計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課件第4章

第4章控制系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)二五四4.1應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的基本原則與方法4.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用4.3測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)

任何一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，都包括一個(gè)相應(yīng)的軟件支持系統(tǒng)。如何來(lái)組織這個(gè)軟件支持系統(tǒng)，是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。為把軟件系統(tǒng)組織和設(shè)計(jì)好，就需要掌握程序結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件的組織方法等方面的內(nèi)容。4.1應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的基本原則與方法

控制系統(tǒng)中控制任務(wù)的實(shí)現(xiàn)最終是靠程序的執(zhí)行來(lái)完成的。應(yīng)用程序設(shè)計(jì)得如何，將決定整個(gè)控制系統(tǒng)的效率和它的優(yōu)劣。一、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的目標(biāo)及原則1.設(shè)計(jì)目標(biāo)(1)可靠性(2)可修改性(3)可理解性(4)可測(cè)試性(5)效率2.軟件設(shè)計(jì)原則(1)模塊結(jié)構(gòu)性原則(2)抽象性原則(3)局部性原則(4)信息隱藏原則三、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的方法1.模塊化程序設(shè)計(jì)2.結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)3.應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)4.工業(yè)控制組態(tài)軟件4.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用

在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，除了數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)的輸入輸出外，還常遇到非數(shù)值運(yùn)算。為了設(shè)計(jì)高質(zhì)量的程序，設(shè)計(jì)者不但要掌握編程技術(shù)，還要研究程序所加工的對(duì)象，即研究數(shù)據(jù)的格式、特性、數(shù)據(jù)元素間的相互關(guān)系。下面介紹常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本知識(shí)，包括線(xiàn)性表、數(shù)組、堆棧、隊(duì)列、鏈表和樹(shù)，以及數(shù)據(jù)查找和數(shù)據(jù)排序方法。一、基本術(shù)語(yǔ)數(shù)據(jù)(data)是描述客觀事物的數(shù)、字符，以及所有能輸入到計(jì)算機(jī)中并被計(jì)算機(jī)程序處理的符號(hào)的集合。數(shù)據(jù)元素(dataelement)是一個(gè)數(shù)據(jù)整體中相對(duì)獨(dú)立的基本單位，即數(shù)據(jù)這個(gè)集合中的一個(gè)個(gè)體(客體)。數(shù)據(jù)對(duì)象(dataobject)是具有相同特性的數(shù)據(jù)元素的集合，是數(shù)據(jù)的一個(gè)子集。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(datastructure)簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)是指數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，是帶有結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)元素的集合。被計(jì)算機(jī)加工的數(shù)據(jù)元素都不是孤立的，在它們之間存在著某種聯(lián)系。二、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型1.順序結(jié)構(gòu)2.鏈形結(jié)構(gòu)3.樹(shù)形結(jié)構(gòu)三、數(shù)據(jù)查找技術(shù)1.順序查找2.折半查找3.分塊查找4.直接查找四、數(shù)據(jù)排序技術(shù)1.插入排序2.希爾排序3.選擇排序4.快速排序4.3測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)

在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常需對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的各種信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)，一般先用傳感器把生產(chǎn)過(guò)程的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后用A/D轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，讀入計(jì)算機(jī)中。對(duì)于這樣得到的數(shù)據(jù)，一般要進(jìn)行一些預(yù)處理，其中最基本的為線(xiàn)性化處理、標(biāo)度變換和系統(tǒng)誤差的自動(dòng)校準(zhǔn)。一、系統(tǒng)誤差的自動(dòng)校準(zhǔn)

系統(tǒng)誤差是指在相同條件下，經(jīng)過(guò)多次測(cè)量，誤差的數(shù)值（包括大小符號(hào)）保持恒定，或按某種已知的規(guī)律變化的誤差。這種誤差的特點(diǎn)是，在一定的測(cè)量條件下，其變化規(guī)律是可以掌握的，產(chǎn)生誤差的原因一般也是知道的。二、標(biāo)度變換

控制系統(tǒng)在讀入被測(cè)模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，往往還要轉(zhuǎn)換成操作人員所熟悉的工程值。這是因?yàn)樯a(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種工藝參數(shù)量綱不同。這種轉(zhuǎn)換稱(chēng)為工程量轉(zhuǎn)換，也稱(chēng)為標(biāo)度變換。標(biāo)度變換有各種不同類(lèi)型，它取決于被測(cè)參數(shù)測(cè)量傳感器的類(lèi)型，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度變換方法。三、線(xiàn)性化處理

在許多控制系統(tǒng)及智能化儀器中，一些參量往往是非線(xiàn)性參量，常常不便計(jì)算和處理，有時(shí)甚至很難找出明顯的數(shù)學(xué)表達(dá)式，需要根據(jù)實(shí)際檢測(cè)值或采用一些特殊的方法來(lái)確定其與自變量之間的函數(shù)關(guān)系式；在某些時(shí)候，即使有較明顯的解析表達(dá)式，但計(jì)算起來(lái)也相當(dāng)麻煩。而在實(shí)際測(cè)量和控制系統(tǒng)中，都允許有一定范圍的誤差。

四、越限報(bào)警處理圖1-5DDC系統(tǒng)原理框圖

為了實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，都要設(shè)置緊急狀態(tài)報(bào)警系統(tǒng)，越限報(bào)警處理就是其中的一種。1.上限報(bào)警若Xn＞Xmax，則上限報(bào)警，否則繼續(xù)執(zhí)行原定操作。2.下限報(bào)警若Xn＜Xmin，則下