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9.4.2 标度变换在线视频

9.4.2 标度变换

阅读材料:

    计算机控制系统——分析、设计与实现技术

    ISBN: 978 703 055 8091


相关阅读:

    教材8.4节

下一节:第9周思维导图

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9.4.2 标度变换课程教案、知识点、字幕

标度变换是另外一种常用的数据预处理方法

在计算机控制系统当中

计算机从I/O接口读入的组件的量是一个工程量

也就是说,是带有具体量纲的数值

不同的组件具有不同的量程

或者说读入的量具有不同的取值范围

不同组件读入的量也有不同的单位

这个值在送入计算机之后

要转换成计算机能够接收的数字才可以进行控制运算

而计算机控制器在进行控制运算的时候

处理的都是纯粹的数值

是不带有物理单位的纯粹的数

这些数的变化范围是一样的

都是从全0到全1变化

或者说

不失一般性的话

可以用数字0到1

或者是-1到+1

来表示计算机控制器所处理的数值量的变化范围

这个量,我们称它为数值量

它和工程量的区别在于两点

第一,有没有单位或者说量纲

第二,不同的量,它们的量程或者说取值范围是不是相同的

对于组件设备

每一个组件它的量都是有量纲的

每一个组件它的量都是有一个特定量程的

不同组件的量程是不一样的

但是在进入计算机之后

都要转换成不具有物理单位的具有相同变化范围的纯粹的数

才可以被控制器算法所处理

这样,我们需要在工程量和数值量之间做一个转换

这种有量纲的值和无量纲纯数之间的映射

我们称为标度变换

大多数情况下,我们使用的是一个线性映射关系

也就是说

工程量量程的下限A0对应于计算机所处理的数字量的下限N0

工程量量程的上限Am对应于计算机所处理的数字量的最大的值Nm

两者之间是一个纯粹的线性关系

那么,利用代数相关运算

我们可以计算出任何一个数字量Nx所对应的工程量Ax的大小

实际运算的时候,我们通常把N0取为0

这样可以把线性标度变换公式做一下化简

在某些例外的情况下

工程量和数值量之间是一个非线性的映射关系

这种映射关系我们称为非线性标度变换

它没有统一的变换公式

大多数情况下,可以使用分段插值的办法进行处理

所谓分段插值

就是把组件输入输出的【非】线性关系分成若干的折线段

在每一个折线段上使用线性映射

具体做的时候

我们需要先对组件的输入输出关系进行测量

获取它精确的输入输出曲线

然后,根据曲线的变化情况选择合适的插值点

把相邻插值点之间的曲线看成直线

做一个线性的映射

计算出这一个直线段的斜率

把若干直线段的斜率保存在一个数据表格里

在采样的时候

对于每一次读入的工程量

从表里面查到它所在的区间

然后,用它所在区间的直线斜率进行线性变换

这样就可以把一个非线性的标度变换转换成一个线性的标度变换进行处理了

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第一章 课程简介

-学习任务

--学习任务

-1.1 什么是计算机控制

--1.1 什么是计算机控制

-1.2 为什么学习计算机控制

--1.2 为什么学习计算机控制

-1.3 怎样学习计算机控制

--1.3 怎样学习计算机控制

-【思政讨论】钱学森:我对系统学认识的历程

-第1周作业

-用户需求调查问卷

第二章 计算机控制基础

-学习任务

--学习任务

-2.1 概述

--2.1 概述

-2.2 典型形式

--2.2.1 操作指导系统

--2.2.2 直接数字控制系统

--2.2.3 监督控制系统

--2.2.4 分布式控制系统

--2.2.5 现场总线控制系统

--2.2.6 网络控制系统

-第2周思维导图

-【思政阅读】马少梅,范建文:回望历史——记录我国自动化仪表的成长与发展

-第2周作业

第三章 信号的采样与重构

-学习任务

--学习任务

-3.1 信号采样

