第6章过程控制数据处理方法
计算机控制技术-第6章控制系统的数据处理技术
包括传感器、信号调理电路、数据采集卡、计算机等部分。
工作原理
传感器将非电量转换为电量，信号调理电路对电量进行放 大、滤波等处理，数据采集卡将模拟信号转换为数字信号 并传输到计算机中。
数据采集过程中的关键技术
包括传感器技术、信号调理技术、模数转换技术等。
数据采集系统的性能指标
静态性能指标
实现特定功能
通过引入非线性环节实现控制系统的特定功能，如限幅、限速、自 动增益控制等。
应对不确定性
在控制系统设计中考虑不确定性因素，利用非线性处理技术提高系统 的鲁棒性和适应性。
非线性处理技术的性能评估
1 2
评估指标与方法
介绍评估非线性处理技术性能的指标和方法，如 误差分析、稳定性分析、频率响应分析等。
基于大数据的智能控制
结合大数据技术，对海量历史数据进行挖掘和分析，提取出对控制系统有益的信息和知识 ，为控制系统的设计和优化提供智能决策支持。
多源数据融合与优化
针对控制系统中的多源异构数据，采用数据融合技术，实现多源数据的有机结合和优势互 补，提高数据处理效率和准确性，为控制系统的优化提供更全面、准确的数据支持。
采用模块化设计思想，将数据采集系 统划分为多个功能模块，分别进行设 计和实现，最后进行集成和测试。
03
控制系统中的数字滤波技术
数字滤波器的原理与分类
原理
数字滤波器是一种对数字信号进行滤波处理，以去除噪声、平滑信号或提取特定频率成 分的算法或装置。它通过数学运算对输入信号进行变换，从而得到期望的输出信号。
标度变换在控制系统中的应用
01
02
03
信号幅值调整
通过标度变换调整信号的 幅值，使其适应控制系统 的输入范围。
过程控制process control教程讲解讲义
样本数量 &检验频次 ；
谁?在那里?用什么来检验；
控制的类型等
B/C类控制方法的效果反映在哪个数字上？
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探测度分数评分参照表
等级 10 9 8 7 6 5 4 探测性 标准 探测工具方式 推荐的探测方法 不能检测出或没有进行检测 只能通过间接或随机检测 几乎不可能 肯定不可能检测出 很微小 微小 很小 小 中等 中上 控制方法可能检测不出
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过程定义：过程流程图实例
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过程定义：过程流程图
1. 产品实现的过程/活动
2. 期望的结果/输出 3. 输入源的变差
4. 随时间变化的过程参数
5. 过程/活动的顺序
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识别工序/活动
如果某工位包含多个连续的操作动作，是作为一个活动 来分析，还是分为几个子活动？ 举例：
过程控制系统模型的介绍 过程控制的子模块
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过程控制在APQP中的体现
APQP的五个阶段
计划和确定项目 产品设计和开发 过程设计和开发 产品和过程验证 反馈，评估和纠正措施 任务7：流程图 任务12：PFMEA 任务13：控制计划 ……
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GM Global APQP要求
机器设备/工艺； 加工辅料； 人员操作的方法； 工装夹具； 环境。
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显示过程/活动的顺序
用图例将过程/活动按照顺序显示出来；
图例要符合SGM的规定；
组织熟悉此过程的相关人员否有重复现象？ 是否有毫无价值的工序/活动？ 是否有经常出错的工序/活动？ 是否可以合并某一些工序/活动？ 是否可以优化某些工序/活动的顺序？ 是否还有改进的空间？
第六章典型过程控制系统应用方案案例
