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第六章(二) 软件抗干扰技术(全).pdf

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第六章(二) 软件抗干扰技术 2014-2-26 1 主要内容: 数字滤波技术 开关量的软件抗干扰技术 指令冗余技术 程序运行失常的软件抗干扰 2014-2-26 2 前言 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 软件陷阱技术等 2014-2-26 3 软件出错对系统的危害 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。 控制失灵 一般情况下,控制信号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,甚至控制失灵。 2014-2-26 4 数字滤波技术 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。 2014-2-26 5 数字滤波技术 与模拟滤波器相比,数字滤波有以下几个优点: 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。 2014-2-26 6 数字滤波技术--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∆Y ,若超过此偏差值, 则表明该输入信号受到了干扰信号的干扰,应该去掉;若小 于此偏差,则可将该信号作为本次采样值。另外还有一种情 况:若采样值超过了物理量的上下限Yh和Yl ,则要对采样值 限幅。 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。 2014-2-26 7 数字滤波技术--程序判断滤波— 限幅滤波 (a)、限幅滤波:若采样值超过了物理量的上、下限Yh和Yl , 则要对采样值限幅。 当y(k)=Yh时,取y(k)=Yh (上限值) 当y(k
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