng)中，儀表下限值A(chǔ)0＝0，此時(shí)，對應(yīng)的N0＝0，式（6-16）可進(jìn)一步簡化為式（6-15）為線性標(biāo)度變換的通用公式，其中，Am，A0，Nm，N0對于某一固定的被測參數(shù)來說都是常數(shù)，不同的參數(shù)有著不同的值。為了使程序設(shè)計(jì)簡單，一般把一次測量儀表的下限A0所對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換值置為0，也即N0＝0。這樣式（6-15）可寫成【例】某壓力測量儀表的量程為400Pa～1200Pa，采用8位A/D轉(zhuǎn)換器，設(shè)某采樣周期計(jì)算機(jī)中經(jīng)采樣及數(shù)字濾波后的數(shù)字量為ABH，求此時(shí)的壓力值。

解：根據(jù)題意，已知A0＝400Pa，Am＝1200Pa，Nx＝ABH＝171D，選Nm＝FFH＝255D，N0＝0，所以采用公式（6-16），則5.3.2非線性參數(shù)標(biāo)度變換一般而言，非線性參數(shù)的變化規(guī)律各不相同，故標(biāo)度變換公式亦需根據(jù)各自的具體情況建立。1.公式變換法例如，在流量測量中，流量與差壓間的關(guān)系式為可見，流體的流量與被測流體流過節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的壓力差的平方根成正比，于是得到測量流量時(shí)的標(biāo)度變換公式為對于流量儀表，一般下限皆為0，即Q0＝0，所以，式（6-22）可簡化為

2.其他標(biāo)度變換法許多非線性傳感器并不像上面講的流量傳感器那樣，可以寫出一個(gè)簡單的公式；或者雖然能夠?qū)懗龉?，但?jì)算相當(dāng)困難。這時(shí)可采用多項(xiàng)式插值法，也可以用線性插值法或查表法進(jìn)行標(biāo)度變換。5.4量程自動轉(zhuǎn)換智能儀器對同一種測量參數(shù)，如電壓、溫度等，常常有很寬的測量范圍并能根據(jù)被測量的大小自動選擇適當(dāng)?shù)牧砍?，以保證測量值有足夠的分辨率和準(zhǔn)確值。這種由計(jì)算機(jī)軟件算法判斷并控制系統(tǒng)選擇適當(dāng)量程進(jìn)行測量的技術(shù)就是量程自動轉(zhuǎn)換。

量程自動轉(zhuǎn)換技術(shù)由三部分組成：硬件結(jié)構(gòu)、軟件設(shè)計(jì)及保護(hù)電路。1．硬件結(jié)構(gòu)硬件是實(shí)現(xiàn)量程自動轉(zhuǎn)換的保證，方法有多種，最常用的是用程控放大器。它通過微機(jī)控制改變放大器的放大倍數(shù)，程控放大器可以用集成的，如下圖所示。微機(jī)通過改變A0A1的組合從而改變程控放大器的放大倍數(shù);也可以根據(jù)要求用電子模擬開關(guān)加運(yùn)算放大器構(gòu)成;還有采用數(shù)字電位器和儀表放大器組成高精度、多擋位、低成本的程控放大器等。

量程自動轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)圖

2．軟件設(shè)計(jì)量程自動轉(zhuǎn)換軟件設(shè)計(jì)的基本思想是與人的一般操作習(xí)慣相符。在不知待測量大小的情況下，選擇最大量程進(jìn)行測量，測出的值若大于上一擋的量程，輸出或儲存測量值，反之應(yīng)把測量值與各量程的范圍進(jìn)行比較，選擇最合適的量程，再進(jìn)行測量。在量程自動轉(zhuǎn)換過程中還包括測量值顯示的切換，若采用LED或LCD數(shù)碼管顯示時(shí)，一般是移動小數(shù)點(diǎn)來增大量程。3．保護(hù)電路有自動量程轉(zhuǎn)換功能的智能儀器必須具有過載功能，其最大過載可達(dá)儀器的最低量程和最高量程之比。例如有一電壓表，其量程為20mV、200mV、2V和20V，則有可能在20mV的量程下輸入達(dá)到20V，這時(shí)電壓表應(yīng)有過載保護(hù)，并能迅速自動量程轉(zhuǎn)換。集成程控放大器往往自帶保護(hù)電路；如果用分立元件組成程控放大器時(shí)，則要對運(yùn)算放大器進(jìn)行輸入過壓保護(hù)。5.5非線性校正一般總希望傳感器或儀器、儀表的輸入/輸出特性是線性的，即輸出量與輸入量符合直線方程：y＝kx＋b，其中，k為常數(shù)。這樣在傳感器的測量范圍內(nèi)輸出與輸入的關(guān)系可以用一根直線來描述，實(shí)際中也有很多傳感器在一定范圍內(nèi)輸入、輸出是符合線性關(guān)系的。如硅PN結(jié)測溫傳感器的輸入/輸出特性如圖6.6所示，在0～200℃范圍內(nèi)，輸出電壓與溫度成線性關(guān)系：PN結(jié)的U-t特性曲線

