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1、计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /57/57第6章 控制系统的可靠性与抗干扰技术n6.1 可靠性与抗干扰技术的基本概念n6.2 硬件的可靠性与抗干扰技术n6.3 软件的可靠性与抗干扰技术n本章小结n思考题与习题1 1计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /57/576.1 可靠性与抗干扰技术的基本概念n6.1.1 可靠性的概念n6.1.2 电磁兼容性n6.1.3 噪声的分类和耦合方式n6.1.4 控制系统可靠性设计的基本途 径2 2计算机控制技术及其应用计算机控制技
2、术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /57/576.1.1. 可靠性n可靠性（Reliability）定义n控制系统的可靠性通常是指在一定 条件下，在规定时间段完成规定功 能的能力。n要素n条件n时间n功能可靠性可靠性条件条件功能功能时间时间3 3计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /57/576.1.1. 可靠性n条件n环境条件、工作条件、操作和维护条件n时间n可靠性的基本参量和度量n可靠度、失效率、n平均故障间隔时间（MTBF：Mean Time Between Failures）n平均维护时间（
3、MTTR：Mean Time to Repair） 等。n功能n任务目标和性能指标4 4计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /57/576.1.1. 可靠性n2.错误（Error）和故障（Failure ）n错误（Error）n瞬时性的、功能上出现偏差的异常状态 ;n错误不经停机修理也可恢复到正常工作 状态；n故障（Failure）n固定性的、功能部件其必要操作能力消 失的异常状态;n故障只有通过修理才能恢复到正常状态 。5 5计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /5
4、7/576.1.1. 可靠性n对待错误的态度n错误的发生是难免，但并不可怕。n可怕的是发生了错误，系统仍一无所知。n错误的自动检测、纠正和指示，对控制系统来 说非常重要。n对待故障的态度n合理设计结构，选择优质部件，减少故障发生 ；n对可以预见的故障，应定期检查或更换关键元 件和部件n对不可避免的故障，应尽快恢复系统正常工作 。态态 度度6 6计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /57/576.1.1. 可靠性n故障分类n早期故障n由于元器件质量差，软件、硬件设计欠 完善等原因所造成的;n耗损故障n由于元器件使用寿命已到所致。n偶
5、发故障n通常发生于早期故障和耗损故障之间;n是随机发生的、难以预见。先天不足？先天不足？年老体衰？年老体衰？意外事故？意外事故？7 7计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /57/576.1.2.电磁兼容性EMCn电磁兼容性的概念n电磁兼容性（EMC： Electromagnetic Compatibility）n并非指电与磁之间的兼容，n而是指在不损害信号所含信息的条件下， 信号和干扰能够共存的程度。n国际电工委员会(IEC)对EMC的定义是 ：n设备或系统在其电磁环境中能正常工作，n且不对该环境中任何事物构成不能承受的 电磁骚扰
6、的能力。8 8计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /57/57观观 念念6.1.2.电磁兼容性EMCn传统的观念n控制系统为保证其正常工作，必须有较 强的抗电磁干扰能力，但往往忽略了其 本身的许多部件也是产生电磁干扰的发 射源。n文明的观念n洁身n设备或系统产生的电磁骚扰，不应对周围设 备造成不能承受的干扰，也不应对周围环境 造成不能承受的“污染”；n自保n设备或系统对来自周围环境中的电磁干扰， 应具有足够的抗御能力。9 9计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /57/
7、576.1.2.电磁兼容性EMCn电磁兼容标准 nCE认证n欧共体成员国关于EMC法律性指令（89336 EEC指令）要求所有投放市场的电工电子产品，均 要求进行EMC认证。认证合格后，贴上CE标志。nFCC认证n美国联邦通信委员会（Federal communications Commission，简称FCC）颁布了一系列有关EMC 的法规，并进行这方面的管理，对于通信发射机、 接收机、电视机、计算机、各种医疗设备均有相应 的法律要求。1010计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /57/576.1.2.电磁兼容性EMCnEMC的
8、4要素（产生干扰的必要条件 ）n噪声的发生（即有噪声源的存在）n噪声的接收（即有受扰体的存在）n噪声的传播（即有耦合途径的存在）n以及上述三者在时间上的一致性。1111计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /57/576.1.3 噪声的分类和耦合方式n1. 噪声分类n(1). 按噪声产生的位置分类n按噪声产生的位置可分内部噪声和外部噪声。n(2). 按噪声产生的原因分类n噪声产生的原因非常多，按其分类有热噪声、接触噪声、放 电噪声、高频振荡噪声、感应噪声、反射噪声、浪涌噪声、 辐射噪声等。n(3). 按噪声传导模式分类n按噪声传导模
9、式可分为常模噪声和共模噪声。n常模噪声又称差动噪声、串模噪声、横向噪声、线间感应噪 声或对称噪声等.n(4). 按噪声波形分类n典型的噪声波形有连续的正弦波、偶发的脉冲波、周期性的 脉冲波.1212计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /57/576.1.3 噪声的分类和耦合方式n常模噪声n常模噪声又称差动噪 声、串模噪声、横向 噪声、线间感应噪声 和对称噪声等；n常模噪声与有用信号 串在一起，较难清除;n当噪声的频率范围与 有用信号相差较大时 ，可采用滤波方法来 抑制。1313计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6
10、章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /57/576.1.3 噪声的分类 和耦合方式n共模噪声n共模噪声又称地感 应噪声、纵向噪声 或不对称噪声。n抑制共模噪声的方 法较多，如隔离、 屏蔽、接地等。1414计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /57/576.1.3 噪声的分类和耦合方式n2. 噪声的耦合方式n(1). 公共阻抗耦合n(2). 直接耦合1515计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /57/576.1.3 噪声的分类和耦合方式n2. 噪声的耦合方式n
11、(3). 电容耦合n(4). 电磁感应耦合1616计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /57/576.1.3 噪声的分类和耦合方式n2. 噪声的耦合方式n(5). 漏电耦合n(6). 辐射耦合1717计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /57/576.1.4. 控制系统可靠性设计的基本途径n1. 提高元器件和部件的可靠性n2. 合理设计系统结构n3. 采用抗干扰技术n被动措施n4. 采用可靠性技术n主动措施1818计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院 /57/576.2 硬件的可靠性与抗干扰技术n6.2.1 元器件与系统结构n6.2.2 滤波与去耦电路n6.2.3 隔离与屏蔽技术n6.2.4 电源干扰的抑制与接地技术n6.2.5 停电保护和热插拔技术n6.2.6 Watchdog技术n6.2.7 印制板的抗干扰措施1919计算机控制技术及其应用计算机控制技术及其应用第第6 6章章苏州大学应用技术学院苏州大学应用技术学院