按照图 6-5 分析可知，乳液直接进入干燥器，滞后最小，对于 干燥温度的校正作用最灵敏， 而且干扰进入装置最靠近调节阀 1， 似 乎控制方案最佳。但是，乳液流量即为生产负荷，一般要求能保证 产量稳定。若作为控制参数，则在工艺上不合理。所以不宜选乳液 流量为控制参数，该控制方案不能成立。 再对图 6-6 进行分析，可以发现，调节旁路空气流量与热风量 混合后，再经过较长的风管进行干燥器。如图 6-5 所示方案相比， 由于混合空气传输管道长， 存在管道传输滞后,故控制通道时间滞后 教大，对于干燥温度校正作用的灵敏度要差一些。若按照图 6-7 所 示调节换热器的蒸汽流量，以改变空气的温度，则由于换热器通常 为一双容过程，时间常数较大，控制通道的滞后最大，对干燥温度 的校正作用灵敏度最差。显然，选择旁路空气量作为控制参数的方 案最佳。 （1） 过程检测控制仪表的选用 根据生产工艺和用户的要求， 选用电动单元组合仪表（DDZ–Ⅲ型）
6.1 热交换器温度反馈-----静态前馈控制系统
6.2 单回路控制系统的应用
6.3 计算机数字控制的典型实例 6.4 流体输送设备的控制 6.5 反应器的控制 附录:思考题与习题
6.1 热交换器温度反馈——静态前馈控制系统 6.1.1 生产过程对系统设计的要求
在氮肥生产过程中有一个变换工段 ,把煤气发生炉来的一氧化 碳同水蒸汽的混合物转换成生产合成氨的原料七,在转换过程中释放 大量的热,使变换气体温度升高,变换气体在送至洗涤塔之前需要降 温,而进变换炉的混合物需要升温,因此通常利用变换气体来加热一 氧化碳与水蒸气的混合气体,这种冷热介质的热量交换是通过热交换 器来完成的。在许多工业生产过程中都用到热交换器设备，对热交 换器设备的控制就显得非常重要。 热交换器主要的被控制量是冷却介质出热交换器的温度。 图 6-1 表示一个进出热交换器的典型参数。其中加热介质是工厂生产过程 中产生的废热热源(成品、半成品或废气、废液),为了节省能量,这部 分热量要求最大限度的加以利用。所以通常不希望对其流量进行调 节,而被加热介质的温度一般是通过调节加热介质的流量来实现的。
微型计算机控制 第6章 数字滤波技术
6 .1 .7
复合数字滤波
这种滤波方法的原理可由下式表示。 若 X(1)≤X(2)≤…≤X(N), 3≤ N≤14
则
X (2) X (3) X ( N 1) Y (k )
N 2
1 N 1 X (i ) (6-10) N 2 i 2
式(6-10)也称作防脉冲干扰的平均值滤波,它的程序设计方 法读者可根据以前的知识自行设计。 此外，也可采用双重滤波的方法，即把采样值经过低通滤波后， 再经过一次高通滤波，这样，结果更接近理想值，这实际上相 当于多级RC滤波器。
微机控制技术
6．1．8
各种数字滤波性能的比较
以上介绍了七种数字滤波方法，读者可根据需要 设计出更多的数字滤波程序。每种滤波程序都有其各 自的特点，可根据具体的测量参数进行合理的选用。
微机控制技术
6．1．8
各种数字滤波性能的比较
1. 滤波效果 （1）变化比较慢的参数，如温度，用程序判断滤波及 一阶滞后滤波方法。 （2）变化比较快的脉冲参数，如压力、流量等，则可 选择算术平均和加权平均滤波法，特别是加权平均 滤波法更好。 （3）要求比较高的系统，需要用复合滤波法。 （4）在算术平均滤波和加权平均滤波中，其滤波效果 与所选择的采样次数N有关。N越大，则滤波效果越 好，但花费的时间也愈长。 （5）高通及低通滤波程序是比较特殊的滤波程序，使 用时一定要根据其特点选用。
C
i0
n 1
i
1
微机控制技术
6．1．4
加权平均值滤波
式中C0、Cl、…、Cn-1为各次采样值的系数，它体现 了各次采样值在平均值中所占的比例，可根据具体情况 决定。一般采样次数愈靠后，取的比例愈大，这样可增 加新的采样值在平均值中的比例。这种滤波方法可以根 据需要突出信号的某一部分，抑制信号的另一部分。
过程控制的方法有哪些
过程控制的方法有哪些过程控制是指在计算机操作系统中对运行的进程进行管理和调度的一种机制。
它涉及到进程的创建、终止、调度、同步和通信等方面，是操作系统中非常重要的一部分。
在过程控制中，有许多不同的管理方法和策略，我将在以下几个方面逐一介绍。
1. 进程创建：进程的创建通常有三种方式：用户请求创建、系统初始化创建和进程自我复制。
用户请求创建是指用户通过运行特定的系统调用，在操作系统中创建新的进程。
系统初始化创建是指操作系统在系统启动时预先创建一些必要的进程，例如init 进程。
进程自我复制是指一个正在运行的进程创建一个与自己相同的新进程。
2. 进程终止：进程的终止可以通过三种方式实现：正常终止、异常终止和外界干预终止。