但實(shí)際應(yīng)用中的傳感器大部分都是非線性的，傳感器的“線性化”處理是通過在傳感器后面接上校正處理電路。在模擬儀器中有些校正處理電路是相當(dāng)復(fù)雜的，而且要實(shí)現(xiàn)很好的線性度也是相當(dāng)困難的，這樣就影響了傳感器以及傳統(tǒng)儀器、儀表精度的提高。在智能儀器中，有些傳感器可以不再加校正處理電路，而是通過軟件設(shè)計(jì)，用校正函數(shù)來克服傳感器的非線性特性帶來的誤差，其原理圖如下圖所示。而且對采集通道（放大電路，A/D轉(zhuǎn)換）帶來的非線性因素也可以有效地加以處理，提高了儀器、儀表的精度。智能儀器中非線性校正原理框圖

實(shí)現(xiàn)非線性校正的方法有多種，常用有以下幾種。

1．校正函數(shù)法

如果傳感器的輸出雖然是非線性的，但卻有一定的函數(shù)規(guī)律，則采用校正函數(shù)法是最方便的，如上圖所示，直接求出校正函數(shù)的公式，用軟件進(jìn)行計(jì)算處理，使得輸出量Z與被測量x成線性關(guān)系。

【例6.2】某熱敏電阻的電阻值與溫度之間的關(guān)系為：

RT＝a·R25式中，RT為熱敏電阻在溫度T時(shí)的電阻值，R25℃為熱敏電阻在T＝298.15K（即t＝25℃）時(shí)的電阻值。a、β為常數(shù)，在0～50℃范圍內(nèi)有a＝1.44×10－6，β

＝4016K（K為絕對溫度溫標(biāo)，絕對溫度T與攝氏度t的關(guān)系為T＝273.15＋t）。如果用恒流源給熱敏電阻供電，則熱敏電阻兩端的電壓為：

式中，Is為恒流源電流，是常數(shù)。通過測量熱敏電阻兩端的電壓UT并進(jìn)行放大，A/D轉(zhuǎn)換，假設(shè)這些環(huán)節(jié)都是線性的，可以得到：Y＝kUT＝kIsRT＝kIsa·R25

讀入Y就可以求出溫度T，但電壓與溫度之間是非線性的關(guān)系，所以讀入Y值以后，通過校正函數(shù)：就可以直接求出溫度T值。校正函數(shù)法理論上簡單，有些公式的處理有現(xiàn)成的程序，執(zhí)行也比較快，但實(shí)際應(yīng)用中很多傳感器的輸入/輸出特性很難用解析式表示出來，也無法找到可以用公式表示的校正函數(shù)。還有些傳感器的輸入/輸出特性雖可以用解析式表示出來，但計(jì)算太復(fù)雜，影響測量速度，這時(shí)要考慮采用其他方法。2．查表法查表法是將事先計(jì)算好或測量出的校正值按一定順序存放在內(nèi)存中，形成一個(gè)表，根據(jù)其測量輸入值Y直接查出Z，通常連標(biāo)度轉(zhuǎn)換都可以一起完成。表的設(shè)計(jì)一般有直接查表法和間接查表法兩種。（1）直接查表法：以Y（二進(jìn)制數(shù)）為地址，Z為表格內(nèi)容，這種表適用于Y值有限且順序排列的情況。如用8位的A/D轉(zhuǎn)換，Y最多只有256個(gè)值，所以只要256個(gè)字節(jié)（或字）的內(nèi)容儲存表格，然后按順序進(jìn)行查表，讀取Z。最常用的如根據(jù)二進(jìn)制數(shù)查出其BCD碼顯示值，因?yàn)轱@示值與二進(jìn)制數(shù)之間不存在可以用公式表示的換算關(guān)系，所以一般都通過列表查詢。按地址查表流程圖

