Цифровой интегратор. Реализация на микроконтроллере., Как сделать интегратор в цифре и избежать насыщения ? Опции

[MSP430F]

Всем доброго времени суток!

Уважаемые коллеги, срочно нужна ваша помощь.

Вот такая задача.
Разрабатывается датчик виброперемещения. Пьезокерамика выдает напряжение, пропорциональное виброускорению. Затем стоит аналоговый интегратор, получаем на выходе виброскорость. Затем будем ставить сигма-дельта АЦП и контроллер с ЦАП, на которых будет реализован цифровой интегратор. С выхода ЦАП есть желание снимать уровень виброперемещения онлайн. Диапазон частот устройства 0,5-320 Гц. Частоту дискретизации сделаем 820 Гц.
С ходу задача кажется не сложной - надо просто оцифрованные значения на каждом шаге умножать на некий коэффициент и прибавлять к переменной - аккумулятору, а с него уже подавать на ЦАП. Но как избежать возможного насыщения цифрового интегратора ? Надо ли обязательно использовать float для вычислений или достаточно будет int (32 бит) ?

Буду признателен за любые подсказки.

[Scientificer]

Вставлю и я пять копеек. Закидывать значения АЦП в кольцевой буфер такого размера, чтобы получилось правильное время интеграции. Затем все складывать и делить на размер буфера. Если правильно выбрать тип данных, то насыщаться не будет. Т.к. точки, которые были раньше чем длина буфера больше не входят в сумму.

Это будет прямоугольное окно.

Если перед усреднением умножать на маску размера буфера, скажем гауссову, то будет гауссово окно.

[MSP430F]

Вставлю и я пять копеек. Закидывать значения АЦП в кольцевой буфер такого размера, чтобы получилось правильное время интеграции. Затем все складывать и делить на размер буфера. Если правильно выбрать тип данных, то насыщаться не будет. Т.к. точки, которые были раньше чем длина буфера больше не входят в сумму.

Это будет прямоугольное окно.

Если перед усреднением умножать на маску размера буфера, скажем гауссову, то будет гауссово окно.

Спасибо, очень оригинально! Если все считать в целых числах, то вместо сложения всех элементов буфера можно выполнять только две операции - сложение нового элемента и вычитание самого старого. Этим можно очень сэкономить на вычислениях.

Сообщение отредактировал MSP430F - Jun 25 2014, 17:24

[Scientificer]

Если все считать в целых числах, то вместо сложения всех элементов буфера можно выполнять только две операции - сложение нового элемента и вычитание самого старого. Этим можно очень сэкономить на вычислениях.

Как же я сам не додумался! Я в своей задаче каждый раз заново считаю.

Сообщение отредактировал Scientificer - Jun 25 2014, 21:05

[shf_05]

Как же я сам не додумался! Я в своей задаче каждый раз заново считаю.

аа понял, дак это не интегратор получается, а что-то вроде CIC фильтра или скользящего среднего.
скорее всего так вы получите некий интеграл на промежутке времени, скорее всего для оценки скорости и перемещения не абсолютного это подойдет.

[MSP430F]

аа понял, дак это не интегратор получается, а что-то вроде CIC фильтра или скользящего среднего.

Ну мне именно скользящее среднее и предложили использовать в качестве интегратора... Я просто предложил экономичный алгоритм его расчета для целых чисел. Вы считаете, что скользящее среднее и интегратор сильно разные вещи ?

Сообщение отредактировал MSP430F - Jun 26 2014, 10:29

[Fat Robot]

Сначала решите простую задачу:

Вы сели в автомобиль и поехали. Из приборов у вас только спидометр и секундомер. Как определить пройденный путь по истечении времени ? В соответствии с курсом средней школы:



Это если вы едете в чистом поле. Понятно, что чем дольше вы так едете, тем большая абсолютная ошибка накопится из-за неидеальности ваших средств измерения.

Если же на вашем маршруте встречаются точки, расстояние до которых вам точно известно, то вы, проезжая их, обнуляете ваш интегратор, начинаете интегрировать уже от этой базовой точки, а при дальнейших расчетах учитываете известное расстояние до базовой точки.

Именно эту идею вам предложил shf_05 - калиброваться (сбрасывать интегратор или интеграторы) в опорных точках, в которых стоят концевые выключатели. К скользящему среднему это не имеет отношения.

У вас примерно та же ситуация, только в случае с акселерометром вместо спидометра будет 2 последоваетльных интегратора.

Ну мне именно скользящее среднее и предложили использовать в качестве интегратора... Я просто предложил экономичный алгоритм его расчета для целых чисел. Вы считаете, что скользящее среднее и интегратор сильно разные вещи ?

[shf_05]

если нет конечников, и автору не нужны абсолютные координаты, а скажем просто нужно понять на сколько "уехал" за секунду его датчик, то и скользящее среднее подойдет, в этом случае чем больше N, тем точнее оценка.
ведь интегрируя мгновенное ускорение автор получит мгновенную скорость, (если средняя скорость нулевая!!!), интегрируем мгновенную скорость в течение некоего времени получим некое расстояние.