写出的表达式，即将式和式相减，即得数字式增量型控制算式为式中称为比例增益称为积分系数。所以，我们可得到本系统所采用的控制算法我们可根据上式来编写本系统的控制程序。标准算法积分项的改进积分作用能消除控制系统的静差，但它有个副作用，既会引起积分饱和。这是由于在偏差始终存在的情况下，输出将达到上下极限值，此时虽对进行了限幅，但积分项仍在累加，从而造成积分过量。当偏差方向改变后，因积分项的累积值很大，超过了输出值的限幅范围，故需经过段时间后，输出才能脱离饱和区，造成调节滞后，使系统出现明显的超调。克服积分饱和的方法有积分限幅法积分分离法变速积分法等，在本系统中我们使用了积分分离法，下面简单介绍下积分分离法积分分离法基本思想是在偏差很大时不进行积分，仅当偏差的绝对值小于门限值时才进行积分积累。这样既防止了偏差大时有过大的控制量，也避免了过积分现象。数字参数的选择对于采用数字控制的系统来说，其控制效果的好坏与数字控制器的参数紧密相关，正确选择数字的有关参数是提高控制效果的项重要技术措施。数字控制系统就其本质来说是种采样控制系统，在大多数情况下，数字控制器的采样周期，相对于系统的时间常数来说是很短的，故其参数选择可沿用模拟调节器的方法来整定，但数字控制器还必须考虑附加参数采样周期。采样周期的选择数字控制是建立在用计算机对连续控制进行数字模拟基础上的，它是种准连续控制。采样周期越小，数字模拟越精确，控制效果越接近连续控制。对大多数算法，缩短采样周期可使控制回路性能改善，但采样周期小，频繁的采样必然会占用较多的计算机工作时间，同时也会增加计算机的计算负担，而对变化缓慢的受控对象来说，过多的采样反而没有多少实际意义。所以在实际应用中，可按下面的原则，结合经验来选择采样周期。式中，为微机执行控制程序所需的时间，为信号频率中最高频率分量的周期，若采样周期大于此上限，便会丢失部分信息，从而使控制质量变差。另外，的选择，应综合考虑这样些因素给定值的变化频率加到被控对象上的给定值变化频率越高，采样频率应越高，以使给定值的改变通过采样迅速得到反映，而不致在随动控制中产生大的时延。被控对象的特性被控对象变化慢，般取得较大，在对象变化较快的场合，应取得较小，另外，从抗干扰的性能要求来看，要求采样周期短，使扰动能迅速得到校正。使用的算式和执行机构的类型算式中的积分与采样周期的选择有关，采样周期太小，会使积分作用不明显。如积分增益，当很小时，这个增益也很小。同时，因受微机计算精度的影响，当采样周期小到定程度时，前后两次采样的差别反映不出来，使调节作用因而减弱。此外，执行机构的动作惯性大，采样周期的选择要与之适应，基于单片机控制新型高效率正弦波逆变电路的设计与仿真否则执行机构来不及反应数字控制器输出值的变化。控制的回路数般来讲，考虑到计算机的工作量和各个调节回路的计算成本，要求在控制回路较多时，相应采样周期越长，以使每个回路的调节算法都有足够的时间来完成。控制的回路数与采样周期有如下关系式中，是第个回路控制程序的执行时间。表是常用被控量地经验采样周期。实践中，可以表中地数据为基础，通过试验最后确定最适合的采样周期。数字控制参数的选择如何选择控制算法的参数，要根据具体过程的要求来考虑。般来说，要求被控过程是稳定的，能迅速和准确地跟踪给定值的变化，超调量小，在不同干扰下系统输出应能保持在给定值，操作变量不宜过大，在系统和环境参数发生变化时控制应保持稳定。显然，要同时满足上述各项要求是困难的，必须根据具体过程的要求，满足主要方面，并兼顾其他方面。调节器的参数整定方法较多，但可归结为理论计算法和实验确定法两种，用理论计算法设计调节器的前提是能获得被控对象准确的数学模型，这在工业过程中般较难做到。因此，实际用得较多得还是实验确定法如试凑法工程整定法。这种方法最大的优点就是不依赖对象的数学模型，直接在控制系统中进行现场整定，简单易行。当然，这是种近似的方法，有时可能有点粗糙，但相当适用，可解决般实际问题，下面介绍在本系统中用到的试凑法。试凑法是通过计算机仿真或实际运行，观察系统对典型输入作用的响应曲线，根据各调节参数，对系统响应的影响，反复调节试凑，直到满意为止，从而确定参数。增大比例系数将加快系统响应并减少稳态误差，但过大的会使系统有较大的超调，产生振荡，破坏系统的稳定性。减小积分系数将有利于减小超调，提高系统的稳定性，但系统稳态误差的消除将随之减慢。试凑时，可参考以上参数对控制系统性能的影响趋势，实行先比例，后积分的反复调整。首先只整定比例系数，将由小变大，使系统响应曲线略有超调。此时若系统无稳态误差或稳态误差已小到允许范围内，并且认为响应曲线已属满意，那么，只须用比例调节器即可。而最优比例系数也就相应确定下来。