微型计算机控制系统设计之.ppt
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1、2023/8/14,1,第11章 计算机控制系统的设计 与工程实现,1 计算机控制系统设计的原则与步骤 2 计算机控制系统抗干扰技术3 计算机控制系统设计实例,本章主要内容,2023/8/14,2,11.1 计算机控制系统设计的原则与步骤,1 系统设计的原则,安全可靠 实时性强 操作维护方便通用性好、便于扩充 系统具有开放性 经济效益高,2023/8/14,3,2 系统设计的步骤,计算机控制系统的设计分为开发设计和应用设计。,开发设计的任务是生产出满足用户所需的硬件和软件。首先要进行充分地市场调查,了解用户的需求;然后进行系统设计,落实具体的技术指标;最后进行制造调试,检验合格,市场销售。开发
2、设计应遵循标准化、模板化、模块化和系列化的原则。,开发设计,2023/8/14,4,应用设计,应用设计的任务是选择和开发满足控制对象所需的硬件和软件,设计控制方案,并根据系统性能指标要求设计系统硬件和软件,以实现系统功能。应用设计或工程设计按顺序可分为5个阶段。,可行性研究系统总体方案设计 硬件和软件的细化设计 系统调试 现场安装、投运,2023/8/14,5,图111 控制系统设计示意图,2023/8/14,6,112 计算机控制系统抗干扰技术,1 干扰的来源与种类,外部干扰是指那些与系统结构无关,由使用条件和外界环境因素所决定的干扰。它主要来自自然界以及周围的电气设备。,外部干扰,内部干扰
3、,内部干扰是指计算机控制系统内部的各种元器件引起的各种干扰,2023/8/14,7,2 硬件抗干扰技术,电源系统抗干扰方法,采用低通滤波器,图112 双型滤波器,采用低通滤波器抑制电网侵入的外部高频干扰是常用的一种方案。低通滤波器可让50HZ的工频几乎无衰减地通过,而滤去高于50Hz的高次谐波。,2023/8/14,8,采用隔离变压器,图113 三相隔离变压器抑制电源干扰,变压器的一次侧按三角形接法联结。二次侧按星型接法联结。有利于抑制工频3次以上谐波对控制系统的干扰。,2023/8/14,9,采用能抑制交流电源干扰的计算机系统电源,图115 计算机系统电源,抑制交流电源线上引入的高频干扰,抑
4、制进入交流电源线上的瞬时干扰,原、副边之间加有静电屏蔽层,2023/8/14,10,电源分组供电,图116 电源分组供电,将输入通道电源和其他设备电源分开,以防止设备间的干扰。,2023/8/14,11,直流电源的抗干扰措施,直流电源一般带有各种频率的信号。为消除这种干扰,每块集成芯片的电源与地线引入端应接一片的无感瓷片电容。若一个装置中有多块逻辑印刷线路板时,一般应在每块板的电源和地线的引入处并接一个10100的电解电容和一个的无感瓷片电容,以防止板间的相互干扰。最好是每块印刷电路板都装一片或几片“稳压块”(如7815、LM317、7805)形成独立的供电系统,这样能较好防止板间的相互干扰。
5、逻辑电路板上的直流电源线与地线的布线也要注意合理布线,不要使电源形成环路。,2023/8/14,12,过程通道抗干扰方法,串模干扰及其抑制方法,被测信号指有用的直流信号或缓慢变化的交变信号,干扰噪声指无用的变化较快的杂乱交变信号,串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声。,图117 串模干扰示意图,(a)干扰情况(b)干扰的一种形式(c)干扰的另一种形式,2023/8/14,13,串模干扰的抑制,a.如果串模干扰频率比被测信号频率高,采用输入低通滤波器;如果串模干扰频率比被测信号频率低,则采用高通滤波器;如果串模干扰频率落在被测信号频谱的两侧,则采用带通滤波器。,图118 二级阻容滤波网络,采用
6、二级阻容滤波网络可使50Hz的串模干扰信号衰减600倍左右。,2023/8/14,14,b.当尖峰型串模干扰成为主要干扰源时,用双 积分式AD转换器可以削弱串模干扰的影响。c.对于串模干扰主要来自电磁感应的情况下,对 被测信号应尽可能早地进行前置放大,或者尽 可能早的完成模/数转换或采取隔离和屏蔽等 措施。d.对于主要由元器件内部的热扰动产生的随机噪 声所形成的串模干扰,或在数字信号的传送过 程中夹带的低噪声或窄脉冲干扰时,可采用高 抗扰度逻辑器件;e.采用双绞线作信号引线减少电磁感应,并且使 各个小环路的感应电势互相呈反向抵消。,2023/8/14,15,共模干扰及其抑制方法,共模干扰是指模
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