正常终止是指进程完成了它的任务，然后自愿退出。
异常终止是指进程由于发生了一些错误或异常情况而被迫退出。
外界干预终止是指操作系统或其他进程通过发送特定的信号来终止一个进程。
3. 进程调度：进程调度是指操作系统在多个进程之间进行切换和调度，以实现对系统资源的合理利用。
常见的调度算法有先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、最短剩余时间优先（SRTF）、轮转调度、优先级调度等。
4. 进程同步：进程同步是指多个进程之间的相互协作，以保证它们之间的临界资源的安全访问。
常见的进程同步方法有互斥锁、信号量、条件变量等。
5. 进程通信：进程通信是指进程之间传递信息和数据的过程。
常见的进程通信方法有管道、消息队列、共享内存、信号和套接字等。
6. 进程间通信（IPC）：进程间通信是指两个或多个进程之间进行信息和数据交流的过程。
IPC可以通过共享内存、消息传递、管道、信号和套接字等方式来实现。
7. 进程死锁避免：死锁是指多个进程之间由于彼此之间的循环等待而无法继续执行的一种情况。
为了避免死锁的发生，可以采用资源分配的策略、资源有序分配策略和银行家算法等方法。
8. 多线程：多线程是指在同一个进程内同时执行多个线程，每个线程都拥有独立的程序计数器、栈和寄存器。
第6章中央处理器
北京理工大学计算机学院
6.1 中央处理器的功能和组成
计算机组成原理
(1)程序计数器
程序计数器用来存放正在执行的指令 地址或接着要执行的下条指令地址。
对于顺序执行的情况，PC的内容应不 断地增量（加“1”），以控制指令的顺序 执行。
在遇到需要改变程序执行顺序的情况
时，将转移的目标地址送往PC，即可实现 程序的转移。在有些情况下除需要改变PC 的内容外，还需要保留PC过去的内容，以 便返回时使用。
工作电压指的是CPU正常工作所需的电 压。
8.地址总线宽度
地址总线宽度决定了CPU可以访问的最 大的物理地址空间，简单地说就是CPU到底 能够使用多大容量的主存。例如，Pentium 有 32 位 地 址 线 ， 可 寻 址 的 最 大 容 量 为 232 ＝ 4096MB （ 4GB ） ， Itantium 有 44 位 地 址 线 ， 可寻址的最大容量为244＝16TB。
对指令流的控制： 指令流出的控制 指令分析与执行的控制 指令流向的控制
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6.1 中央处理器的功能和组成
计算机组成原理
对数据流的控制主要应包括对数据的 流入与流出的控制；对数据变换、加工等 操作的控制。
对于冯·诺依曼结构的计算机而言， 数据流是根据指令流的操作而形成的，也 就是说数据流是由指令流来驱动的。
计算机组成原理
早 期 ， CPU 的 内 频 就 等 于 外 频 。 例 如 ： 80486DX-33 的 内 频 是 33MHz ， 它 的 外 频 也 是 33MHz。也就是说，80486DX-33以33MHz的速度 在内部进行运算，也同样以33MHz的速度与外界 沟通。目前，CPU的内频越来越高，相比之下主 存的速度还很缓慢，如果外频设计得跟内频同步， 则主存都将无法跟上CPU的速度。所以现在外频 跟内频不再只是一比一的同步关系，从而出现了 所谓的内部倍频技术，导致了“倍频”的出现。内频、 外频和倍频三者之间的关系是：
过程控制数据处理的方法
根据表的排列不同,有顺序查表法,计算查表法,对分查表法等.本节以顺序查表法为例进行介绍.
h
3
顺序查表法
顺序查表法是针对无序排列表格的一种方法. 程序设计方法主要用CJNE比较指令,查找所需的数据表格一般都放在程序存储器ROM中. 顺序查表程序设计方法:
1) 表的起始地址送PC或DPTR; 2) 表格的长度放在某一寄存器中; 3) 要查找的关键字放在某一存储单元中; 4) 用 CJNE A, direct, rel 进行查找.
h
4
6.2 数字滤波技术
数字滤波器与模拟RC滤波器相比,具有以下优点: 1) 无需增加任何硬件设备,只要在程序进入数据处理和控制算法前,附加一段数字滤波程序即可. 2) 系统可靠性高,不存在阻抗匹配问题. 3) 数字滤波器可多通道共享,降低了成本. 4) 可以对频率很低(如0.01HZ)的信号进行滤波. 5) 使用灵活方便,可根据需要选择不同的滤波方法或改变滤波器的参数.
