计算机控制系统抑制干扰的技术分析

郭光瑞

摘要：具有良好的抗干扰性，是衡量计算机控制系统可靠性的一个标准。国内外的学者，曾经研究过这一课题，认为抗抗干扰性的理论十分复杂，技术也十分精密，需要大量的實践才能解决。本文通过对计算机控制系统中存在的干扰源进行分析，且通过本身的研究提出具体的抗干扰措施，使计算机系统能正常可靠的运行。

关键词：计算机系统;抗干扰;措施

具有良好的抗干扰性，是衡量计算机控制系统可靠性的一个标准。国内外的学者，曾经研究过这一课题，认为抗抗干扰性的理论十分复杂，技术也十分精密，需要大量的实践才能解决。目前通过不少技术人原的努力，计算机控制系统的抗干扰性终于取得一些成果。以下就计算机控制系统抗干扰性的原因与抑制抗干扰性的技术措施作一些浅谈。

1、计算机控制系统干扰的概述

1.1分类

以下三个途系的信号进入计算机控制系统可形成干扰：电磁感应、电源线、传输通道。若以干扰信号进入计算机控制系统的方式，又可分为串模干扰、共模干扰、数字电路干扰、电源干扰、地线系统干扰。凡扰属于因计算机外部的原因形成的干扰都可以称为外部干扰，由计算机元件、导线之间因分部电容形成的干扰属计算机内部的干扰。

1.2来源

串模干扰（常态干扰）一般是指叠加在被测信号上的干扰，串模可能来自干扰源，也可能来自被测信号本身。共模干扰（共态干扰），一般是放大器或模与数转换器两个输入端上共有的干扰。现场产生干扰的环境条件与计算机接地设备的情况决定干扰幅度高低。

计算机系统使用的电源也能引起干扰，比如，电网、电压和频率的变化，波形发生畸变、变压器投入切除时的磁涌流、雷电波的入侵、谐波电流等，都能对计算机系统形成干扰。

计算机控制系统中存在的数子电路、元件之间、导线之件、导线与元件之间分布的电容对其它导体的电位也会产生干扰。

1.3危害

干扰源产生的特性比较复杂，如有些干扰既来源于传导干扰也来源于辐设干扰，这些干扰使系统引起间歇性和随机性的故障，原因又很难查找分析，这些干扰会影响系统带来严重的危害，也影响系统的工作。

2、当前常见的计算机控制系统的可靠性技术

2.1 容错及避错手段

容错和避错手段是提高计算机硬件系统稳定性的重要方法，硬件设计者利用容错及避错手段进行设计过程，构建高质量工作环境。同时，具体操作阶段选择合适的避错手段，计算机系统运行阶段弥补元器件相关漏洞，进而强化整体控制监督及管理力度。使用高质量元器件，对于运行环境要求较高，长期使用会明显降低计算机控制系统的可靠性。另外，容错作为基于外部资源剩余情况开展具体操作方式，其实际应用较少，但可有效避免外界因素对于计算机系统产生的各种不利影响，从而有效提升整体计算机控制系统的可靠性。

2.2 硬件兀余现象

通常硬件兀余现象也能有效提升计算机系统稳定性及可靠性，当前很多计算机系统采用双机结构形式，尤其实际操作过程中应用较多。当使用双机结构时，具体由两主机对于计算机系统实施有效控制，其中一个主机主要用于输出控制，另一主机则在同等任务级上开展相同任务，达到双主机微同步，可将具体内容传输至主机。假使两个主机运行结果出现差异，便可行直接解析，这样能够保证整体系统运行准确性。

一般来说，主机在任务处理阶段应当确保一用一备，而任务分组作为特殊性操作形式，在一定程度上有效提升系统的可靠性。诸如对于永久性故障形式而言，双主机主要以一备一用方式实现任务分组，实际计算机控系统使用过程中，一备一用会产生转变方式，如果运行流畅，这种运行的方式就会转化为单一工作模式，这样导致系统存在一定的安全隐患。假使系统任意组件或芯片发生故障，均会导致整体系统发生故障，严重时导致整体控制系统出现永久性瘫痪。因此使用任务分组方法难以达到系统重组效果，其应用局限性较为明显。