Y的變化范圍很大，而Z的變化范圍有限，但Y與Z仍一一對應(yīng)。這時(shí)可以把Z作為地址，Y作為內(nèi)容，相應(yīng)的查表法有順序查表、對分法查表等?！纠客ㄟ^逐點(diǎn)測量得到某傳感器的輸出電壓信號y與待測壓力信號x之間滿足如表所示的非線性關(guān)系，試畫出：用查表法求取壓力值的流程圖。解：因?yàn)閅是y的放大轉(zhuǎn)換值，是不連續(xù)的，顯然只能把測量值Y作為內(nèi)容，這時(shí)的查表可采用順序查表法，順序查表流程圖如圖所示。從表首地址開始取值與Y進(jìn)行比較，其對應(yīng)的壓力值Z＝1，若相符，就得知測出的壓力值，若不相符，則取表中下一個(gè)地址中的值，同時(shí)壓力值加1。若到最后也未找到相符合的值，則用某一不可能出現(xiàn)的值存入，此例中用“－1”。這樣執(zhí)行完查表程序，就查出了壓力值。

如果表中的內(nèi)容很多且表格中的內(nèi)容是單向遞增或遞減時(shí)，可采用對分法查表。例如12位A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)表要占用4KB的內(nèi)存，如果采用順序查表法且測量值在表格的后部時(shí)，按圖6.9查表比較慢，這時(shí)可用對分法，設(shè)為遞增表，取表格中間值與Y比較，若小于Y，則在表的后一半中，再對分。依次類推，可以很快查到測量值的位置。

（2）間接查表法。對于Y與Z都不是順序排列的情況，可以結(jié)合這兩種表的設(shè)計(jì)，根據(jù)測量值Y求出編號N，再根據(jù)N求出Z。在非線性校正方法中，查表法最簡單，準(zhǔn)確度也最高，但是需要把大量的數(shù)據(jù)制成表格并存入計(jì)算機(jī)中，因此要占用較多的內(nèi)存。如8位A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)要占用256個(gè)字節(jié)，12位A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)要占用4KB的內(nèi)存。若是單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)，當(dāng)傳感器較多時(shí)，內(nèi)存是需要考慮的。在PC構(gòu)成的系統(tǒng)中，則不必考慮內(nèi)存。但另一個(gè)要考慮的問題是查表法必須針對每一個(gè)傳感器進(jìn)行校正，當(dāng)智能儀器因故更換檢測傳感器時(shí)，可能需要重新校正、修訂表格。3．插值法因?yàn)椴楸矸ㄒ加锰嗟膬?nèi)存，且對一些連續(xù)變化量的測量要儲存所有的數(shù)據(jù)也是不現(xiàn)實(shí)的，所以工業(yè)上還經(jīng)常采用插值法來代替單純的查表法。插值法有多種，這里僅以線性插值法為例加以說明。線性插值法實(shí)質(zhì)是將函數(shù)分段用直線取代，如圖所示用n＝10段斜率不同的直線去取代這條非線性曲線。當(dāng)實(shí)測值Y介于兩個(gè)分段點(diǎn)值Yi和Yi+1之間時(shí)，取出Zi和Zi+1，然后按公式求出Z：Z＝Zi＋Mi（Y－Yi）

線性插值法示意圖

式中，Mi是第i段直線的斜率，有：可以把每段的Zi、Yi、Mi按Y值的大小順序列成三張表，每張表格中只儲存n＋1＝11個(gè)分段點(diǎn)，由Y求出所在區(qū)間號，得到相應(yīng)的Zi、Yi、Mi值，利用公式進(jìn)行計(jì)算，求出校正后的輸出值Z。顯然分段n越多，與函數(shù)曲線越逼近，實(shí)際求出的Z的精度也越高，但占內(nèi)存空間也越大。分段時(shí)可以采用等分方法，也可以采用不等分的方法，要根據(jù)曲線的實(shí)際情況確定，但要使每段因?yàn)橛弥本€代替曲線引起的誤差都在精度允許的范圍內(nèi)。

5.6PID控制智能控制是利用微機(jī)系統(tǒng)用軟件代替人的分析、判斷