当|Y(2)- Y(1)|≤⊿Y 时，采用Y(2)
当|Y(2)- Y(1)| > ⊿Y 时，不采用Y(2) ，但保留，继续采样取得Y(3)
当|Y(3)- Y(2)|≤⊿Y 时，采用Y(3)
当|Y(3)- Y(2)| > ⊿Y 时，取(Y(3) + Y(2))/2为采样值
限速滤波虽然照顾了采样的实时性和采样变化的连续性.但也有明显的缺点:1) △Y
N1
Y(k)
Ci Xn1 分来抑1 制信号的另一部分.适用于系统纯滞后时间较大而采样周期
较短的过程.
i 0
h
10
过程控制实验指导书
第三章 对象特性测试实验第一节 测试对象特性的方法工业过程动态数学模型的表达方式很多，其复杂程度相差悬殊。
对于数学模型，应根据实际应用情况提出适当的要求。
一般说来，用于控制的数学模型并不要求十分准确。
闭环控制本身具有一定的鲁棒性，模型本身的误差可视为干扰，而闭环控制在某种程度上具有自动消除干扰的能力。
实际生产过程的动态特性非常复杂，往往需要作很多近似处理。
有些近似处理需要作线性化处理、降阶处理等，但却能满足控制的要求。
建立数学模型有两个基本方法，即机理法和测试法。
测试法一般只用于建立输入输出模型。
它的特点是把被研究的工业过程视为一个黑匣子，完全从外部特性上测试和描述它的动态性质，因此不需要深入掌握其内部机理。
一、测试法求取传递函数通过简单的测试获得被被控对象的阶跃响应，进一步把它拟合成近似的传递函数，是建立被控对象数学模型简单有效的方法。
用测试法建立被控对象的数学模型，首先要选定模型的结构。
典型的工业过程的传递函数可以取为各种形式，例如：1、 一阶惯性环节加纯延迟 一阶惯性环节的传递函数：1)(+=Ts Ks G 延迟环节的传递函数为：τs )(-=e s G一阶加纯滞后对象的传递函数1)(τs+=-Ts Ke s GtXΔx阶跃信号一阶惯性环节阶跃响应KΔxT图 3.1.1对于有纯滞后的一阶对象，滞后时间可直接由图中测量出纯滞后时间τ。
2、二阶或高阶惯性环节加纯延迟ns1)(Ts )(+=-τKe s G 在确定传递函数的形式后，要对函数中的各个参数与测试的响应曲线进行拟合。
如果阶跃响应是如图3.1.2所示的S 形单调曲线，就可以用一阶惯性加纯延迟对象的传递函数去拟合。
增益K 由输入输出的稳态值直接算出，而τ和T 则可以用作图法确定。
tABpCy y(∞)τT图 3.1.2在曲线的拐点p 作切线，它与时间轴交于A 点，与曲线的稳态渐进线交于B 点。
0A 段的值即为纯滞后时间τ，CB 段的值即为时间常数T ，这样就确定了τ和T 的数值。
计算机控制(第六章,过程控制数据处理的方法)
Y (k ) = ∑ Ci x(i ), ∑ Ci = 1
i =0 i =0
N −1
N −1
一般采样次数越靠后，取得的比例就越大，使新采样值在 均值中所占的比例大。 这种滤波方法可根据需要，突出信号的某一部分而抑制信 号的另一部分。
加权平均滤波程序流程图
（四）中值滤波
原理：对连续N个采样值取中间大小的值作为采样值。 N值常取奇数，要大小适宜，一般为3～5；程序设计中要先对 N个采样值按大小排序，再确定中间大小的值并取出。 该滤波方法适于对缓变信号中的脉冲干扰信号的处理。
一阶滞后滤波程序流程图
（八）复合数字滤波
不同滤波方法的结合 多级数字RC滤波器
Y (k ) = AY (k − 1) + BX (k ) Z (k ) = A′Z (k − 1) + B′Y (k )
各种数字滤 波性能的比较。
n级数字滤波的一般形式
二、量程的自动转换和标度变换
（一）量程自动转换 传感器和显示器的分辨率一定时，而仪器测量范围很宽，或 多回路检测系统中各回路参数信号幅值变化范围很宽，且各不相 同，这就需要提供各种量程的放大器，如各种类型的变送器等。 智能化测量仪表应能自动转换量程，保证输入计算机的信号一致 （0～5V），使ADC满量程信号达到均一化，提高测量精度。 可编程增益放大器（PGA），通用性很强，其放大倍数可根 据需要由程序进行控制。如集成PGA102：
