CN110568779A - 一种控制系统传感数据处理方法 - Google Patents

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黄孝平
文芳一
黄文哲
朱浩铭
谈华雄
卢志翔
李胜
杨秋香
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
    • G06F16/20—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor of structured data, e.g. relational data
    • G06F16/21—Design, administration or maintenance of databases
    • G06F16/215—Improving data quality; Data cleansing, e.g. de-duplication, removing invalid entries or correcting typographical errors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/382—Monitoring; Testing of propagation channels for resource allocation, admission control or handover

Abstract

本发明提供了一种控制系统传感数据处理方法，包括如下步骤：(1)生成随机数；(2)选取通信通道；(3)读取数据；(4)判断时间片；(5a)存入缓存；(5b)范围检查；(6)数据整理；(7)跳转控制。本发明通过选取通信通道、判断时间片等步骤的设置，使得控制过程中能有在一个控制时间片内不依赖于历史传感器数据而独立完成一次滤波，滤波处理周期短，且能有效清除传感器数据的随机干扰问题。

Description

一种控制系统传感数据处理方法
技术领域
本发明涉及一种控制系统传感数据处理方法。
背景技术
一般而言，控制系统都包括输出、反馈两大部分，输出是对诸如电机、继电器等元器件进行控制，而反馈是从各类传感器中获取数据。
常规的控制方式是，在定长的时间片(一般为1ms或10ms)内，获取反馈数据，然后输出控制，然后结束该时间片。
在这种方式下，对于传感器数据的滤波，大多都是直接在反馈数据阶段直接用卡尔曼滤波之类的方式基于历史传感器数据进行处理，但这样的处理方法，并不能很好的清除传感器数据的随机干扰问题，而且对于整个控制过程而言滤波处理周期较长。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种控制系统传感数据处理方法，该控制系统传感数据处理方法通过选取通信通道、判断时间片等步骤的设置，使得控制过程中能有在一个控制时间片内不依赖于历史传感器数据而独立完成一次滤波，滤波处理周期短，且能有效清除传感器数据的随机干扰问题。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种控制系统传感数据处理方法，包括如下步骤：
(1)生成随机数：由片上随机数生成器生成一个随机数；
(2)选取通信通道：根据随机数选择一条传感器通信通道；
(3)读取数据：从传感器通信通道中获取传感器数据；
(4)判断时间片：判断计数变量的值是否达到预定计数值，如未达到则进入步骤(5a)，如达到则进入步骤(5b)；
(5a)存入缓存：将获取的传感器数据存入传感器读数列表中，将计数变量的值增加1；
(5b)范围检查：判断将获取的传感器数据存入传感器读数列表中，然后判断传感器读数列表中的传感器数据是否有超出预设范围的，如有则删除；
(6)数据整理：对传感器读数列表中的传感器数据进行整理，删除明显异常的数据，然后根据传感器读数列表计算目标传感器数据；
(7)跳转控制：将计数变量的值置0，以目标传感器数据作为反馈输入跳转至控制代码段执行。
所述步骤(6)数据整理包括如下步骤：
(a)拟合：对每一条传感器通信通道所获取的传感器数据分别做线性拟合；
(b)清除异常值：删除超出拟合范围的传感器数据，然后传感器数据按时间排序；
(c)计算目标值：对排序后的传感器数据计算均值作为目标传感器数据。
所述根据随机数选择一条传感器通信通道，是将随机数取值范围按照传感器通信通道的数量均分，选取随机数数值所在的取值范围对应的传感器通信通道。
所述生成一个随机数是以在0～1上平均分布的概率生成。
所述传感器通信通道，每一条对应一个传感器。
所述预定计数值大于传感器通道数量的50倍。
所述线性拟合是指二次线性拟合。
所述超出拟合范围，是指传感器数据取值超出拟合方程计算结果值的预设百分比，预设百分比为10～30％。
本发明的有益效果在于：通过选取通信通道、判断时间片等步骤的设置，使得控制过程中能有在一个控制时间片内不依赖于历史传感器数据而独立完成一次滤波，滤波处理周期短，且能有效清除传感器数据的随机干扰问题。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示的一种控制系统传感数据处理方法，包括如下步骤：
(1)生成随机数：由片上随机数生成器生成一个随机数；
(2)选取通信通道：根据随机数选择一条传感器通信通道；
(3)读取数据：从传感器通信通道中获取传感器数据；
(4)判断时间片：判断计数变量的值是否达到预定计数值，如未达到则进入步骤(5a)，如达到则进入步骤(5b)；
(5a)存入缓存：将获取的传感器数据存入传感器读数列表中，将计数变量的值增加1；
(5b)范围检查：判断将获取的传感器数据存入传感器读数列表中，然后判断传感器读数列表中的传感器数据是否有超出预设范围的，如有则删除；
(6)数据整理：对传感器读数列表中的传感器数据进行整理，删除明显异常的数据，然后根据传感器读数列表计算目标传感器数据；
(7)跳转控制：将计数变量的值置0，以目标传感器数据作为反馈输入跳转至控制代码段执行。
所述步骤(6)数据整理包括如下步骤：
(a)拟合：对每一条传感器通信通道所获取的传感器数据分别做线性拟合；
(b)清除异常值：删除超出拟合范围的传感器数据，然后传感器数据按时间排序；
(c)计算目标值：对排序后的传感器数据计算均值作为目标传感器数据。
所述根据随机数选择一条传感器通信通道，是将随机数取值范围按照传感器通信通道的数量均分，选取随机数数值所在的取值范围对应的传感器通信通道。
所述生成一个随机数是以在0～1上平均分布的概率生成。
所述传感器通信通道，每一条对应一个传感器。
所述预定计数值大于传感器通道数量的50倍。
所述线性拟合是指二次线性拟合。
所述超出拟合范围，是指传感器数据取值超出拟合方程计算结果值的预设百分比，预设百分比为10～30％。
由此，假定一个控制过程的定长时间片采用100ms，系统中有四个传感器，则可以每0.2ms获取一次传感器的读值，预定计数值设定为490(预留2ms用于输出控制)，则每一条传感器通信通道平均可获取到122.5条数据，而随机选取主要是为了确保传感器数据获取更均衡，不受传感器数量和控制时间片长度的限制，由于在一个控制过程的定长时间片中获取了足够多的传感器数据，因此在一个控制过程中进行有效滤波，就能有效剔除传感器读数的随机干扰问题。
考虑在现实中，一般传感器所能获取的真实物理量在短时间内(如1s或0.1s)一般不会出现跳变，大多符合线性变化(数值可视化后为一条直线段)，少数符合二次线性变化(数值可视化后为一条弧线段)，因此二次线性拟合的方式能有效确保传感器数据量真实可靠。