--3.1.1 信息与信号

--3.1.2 采样过程

--3.1.3 采样定理

-3.2 信号重构

--3.2.1 香农重构

--3.2.2 保持法重构

-第3周思维导图

-【思政讨论】连续和离散:从信息科学的观点理解经典

-第3周作业

第四章 系统的数学描述

-学习任务

--学习任务

-4.1 回顾:连续系统的数学描述

--4.1 回顾:连续系统的数学描述

-4.2 离散对象的数学描述

--4.2.1 离散对象的数学描述

--4.2.2 仿真实例:建立离散对象的模型

--4.2.3 仿真实例:获取离散对象的模型

-4.3 系统模型的运算

--4.3.1 系统模型的运算

--4.3.2 仿真实例:基于解析表示

--4.3.3 仿真实例:基于图形表示

-第4周思维导图

-【思政讨论】日记:我参与了第一台智能可编程序调节器的设计

-第4周作业

第五章 系统的性能分析

-学习任务

--学习任务

-5.1 回顾:连续系统的性能分析

--5.1 回顾:连续系统的性能分析

-5.2 离散系统的指令响应

--5.2.1 离散系统的指令响应

--5.2.2 仿真实例:基于LabVIEW的指令响应

-5.3 离散系统的性能描述

--5.3.1 离散系统的性能描述

--5.3.2 稳定性

--5.3.3 鲁棒性

--5.3.4 仿真实例:基于LabVIEW的性能指标计算

-第5周思维导图

-第5周作业

-LabVIEW辅助设计(1)

-【思政讨论】谢旭凯和谢绪恺判据

第六章 模拟化设计方法

-学习任务

--学习任务

-6.1 模拟化设计

--6.1 模拟化设计

-6.2 离散化方法

--6.2.1 离散化方法

--6.2.2 前向差分法

--6.2.3 后向差分法

--6.2.4 双线性变换法

--6.2.5 脉冲响应不变法

--6.2.6 阶跃响应不变法

--6.2.7 零极点匹配法

--6.2.8 仿真实例:离散化方法

-第6周思维导图

-第6周作业

-LabVIEW辅助设计(2)

-【思政讨论】是什么卡了我们的脖子?

第七章 数字化设计方法

-学习任务

--学习任务

-7.1 数字化设计

--7.1.1 什么是数字化设计

--7.1.2 怎样进行数字化设计

-7.2 解析法

--7.2.1 Ragazzini法

--7.2.2 基于LabVIEW的辅助设计

-7.3 试探法

--7.3.1 频域设计法

--7.3.2 仿真实例:基于LabVIEW的频域设计

--7.3.3 根轨迹设计法

--7.3.4 仿真实例:基于LabVIEW的根轨迹设计

-第7周思维导图

-第7周作业

-LabVIEW辅助设计(3)

-【思政讨论】数控系统概述

第八章 从函数到算法

-学习任务

--学习任务

-8.1 可控实现形式

--8.1 可控实现形式

-8.2 数值精度问题

--8.2 数值精度问题

-8.3 计算时延问题

--8.3.1 计算时延

--8.3.2 程序结构的影响

--8.3.3 对采样周期的影响

-第8周思维导图

-第8周作业

第九章 硬件约束

-学习任务

--学习任务

-9.1 硬件约束的抽象化

--9.1 硬件约束的抽象化

-9.2 选择运算平台

--9.2 选择运算平台

-9.3 选择I/O设备接口

--9.3 选择I/O设备接口

-9.4 处理I/O接口数据

--9.4.1 数字滤波

--9.4.2 标度变换

-第9周思维导图

-第9周作业

第十章 工程实现

-学习任务

--学习任务

-10.1 需求分析

--10.1 需求分析

-10.2 架构设计

--10.2 架构设计

-10.3 任务调度策略

--10.3 任务调度策略

-10.4 可靠设计模式

--10.4 可靠性设计模式

-第10周思维导图

-第10周作业

期末考试

-期末考试卷【互评】

9.4.2 标度变换笔记与讨论

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