二、数字滤波技术
实际工作环境中存在各种干扰源，干扰规律有随机干扰、 突发干扰等。如对于随机干扰信号，可事先找到误差干扰信号 的规律，采用软件程序进行平滑、统计等处理修正。 数字滤波是通过一定的计算程序，对多次采样构成的数 据序列进行平滑加工，减小或消除各种干扰及噪声，提高其有 用信号在采样值所占的比例。 数字滤波和模拟滤波器的特点比较：经济性、可靠性，多 通道共用，对低频信号（如0.01Hz）滤波的可实现性；算法与 参数改变的方便性等。 数字滤波的方法有很多，可根据不同的测量参数进行选择。
《过程控制方法》课件
保证产品质量：过 程控制可以确保生 产过程中的产品质 量，减少不良品的 产生。
降低生产成本：通 过过程控制，可以 减少浪费，降低生 产成本。
提高企业竞争力： 通过过程控制，可 以提高企业的生产 效率和质量，从而 提高企业的竞争力。
过程控制的应用领域
制造业：生产 过程的控制和
优化
化工行业：化 学反应过程的
过程状态符合要求
比较标准与实际状态
测量实际状态：测量实际过 程中的状态
确定标准：设定一个理想的 标准状态
比较差异：比较标准状态和 实际状态之间的差异
调整控制：根据差异调整控 制策略，使实际状态接近标
准状态
采取行动进行纠正
确定问题原因：分析问题产生的原 因，找出关键因素
实施纠正措施：按照制定的纠正措 施进行实施
过程控制方法
汇报人：
单击输入目录标题 过程控制方法概述 过程控制方法分类 过程控制方法实施步骤 过程控制方法优缺点分析 过程控制方法应用案例分析
添加章节标题
过程控制方法概述
过程控制定义
过程控制：指 对生产过程中 的各种因素进 行监测和控制， 以保证产品质 量和生产效率
过程控制方法： 包括统计过程 控制（SPC）、 实时过程控制
集成化：过程控制与其他领域的集成，如物联网、大数据等，实现跨领域的协同控制
绿色化：注重环保和节能，采用绿色工艺和设备，实现可持续发展
网络化：利用互联网、云计算等技术，实现过程控制的远程监控和诊断，提高生产效率 和安全性
THANK YOU
汇报人：
控制方法：采用PID控制、模糊控制等方法进行过程控制
实施效果：产品质量得到提高，能耗降低，生产效率提升 案例启示：过程控制方法在化工行业中具有广泛的应用前景，能够有效 提高生产效率和产品质量。
第六章 过程控制数据处理的方法
否
取本次采样值
现场恢复
返 回
第六章
过程控制数据处理的方法
设Y(K-1)、Y(K)分别存放在为20H、21H, Y在22H中存放 ORG 0200H MAIN: MOV A, 20H CLR C SUBB A, 21H JNC LOOP1 CPL A INC A LOOP1:CJNE A, 22H, LOOP2 LOOP3:MOV A, 21H MOV 20H, A RET LOOP2:JC LOOP3 RET
表格的长度放在某一寄存器中
要查找的关键字放在某一存储单元中 用CJNE A,direct,rel指令进行查找
第六章
过程控制数据处理的方法
顺序查表子程序
顺序查表法子程序流程图：
起始地址→DPTR 关键字→(CHECD) 表的长度→(R4)
取表中的数
CJNE A,CHECD,A1
地址加1 N 和关键字相等吗？ Y DPTR→(R2R3)
DJNZ R4,LOOP
N 全部查完了吗？ Y 00H→(R2R3)
MOV R2,DPH MOV R3,DPL
返回
第六章
过程控制数据处理的方法
ORG 0200H MAIN: MOV DPTR, #SEGTAB MOV R1, #8 MOV CHECD, #DATA A2: MOVX A, @DPTR CJNE A, CHECD, A1 MOV R2, DPH MOV R3, DPL A3: RET A1: INC DPTR DJNZ R1, A2 MOV R2, #0 MOV R3, #0 AJMP A3
