Фильтрация сигнала фильтром скользящей медианы.
Содержание
Введение
1 Определения Алгоритма………………………………………………………5
2 Свойства Алгоритма…………………………………………………………...6
3 Алгоритм контроля…………………………………………………………….6
3.1 Циклический опрос датчиков.Словесная форма алгоритма…………….6
3.2 Фильтрация двух сигналов фильтром скользящей медианы……………7
3.3 Описание алгоритма в виде блок-схемы………………………………….8
3.4 Допусковый контроль значений…………………………………………...8
3.5 Допусковый контроль скорости изменения. 10
3.6 Проверка на наличие выбросов. Критерий Смирнова-Граббса. 11
3.7 Проверка на наличие выбросов. Критерий Диксона. 12
3.8 Проверка на наличие дрейфа. Критерий Аббе. 13
3.9 Описание алгоритма на основе автоматных таблиц. 14
3.10 Автоматный граф. 14
3.11 Секвенциальное представление. 15
3.12 Представление всего алгоритма. 16
4 Языки программирования. 18
4.1 Требования к языкам программирования и их классификация. 18
4.2 История и особенности языка программирования Паскаль. 19
Заключение
Список используемых источников
Введение
Автоматизированным технологическим комплексом (АТК) называется совокупность совместно функционирующих технологического объекта управления и системы управления на уровне АСУТП. На одном из этапов проектирования АСУТП возникает проблема синтеза алгоритмов контроля и оптимизации управления.
Под алгоритмизацией понимается процесс получения и формирования алгоритмов.
Алгоритм - это набор правил, позволяющий чисто механически решить любую задачу. Также, алгоритм - это точное предписание, определяющее процесс преобразования исходных данных в искомый результат.
Общая теория алгоритмов рассматривает вопросы принципиальной возможности реализации алгоритма без учета ограничений, накладываемых технической системой на его реализацию. Основной проблемой обшей теории алгоритмов является проблема алгоритмической разрешимости той или иной задачи.
Прикладная теория алгоритмов учитывает наряду с алгоритмической разрешимостью, учитывает характеристики реализующих алгоритм систем
Основными проблемами решаемости прикладной теории алгоритмов применительно к управлению алгоритмов являются:
1. Функциональная задача (алгоритмизация законов управления);
2. Структурная задача
Любой алгоритм, каким бы способом он ни был представлен, должен обладать следующими свойствами:
- дискретностью (алгоритм - последовательность шагов, выполняемых за конечные промежутки времени);
- определенностью (возможность однозначного токования результата алгоритма);
- результативностью (алгоритм приводит к решению за конечное число шагов);
- массовостью (применимость к разным наборам исходных данных);
Алгоритм допускает различные формы представления. При этом для его записи используются символы, изображения, арифметические, логические, неарифметические операции.
Любая из форм представления алгоритма должна удовлетворять
следующим требованиям:
1.Используемые символы должны быть наглядны и немногочисленны;
2.Используемые символы не должны допускать неоднозначного толкования;
3.Используемые символы должны давать возможность составления обозримых алгоритмов с различной степенью детализации.
Определения Алгоритма.
Алгоритм – это точное предписание, определяющее процесс преобразования исходных данных в искомый результат.
Алгоритм – это конечный набор правил, который определяет последовательность операций для решения конкретного множества задач и обладает пятью важными чертами: конечность, определенность, ввод, вывод, эффективность (Д.Э.Кнут).
Алгоритм – это всякая система вычислений, выполняемых, выполняемых по строго определенным правилам, которая после какого-либо числа шагов заведомо приводит к решению поставленной задачи (А. Колмогоров).
Алгоритм – это точное предписание, определяющее вычислительный процесс, идущий от варьируемых исходных данных к искомому результату (А. Марков).
Алгоритм – точное предписание о выполнении в определенном порядке некоторой системы операций, ведущих к решению всех задач данного типа (Философский словарь / Под ред. М.М. Розенталя).
Алгоритм – строго детерминированная последовательность действий, описывающая процесс преобразования объекта из начального состояния в конечное, записанная с помощью понятных исполнителю команд (Николай Дмитриевич Угринович, учебник «Информатика и информ. Технологии).
Алгоритм – это последовательность действий, направленных на получение определенного результата за конечное число шагов.
