Масштабирование выходного аналогового сигнала

Рассмотрим операцию масштабирования сигнала управляющего воздействия в системе ( рис.6 ) со следующими характеристиками.

Плата УСО с с аналоговым выходным сигналом, исполнительный механизм с линейной характеристикой вида:

где : I - токовый сигнал, поступающий на исполнительный механизм,

10. степень открытия регулирующего клапана,

индексы 1, 2 относятся к любым двум точкам характеристики исполнительного механизма.

Из приведенной формулы получаем:

Программа ПИД-регулятора формирует значения степени открытия регулирующего клапана X, которые передаются в канал Output.

В результате значения этого канала соответствуют: Y_ап =X , Y_вых =I

где : Y_вых - выходное значение канала,

Y_ап - аппаратное значение канала.

Следовательно, формула масштабирования канала:

или

Таким образом:

где константы: ,

Рис. 6 Характеристика канала системы управления:

а- принципиальная схема ; b- характеристика исполнительного устройства.

Пример. Масштабирование управляющего воздействия.

В системе используется исполнительный механизм с входным токовым сигналом 420 ma, изменяющий положение регулирующего клапана в пределах 0 – 100% .

В соответствии с представленными выше уравнениями коэффициенты формулы масштабирования:

В результате формула масштабирования примет вид:

Фильтрация

Практически изменения всех технологических параметров кроме полезного сигнала содержат помеху. Высокочастотные помехи, проходя по тракту формирования управляющего воздействия, вызывают высокочастотные колебания регулирующих органов, что приводит к их быстрому износу.

Для выделения полезного сигнала среди помех осуществляют операцию цифровой фильтрации.

В TRACE MODE данная процедура присутствует только у аналоговых каналов. Набор выполняемых ею операций отличается для входных и выходных каналов.

У каналов типа INPUT фильтрация выполняется после процедуры трансляции до формирования реального значения. Фильтрация включает в себя следующие операции:

•        подавление пиков - случайных всплесков в тракте измерения;

•        подавление малых колебаний значения канала;

•      экспоненциальное сглаживание.

У каналов типа OUTPUT данная процедура формирует реальное значение по входному значению.

При этом выполняются следующие операции:

•        подавление малых колебаний значения канала;

•        экспоненциальное сглаживание.

• ограничение скорости изменения реального значения;

Фильтрация пиков

Осуществляется отбрасыванием одиночных импульсов.

Если изменения сигнала за один такт больше заданной величины, то значение сигнала не меняется:

где: d_max – максимальное изменение параметра за один такт.

Фильтрация малых колебаний

Осуществляется путем введения зоны нечувствительности (апертуры).

Если изменения сигнала за один такт меньше заданной величины, то значение сигнала не меняется:

(4.10)

где: Yn - измеренные значения технологического параметра на n-ом такте,

Y_fn - фильтрованные значения технологического параметра,

d_min – апертура (зона нечувствительности).