第六章
过程控制数据处理的方法
6.2 数字滤波技术
和模拟滤波装置相比，数字滤波有以下几个优点：
过程控制方法
过程控制方法在生产制造和管理中，过程控制是非常重要的一环。
过程控制方法是指对生产或管理过程中的各个环节进行控制和调整，以达到预期的目标和标准。
下面将按类划分介绍几种常见的过程控制方法。
1.质量控制质量控制是指通过对生产过程中的各个环节进行监控和调整，保证产品质量符合标准和客户需求。
常见的质量控制方法包括：检验、抽样、统计过程控制等。
检验是通过对产品的外观、尺寸、性能等方面进行检测，以确定产品是否符合标准和客户要求。
抽样是通过对产品进行随机抽样，以确定产品的整体质量水平。
统计过程控制是通过对生产过程中的各个环节进行数据分析和比较，以发现和纠正生产过程中的问题，从而提高产品质量水平。
2.成本控制成本控制是指通过对生产和管理过程中的各个环节进行监控和调整，以降低成本，提高效益。
常见的成本控制方法包括：成本计划、成本分析、成本管理等。
成本计划是通过对生产和管理过程中的各个环节进行成本预算和计划，的各个环节进行数据分析和比较，以发现成本问题和瓶颈，并制定相应的改进方案。
成本管理是通过对生产和管理过程中的各个环节进行监控和调整，以实现成本控制和效益提高。
3.生产计划控制生产计划控制是指通过对生产过程中的各个环节进行监控和调整，以实现生产计划的顺利进行。
常见的生产计划控制方法包括：生产计划编制、生产进度控制、生产过程监控等。
生产计划编制是通过对市场需求、生产能力和资源情况等进行综合分析和评估，确定生产计划的内容和目标。
生产进度控制是通过对生产过程中的各个环节进行监控和调整，以确保生产计划的顺利进行。
生产过程监控是通过对生产过程中的各个环节进行数据分析和比较，以发现生产问题和瓶颈，并制定相应的改进方案。
4.风险控制风险控制是指通过对生产和管理过程中的各个环节进行监控和调整，以降低风险，保障生产和管理的安全和稳定。
常见的风险控制方法包括：风险评估、风险管理、应急预案等。
风险评估是通过对生产和管理过程中的各个环节进行风险分析和评估，的各个环节进行监控和调整，以实现风险控制和安全稳定。
数据处理的基本方法
第六节数据处理的基本方法前面我们已经讨论了测量与误差的基本概念，测量结果的最佳值、误差和不确定度的计算。
然而，我们进行实验的最终目的是为了通过数据的获得和处理，从中揭示出有关物理量的关系，或找出事物的内在规律性，或验证某种理论的正确性，或为以后的实验准备依据。
因而，需要对所获得的数据进行正确的处理，数据处理贯穿于从获得原始数据到得出结论的整个实验过程。
包括数据记录、整理、计算、作图、分析等方面涉及数据运算的处理方法。
常用的数据处理方法有：列表法、图示法、图解法、逐差法和最小二乘线性拟合法等，下面分别予以简单讨论。
列表法是将实验所获得的数据用表格的形式进行排列的数据处理方法。
列表法的作用有两种：一是记录实验数据，二是能显示出物理量间的对应关系。
其优点是，能对大量的杂乱无章的数据进行归纳整理，使之既有条不紊，又简明醒目；既有助于表现物理量之间的关系，又便于及时地检查和发现实验数据是否合理，减少或避免测量错误；同时，也为作图法等处理数据奠定了基础。
用列表的方法记录和处理数据是一种良好的科学工作习惯，要设计出一个栏目清楚、行列分明的表格，也需要在实验中不断训练，逐步掌握、熟练，并形成习惯。
一般来讲，在用列表法处理数据时，应遵从如下原则：(1)栏目条理清楚，简单明了，便于显示有关物理量的关系。
(2)在栏目中，应给出有关物理量的符号，并标明单位(一般不重复写在每个数据的后面)。
(3)填入表中的数字应是有效数字。
(4)必要时需要加以注释说明。
例如，用螺旋测微计测量钢球直径的实验数据列表处理如下。