若在比例调节的基础上，系统稳态误差太大，则必须加入积分环节。整定时先将第步所整定的比例系数略为缩小如为原来的倍，再将积分系数置为较小值并连续增大，使得在保持系统良好动态性能的前提下消除稳态误差。这步可反复进行，即根据响应曲线的好坏反复改变比例系数和积分系数，以期得到满意的结果。需要指出，调节器的参数对控制系统性能的影响通常并不十分敏感，因而参数整定的结果可以不唯。本系统中我们在系统仿真和样机调试中根据上述方法整定参数。中位值滤波技术在微机化测控系统的测量通道中总难免窜入这样或那样的随机干扰，从而使送入微机的数据中存在误差。这种因随机干扰而引入的误差称为随机误差。就次测量而言，随机误差没有规律，不可预测。但当测量次数足够多时，其总体服从统计规律，大多数随机误差服从正态分布。为了克服随机干扰引入的随机误差，可以采用硬件抗干扰的方法，也可按统计规律用软件方法来实现，即采用数字滤波方法来抑制有效信号中的干扰成分，消除随机误差。数字滤波，即通过定的计算程序，对采集的数据进行种处理，从而消除或减弱干扰噪声的影响，提高测量的可靠性和精度。采用数字滤波克服干扰，具有如下优点节省硬件成本数字滤波只是个滤波程序，无需添加硬件，而且个滤波程序可用于多处和许多通道，无需每个通道专设个滤波器，因此可大大节省硬件成本。可靠稳定软件滤波不像硬件滤波需要阻抗匹配而且易产生硬件故障。功能强数字滤波可以对频率很高或很低的信号进行滤波，这是模拟滤波器难以实现的。数字滤波的滤波手段有很多种，而模拟滤波只局限于频率滤波，即利用干扰与信号的频率差异进行滤波。方便灵活只要适当改变软件滤波程序的运行参数，即可改变滤波性能。不会丢失原始数据在模拟信号输入通道中使用的频率滤波难免滤去频率和干扰相同的有用的信号，使这部分有用的信号不能被转换成数据而存储或记录下来，即在原始数据记录上永久消失。在要求不失真地记录信号波形的现场数据采集系统中，为了更多地采集有用信号，最好尽可能不在转换之前进行频率滤波，虽然这样在采集有用信号地同时，会把部分干扰信号也采集进来，但是我们可以在采集之后用数字滤波地方法把干扰消除。由于数字滤波只是把已采集存储到存储器中的数据读出来进行数字滤波，只读不写就不会破坏采集得到的原始数据。常用的数字滤波方法有限幅滤波中位值滤波算术平均滤波递推平均滤波加权平均滤波低通滤波复合滤波等等，相关的内容可参阅有关的书籍，在此我们简单介绍下本系统中用到的中位值滤波技术中位值滤波是对被测参数连续采样次般取奇数，然后把次采样值按大小排列，取中间值为本次采样值，本系统我们取为，并用冒泡排序法来对采样值进行排序。中位值滤波能有效地克服偶然因素引起的波动或采样器不稳定引起的误码等脉冲干扰。对温度液位等缓慢变化的被测参数采用此法能收到良好的滤波效果，但对于流量压力等快速变化的参数般不宜采用中位值滤波。系统控制程序设计图为本系统的控制程序框图，系统开机后，先复位，然后对其初始化寄存器和控制寄存器进行编程，在此之后，单片机不断通过采样输出电压值，调整控制数据中的调制幅度值，使输出电压稳定下来。具体来说，就是连续次采样输出电压值，然后对采样值进行中位值滤波，接着把采样值与系统设定电压值本系统为进行比较，求出偏差，再判断此时的偏差是否在允许的范围内，如果是，则不改变中的控制数据，如果超过了允许范围，就采用前述的控制算法去计算出此时的控制调制幅度值，再对的控制寄存器进行编程，从而使输出的波的脉宽幅度随输出电压值变化，使的导通和关断时间发生变化，输出电压稳定在。图中还指出了电源发生输入过压欠压，输出过流或元器件过热时的处理过程当电源系统中的单片机检测到过压欠压过流或过热信号时，置报警标志位为，同时启动定时器，当定时器定时时间到后，单片机再检查过压欠压过流或过热信号是否仍然存在，若存在，则关闭输出并发出故障报警，若过压欠压过流或过热信号已不存在了，则不关闭输出也不发出报警，报警标志位清。这样处理，我们可以有效地防止电源的故障误报警。软件抗干扰技术本电源系统的现场运行环境恶劣，干扰严重，对单片机运行的可靠性和安全性有很高的要求，除了在硬件电路上需要安排些必要的抗干扰措施外，还需在软件上采用抗干扰技术。叠加在被测模拟输入信号上的噪声干扰，会导致较大的测量误差，但由于噪声的随机性，我们可以通过软件滤波的方法来滤除虚假信号，求出其真实信号。当噪声干扰窜入单片机系统，后果更加严重，可能会导致系统失控，最典型的故障是破坏程序计数器的状态，导致程序从个区域跳转到另个区域，或者程序在地址空间内乱飞，甚至陷入死循环。为了将乱飞或陷入死循环的程序重新纳入正轨，我们可采取些必要的软件抗干扰措施，常用的有软件陷阱技术和看门狗技术。软件陷阱技术当乱飞的程序进入非程序区，我们可以设置软件陷阱，将其迅速引向个指定位置