3、对各种干扰的抑制措施

3.1使用数字滤波器抑制干扰。

与过去的模拟滤波器不足之处相比，数字滤波器通过一定的计算程序减少信号传输中的干扰，它能能有效的抑制计算机控制系统中的常态干扰。

1）数字滤波器的算法

数字滤波器的算法有以下几种：算术平均值算法，算术平均值算法能抑制周期性的干扰，然而对脉冲性的平滑干扰掏性不强，不适合在脉冲性干扰严重的场合使用;中值小巧波算法，中值滤波算法是在三个采样的周期内，连续的采样，读出三个检测信号，从中选择一个大小居中的数据作有效的信号，如果X1

3.2抑制交流电源对系统的干扰

停电、电压变化、闪变、电压波形缺口、高次谐波畸变、高频瞬态电压、浪涌、脉冲以及嗓声，都能产生交流变网的操声与干扰。一个继电器可抑制交流电源对系统的干扰。在安装继电器以前先要保证安装现场的电源条件符合《计算机场地的技术要求规定》，之后可以采取以下措施：电网波动较大的干扰，可以采用交流稳压器，对规模较大和需要供电质量较高的系统采用公共接地点，或UPS不间断共电系统，通过改善供电电源的性能，降低对系统的干扰;侵入电网的外部高频干扰，使用低通滤波器抑制;电网侵入的瞬态强脉冲、射频可使用隔离变压器]嗓声滤波器等噪声掏装置;电源或电源回路中的干扰，可通过合理的布线解决，以短，防止布成回路形与“菊花”链形为原则，地引入端与电源的集成电路芯片间可以接入一个0.01-0.1μF的无感瓷片电容，还可在每块电路板上装稳压块，另外可在电源和地线的引入处接入10-100μF的电容和0.01-0.1μF的无感瓷片电容，抑止逻辑电路板的电源线与地受驱动器的干扰。

3.3接地方式抑制干扰

计算机控制系统约有以下几种接地线：交流供电回路50HZ地线（交流地）;直流供电回路地线（直流地）;为防止静电感应和磁场感应设置的地线（屏蔽地）;逻辑开关网络地线（数字地）;A/D转换、前置放大器和比较器的地线（模拟地）;大电流网络部件地线（功率地）;信号传感元件地线（信号地）。接地可从计算机壳、被控机械和设备保护接地与屏蔽、信号基准点的选择接地。根据计算机控制系统，可以合理的配置接地线，它关系到系统自身的安全与抗干扰性能。

3.4抵制过程通道的干扰

计算机的导线分散在生产现场各个地方，被检测和被控制的参量很多，干扰信号容易侵入过场导线的信号和发出控制信号，对此可以用以下方法抑制：使用代通滤波器、高通滤波器、掏干扰信号来抑制频率不同的干扰信号。采取隔离或者屏蔽的措施，防止电磁耦合干扰;及早完成模/数转换;使用光电耦合器或者使用变压器把模拟信息与数字信息隔离，让被测信息通过两者之间获得通路，如果形不成回路，便可以抑制共模干扰;仪表放大器的阻抗高、源泉移低、增益可调，可以抑制部份程度的共模干扰。

4、总结

计算机控制系统中的干扰信息，形成的环境比较复杂，系统自身也不够完善，因此会出现各种原因的干扰，此时，可以增强系统的抗干能力，积极运用掏抗系统干扰的方法，让系统能不受干扰的正常运行。目前对出现计算机控制系统出现干扰的分析，及实践中出现解决抗干扰的措施，都没有完全解决现存在的问题。要真正排除干扰，需要在理论上进行更深入的研究，在实践中作更多的探索。

参考文献

[1]王启光.计算机控制系统的可靠性技术研究分析[J].现代工业经济和信息化，2016（03）

[2]赵兰梅.试论计算机控制系统中的可靠性设计[J].数字技术与应用，2015（12）

[3]李超.关于计算机系统的可靠性技术分析[J].城市建设理论研究：电子版，2015（19）

（作者单位：天津航天中为数据系统科技有限公司）