用螺旋测微计测量钢球直径的数据记录表=∆mm±.0004从表中，可计算出nD D i∑=6799.5=（mm ） 取799.5≈D mm ，D D i i -=ν。
不确度的A 分量为（运算中D 保留两位存疑数字）()12-=∑n S iD ν1100.0≈（mm ） B 分量为(按均匀分布) 3∆=D U2300.0≈（mm ）2600.022≈+=D DU S σ（mm ） 300.0=σ(mm)测量结果为003.0997.5±=D (mm)。
第6章 过程控制数据处理方法
6.2 数字滤波技术（5） 数字滤波技术（ ）
3）限速滤波的改进与⊿Y的取值 ）限速滤波的改进与⊿ 的取值 =[|Y(2) - Y(1)| + |Y(3) - Y(2)|]／2， 取⊿Y=[ =[ ／ ， 虽增加了一步运算， 虽增加了一步运算 ， 这样 既保持了限速滤波的特性， 既保持了限速滤波的特性 ， 又有了灵活性。 又有了灵活性。 限速滤波流程图如左图 所示 程序见教材P210（略） 程序见教材 （
6.1 查表技术（5） 查表技术（ ）
对分查表法子程序设计步骤： 对分查表法子程序设计步骤： 1）表的 长度放在 中 长度放在CX中 ） 2）设表的首地址为 ）设表的首地址为TABLE1，并且放在 中 ，并且放在DI中 3）要搜索的关键字放在 中 ）要搜索的关键字放在AX中 4）计算中点元素的地址，放在 中 ）计算中点元素的地址，放在BX中 5）将关键字 与中点元素的值进行比较 ）将关键字AX与中点元素的值进行比较 为首地址）， 若（AX）< [BX]，则选低值的半个表（即DI为首地址），并 ） ，则选低值的半个表（ 为首地址），并 转第（ ） 转第（4）步； 为首地址）， 若（AX）> [BX]，则选高值的半个表（即BX为首地址）， ） ，则选高值的半个表（ 为首地址 并转第（ ） 并转第（4）步； 做标志， 若（AX）= [BX]，则找到，使CF=1做标志，并将该元素的 ） ，则找到， 做标志 首地址放在BX中 首地址放在 中。
6.2 数字滤波技术（4） 数字滤波技术（ ）
2、限速滤波 、
限速滤波 也是滤掉采样值变化过大的信号 限速滤波有时需要三次采样值来决定采样结果 1）限速滤波的方法 当|Y(2) - Y(1)| > ⊿Y 时，不是取 不是取Y(1)作 ） 作 为本次的采样值，而是再采样一次，取的Y(3)，然后根据 为本次的采样值，而是再采样一次，取的 ，然后根据|Y(3) Y(2)| 与⊿Y 的大小关系，来决定本次的采样值。 的大小关系，来决定本次的采样值。 设顺序采样时刻t1、 、 所采集到的数据分别为 设顺序采样时刻 、t2、t3所采集到的数据分别为Y(1)、Y(2)、Y(3) 、 、 采用Y(2) 当|Y(2) - Y(1)|≤⊿Y 时，采用 ⊿ 不采用Y(2) ，但保留，继续采样取 但保留， 当|Y(2) - Y(1)| > ⊿Y 时，不采用 得Y(3) 采用Y(3) 当|Y(3) - Y(2)|≤⊿Y 时， 采用 ⊿ 则取(Y(3) + Y(2))/2为采样值 当|Y(3) - Y(2)| > ⊿Y 时，则取 为采样值 2）限速滤波的特点 既照顾了采样的实时性，有顾及了采样 既照顾了采样的实时性， ） 值变化的连续性。 不足之处：一是不够灵活， 值变化的连续性。 不足之处：一是不够灵活，二是不能反映 采样点数大于3时各采样数值受干扰情况 故应用受到限制。 时各采样数值受干扰情况。 采样点数大于 时各采样数值受干扰情况。故应用受到限制。
过程控制数据处理方法
累加
求和
所有数据 加完否? 是
其中: 为采样次数;x(i)为 其中:N为采样次数;x(i)为 第i次采样值; 次采样值;
求平均值
恢复现场
返 回
6.2
数字滤波技术
6.2.4
加权平均值滤波
