第六章应用程序设计与实现技术

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,在计算机控制系统中，除了硬件电路外，还有软件。所谓应用软件就是面向控制系统本身的程序，他是根据系统的具体要求，由用户自己设计的。在进行计算机控制系统设计时，大量的工作就是如何根据各个生产过程的实际需要设计应用程序。,第六章,应用程序设计与实现技术,6.1,程序设计技术,程序设计过程见右图,6.1.1,模块化与结构化程序设计,模块化程序设计,自底向上模块化设计,自顶向下模块化设计,2.,结构化程序设计,顺序、选择、循环,6.1.2,高级语言与汇编语言混合编程,1.,汇编语言编程,程序执行速度快，要求的硬件少。,2.,高级语言编程,运算能力强，编写方便。,3.,高级语言和汇编语言混合编程,用高级语言编写计算，图形绘制，显示，打印程序，用汇编语言编写时钟管理，中断管理和输入输出程序等。,P171,6.1.3,工业控制组态软件,图形生成系统,控制组态,显示组态,6.2,数据结构及其应用技术,6.2.1,基本术语,数据、数据元素、数据对象、数据结构,P174,P176,6.2.2,数据结构类型,1.,顺序结构,（,1,）线性表：一组有序的数据元素。,（,2,）数组：线性表的推广，其中每个元素是由一个数值和一组下标组成。,（,3,）堆栈：特殊结构的线性表，只能在一端插入或删除。,（,4,）队列：是先进先出的表。,P177,2.,链形结构,链表由若干个节点组成，每个节点有两个域：一个数据域，用来存放数据元素；另一个是指针域，用来存放下一个节点的数据域首址。,3.,树形结构,每个记录有四个域：记录名，数据，左指针，右指针。把记录抽象为一个节点，则称为树形结构。,6.2.3,数据查找技术,1.,顺序查找,2.,折半查找,3.,分块查找,4.,直接查找,6.2.4,数据排序技术,1.,插入排序,2.,希尔排序,3.,选择排序,4.,快速排序,6.3,测量数据预处理技术,6.3.1,系统误差的自动校准,1.,全自动校准,2.,人工自动校准,6.3.2,线性化处理和非线性补偿,1.,铂热电阻的阻值与温度的关系,-200,0,度：,Rt,=R01+At+Bt,2,+C(t-100)t,3,0,850,度：,Rt,=R01+At+Bt,2,2.,热电偶的热电势与温度的关系,3.,孔板差压与流量的关系,4.,气体体积流量的非线性补偿,6.3.3,标度变换方法,1.,线性变化公式,前提是参数值与,A/D,转换结果之间为线性关系。,Y=(,Y,max,-Y,min,)(X-N,min,)/(N,max,-N,min,)+Y,min,2.,公式转换法,3.,其他标度变换法,如多项式插值，线性插值，查表等。,6.3.4,越限报警处理,上限报警，下限处理，上下限处理。,6.4,数字控制器的工程实现,数字控制器算法的工程实现可以分为,6,个部分，如下图所示。,6.4.1,给定值和被控量处理,6.4.2,偏差处理,计算偏差，偏差报警，输入补偿，非线性特性。,6.4.3,控制算法的实现,6.4.4,控制量出处理,1.,输出补偿,2.,变化率限制,3.,输出保持,4.,安全输出,6.4.5,自动手动切换,软自动,/,软手动，控制量限幅，自动,/,手动，无平衡无扰动切换,6.5,系统的有限字长数值问题,1,、,量化误差来源,A/D,转换的量化效应，控制规律计算中的量化效应，控制参数的量化效应和,D/A,转换的量化效应。,2,、,D/A,转换器的字长选择,3,、,运算的字长选择,6.6,软件抗干扰技术,6.6.1,数字滤波技术,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。实质上是一种程序滤波。,1,、算术平均值法,2,、中位值滤波法,3,、限幅滤波法,4,、惯性滤波法,6.6.2,开关量的软件抗干扰技术,1,、,开关量信号输入抗干扰措施,2,、,开关量信号输出抗干扰措施,6.6.3,指令冗余技术,多采用单字节指令，并在关键的地方人为地插入一些单字节指令（,NOP,）或将有效单字节指令重复书写。能保证弹飞的程序迅速纳入正轨。,6.6.4,软件陷阱技术,用一条引导指令，强行将捕获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。,