Claims (8)

1.一种控制系统传感数据处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)生成随机数：由片上随机数生成器生成一个随机数；
(2)选取通信通道：根据随机数选择一条传感器通信通道；
(3)读取数据：从传感器通信通道中获取传感器数据；
(4)判断时间片：判断计数变量的值是否达到预定计数值，如未达到则进入步骤(5a)，如达到则进入步骤(5b)；
(5a)存入缓存：将获取的传感器数据存入传感器读数列表中，将计数变量的值增加1；
(5b)范围检查：判断将获取的传感器数据存入传感器读数列表中，然后判断传感器读数列表中的传感器数据是否有超出预设范围的，如有则删除；
(6)数据整理：对传感器读数列表中的传感器数据进行整理，删除明显异常的数据，然后根据传感器读数列表计算目标传感器数据；
(7)跳转控制：将计数变量的值置0，以目标传感器数据作为反馈输入跳转至控制代码段执行。
2.如权利要求1所述的控制系统传感数据处理方法，其特征在于：所述步骤(6)数据整理包括如下步骤：
(a)拟合：对每一条传感器通信通道所获取的传感器数据分别做线性拟合；
(b)清除异常值：删除超出拟合范围的传感器数据，然后传感器数据按时间排序；
(c)计算目标值：对排序后的传感器数据计算均值作为目标传感器数据。
3.如权利要求1所述的控制系统传感数据处理方法，其特征在于：所述根据随机数选择一条传感器通信通道，是将随机数取值范围按照传感器通信通道的数量均分，选取随机数数值所在的取值范围对应的传感器通信通道。
4.如权利要求1所述的控制系统传感数据处理方法，其特征在于：所述生成一个随机数是以在0～1上平均分布的概率生成。
5.如权利要求1所述的控制系统传感数据处理方法，其特征在于：所述传感器通信通道，每一条对应一个传感器。
6.如权利要求1所述的控制系统传感数据处理方法，其特征在于：所述预定计数值大于传感器通道数量的50倍。
7.如权利要求2所述的控制系统传感数据处理方法，其特征在于：所述线性拟合是指二次线性拟合。
8.如权利要求2所述的控制系统传感数据处理方法，其特征在于：所述超出拟合范围，是指传感器数据取值超出拟合方程计算结果值的预设百分比，预设百分比为10～30％。
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