Алгоритм – однозначно, доступно и кратко (условные понятия – названия этапа) описанная последовательность процедур для воспроизводства процесса с обусловленным задачей алгоритма результатом при заданных начальных условиях. Универсальность (или специализация) алгоритма определяется применимостью и надежностью данного алгоритма для решения нестандартных задач.
Алгоритм – это понятные и точные предписания исполнителю совершить конечное число шагов, направленных на решение поставленной задачи.
Алгоритм – это некоторый конечный набор рассчитанных на определенного исполнителя операций в результате выполнения которых через определенное число шагов может быть достигнута поставленная цель или решена задача определенного типа.
Алгоритм – это последовательность действий, либо приводящая к решению задачи, либо поясняющая, почему это решение получить нельзя.
Алгоритм – это точная, однозначная, конечная последовательность действий, которую должен выполнить пользователь для достижения конкретной цели либо для решения конкретной задачи или группы задач.
Алгоритм- это точное предписание, которое задает вычислительный (алгоритмический) процесс, начинающийся с произвольного исходного данного и направленный на получение полностью определяемым этим исходным данным результатам.
Свойства Алгоритма.
Алгоритм обладает следующими свойствами:
1.Дискретность – это свойство состоит в том, что алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых шагов. При этом для выполнения каждого шага алгоритма требуется конечный отрезок времени, т.е. преобразование исходных данных в результат осуществляется во времени дискретно.
2.Определенность – каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным.
3.Результативность – алгоритм должен приволить к решению за конечное число шагов.
4.Массовость – алгоритм решения задачи разрабатывается в общем виде, т.е. он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся лишь исходными данными.
5.Правильность – алгоритм правильный, если его выполнение дает правильные результаты решения поставленной задачи.
Способы представления алгоритма:
1.Словесный.
2.Автоматные таблицы.
3. Язык логических схем.
4.Секвенция.
5. Блок-схемы.
3 Алгоритм контроля
3.1 Циклический опрос датчиков. Словесная форма алгоритма.
Алгоритм называется циклическим, если в нем имеются действия или наборы действий, которые необходимо выполнить более одного раза. Повторяющиеся алгоритмические действия являются телом цикла. Дополнительно каждый цикл имеет условие, по которому выполнение циклического алгоритма заканчивается. Представим алгоритм в словесной форме:
Шаг 1. Ввод исходных данных Тц, n=16, n1, N1, B. Шаг два.
Шаг 2. Ввод начальных засылок. Шаг три.
Шаг 3. Запуск таймера, фиксация tk. Шаг четыре.
Шаг 4. i=1. Шаг пять.
Шаг 5. Опрос i-того датчика с адресом Ni. Шаг шесть.
Шаг 6. Запись в ячейку ОЗУ с адресом Ni. Шаг семь.
Шаг 7. i=i+1. Шаг восемь.
Шаг 8. i>16. Шаг пять. Если опрос окончен (i=16), то Шаг девять.
Шаг 9. Вывод результатов опроса. Шаг десять.
Шаг 10. Обращение к таймеру, расчет Δt=t-tk. Шаг одиннадцать.
Шаг 11. Δt>Tц. Если нет, то возврат к шагу десять. Шаг двенадцать.
Шаг 12. z≠1. Если нет, то tk=t и возврат к шагу два. Шаг тринадцать.
Шаг 13. Конец.
Фильтрация сигнала фильтром скользящей медианы.
Для фильтра скользящей медианы математическая модель представлена формулой:
где В – объѐм выборки, y’(i) – отсортированный массив элементов выборки (направление сортировки значения не имеет). (Оператор div в выражении «a div b» возвещает целое число от деление числа а на число b).
К достоинствам данного фильтра можно отнести его способность убирать импульсные помехи, недостатком является худшие характеристики фильтрации низкочастотных сигналов по сравнению с фильтром скользящего среднего.
3.3 Описание алгоритма в виде блок-схемы.
Блок-схемой называется графическое изображение алгоритма процесса, в котором каждому оператору в соответствие ставится геометрическая фигура символа. Внутри фигур дается формульное или словесное описание содержания соответствующих действий. Преимуществами метода являются его наглядность и простота, поэтому он имеет наибольшее распространение
Рисунок 1 – Блок-схема алгоритма сигнала с фильтром скользящей медианы.