在算术平均滤波程序中, 在算术平均滤波程序中 , n 次采样值在最后的结果中所 占的比重是相等的,这样虽然消除了随机干扰, 占的比重是相等的,这样虽然消除了随机干扰,但有用信号 的灵敏度也随之降低.为了提高滤波效果, 的灵敏度也随之降低.为了提高滤波效果,将各个采样值取 不同的比重,然后再相加求平均值, 不同的比重,然后再相加求平均值,这种方法称为加权平均 滤波.一个n项加权平均式为: 滤波.一个n项加权平均式为:
6.3
量程自动转换和标度变换
为了简化程序设计,一般把被测参数的起点A 为了简化程序设计,一般把被测参数的起点A0所对应的 A/D转换值设定为0 A/D转换值设定为0,即N0=0,这样上式可以改写为: 转换值设定为 这样上式可以改写为:
如果仪表的下限A 对应的N 如果仪表的下限A0=0,对应的N0=0,则上式可进一步简 化为: 化为:
6.2
数字滤波技术
⑵
限速滤波
滤波原理如下:设在顺序采样时刻T 滤波原理如下:设在顺序采样时刻T1,T2,T3所采集的 数据分别为Y 则当: 数据分别为Y1,Y2,Y3,则当: ∣Y2-Y1∣≤△y,则Y2作为采样值; ∣≤△ 作为采样值; ∣>△ 则保留Y 但不作为采样值, ∣Y2-Y1∣>△y, 则保留Y2,但不作为采样值,继续采 样得Y 样得Y3; 如果: 如果: ∣Y3-Y2∣≤△y,则Y3作为采样值; ∣≤△ 作为采样值; 则取( +Y2 作为采样值. ∣Y3-Y2∣>△y, 则取(Y3+Y2)/2作为采样值. ∣>△ 注意:比较限幅滤波与限速滤波的不同. 注意:比较限幅滤波与限速滤波的不同.
计算机控制技术第6章数据处理技术.
6.2.2 线性化处理 1.公式变换法 尽管某些传感器测出的数据与实际参数之间不是线性关 系，但是当它们之间的非线性关系可以用数学方程式 表示时，可以用公式变换的计算方法处理。 例如当用差压变送器测量流量信号时，变送器测得的电 势信号代表的是差压，A/D转换器输出的数字量也代 表的是差压。由于流量信号与差压的平方根成正比， 如图6-11，即 Gx k N x 式中， Gx为流量;k为刻度系数， 与流量性质及节流装置的尺寸 有关系; Nx是差压的数字量。 图6-11 流量信号与差压的平方根成正比
在计算机控制系统中一般使用的表格都是线性表它由若干个记录组成各记录在表中的排列方法和所占存储单元的个数都是一样的因此记录的关键字k与存储地址d之间存在某种函数关本章小结本章介绍了计算机控制系统中常用的测量算法包括数字滤波法标度变换和线性化处理法及查表法
第6章 数据处理技术
主要内容 明确了微型计算机控制系统中数字信号分析和加工处 理的必要性，阐述了不同情况下对不同输入数字量 进行数据处理的算法、原理及适用场合，简要介绍 了数字滤波、标度变换和线性化处理、查表等几种 常用测量算法。 学习任务 ●了解数字滤波的优越性和标度变换的必要性。 ●掌握几种常用数字滤波器和标度变换的算法及用途。 ●认知查表法的查表方法及作用。
n n 1 a x a x n 1 n 1 1 n n 1 a x a x n 2 n 1 2 n n 1 an xn an 1 xn
n 0 n 1 0 1 0 0 0
a1 x1 a0 y1 a1 x2 a0 y2（6-20） a1 xn a0 yn
y(k ) Qx(k ) (1 Q) y(k 1)
惯性滤波算法的截止频率可由下式求得 Q （6-3） f1 2 T 式中， Q为滤波系数;T为采样周期。 若取Q=0.06，采样周期T =0.5 s，则 f1=0.02 Hz。所以，当被测信号变化缓 慢时，如大型贮水池的水位信号等，惯 性滤波法是十分有效的。反过来，当截 止频率确定后，也可根据式（6-3）确 定系数 Q。 惯性滤波算法的程序流程图如图6-2所示。 除了低通滤波法，同样可以用软件算法模 图6-2 惯性滤波算 拟高通滤波法和带通滤波法，这部分可 法的程序流程图 参考其他有关专著，此处从略