- 在线时间
- 0 小时
- 最后登录
- 2005-4-4
- 注册时间
- 2005-4-4
- 听众数
- 0
- 收听数
- 0
- 能力
- 0 分
- 体力
- 57 点
- 威望
- 0 点
- 阅读权限
- 20
- 积分
- 18
- 相册
- 0
- 日志
- 0
- 记录
- 0
- 帖子
- 2
- 主题
- 1
- 精华
- 0
- 分享
- 0
- 好友
- 0
升级   13.68% 该用户从未签到
 |
软件滤波方法 F" B- e! C. K" { O' ]2 D
: c. S* b: p8 `( V' w7 W# K% o第1种方法、限幅滤波法(又称程序判断滤波法)0 m. H. s. c! L
A、方法:7 d0 t6 k; X" u- T% J( K
根据经验判断,确定两次采样允许的最大偏差值(设为A)
) v& @6 O: e$ O( {/ N每次检测到新值时判断:
" ]* N+ t0 ~: h) W- z% [' Y3 Z" U如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效+ v! E3 j( ^2 r m1 F+ g" t
如果本次值与上次值之差>A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值& n! s! K2 t( e5 j X% l
B、优点:, F- I1 |+ G" w( U
能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰
) j6 Q. n3 H9 c/ B _* QC、缺点
- H. ~$ r2 J1 L% X0 |无法抑制那种周期性的干扰
( D, D; e& b8 ?# d2 F2 ^: G平滑度差
8 Z+ B3 ?, t. I/ V/ `" ~: o$ E ]8 @2 N' Z l
第2种方法、中位值滤波法9 \ z7 Z) z4 c5 o" ~/ \1 Q
A、方法:
4 [& Z3 u5 v# i; N2 U连续采样N次(N取奇数)
6 r# G: O9 [8 e0 S: B6 U1 O把N次采样值按大小排列0 D# l. i2 F# @; [1 o5 O
取中间值为本次有效值' G" N. [7 j+ ^5 E2 Z* i n$ c
B、优点:
4 N+ l' J% T7 [1 A6 O能有效克服因偶然因素引起的波动干扰& Q. G+ F& V7 T& L% p2 `# H& o% x
对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果: ^9 {% a6 U. m7 E. Z: n
C、缺点:/ P; l& L% @3 l" c6 L
对流量、速度等快速变化的参数不宜) e. u& W1 a, C! ]! j4 f2 a
/ ~3 b: ~- F! k+ p& U2 y第3种方法、算术平均滤波法' l0 i- y2 _5 A7 o1 r6 P
A、方法:1 r( }( Q, ?0 M
连续取N个采样值进行算术平均运算
: N% E& l" K0 T3 P: E C @N值较大时:信号平滑度较高,但灵敏度较低" J8 f2 ^$ i# M4 y$ n$ a; v0 C
N值较小时:信号平滑度较低,但灵敏度较高. D9 a3 n* A/ i
N值的选取:一般流量,N=12;压力:N=4
' Q4 t/ J! M! W! F' P& j1 `1 iB、优点:5 q. M2 _" b p4 n9 z
适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波0 I) F9 \ ?% @" a
这样信号的特点是有一个平均值,信号在某一数值范围附近上下波动; n% K5 t% ^! |) y {# A
C、缺点:
5 P) N+ W& U1 c3 ?! }对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用
; v8 Q/ k d/ ^3 G比较浪费RAM
3 l1 T/ p$ N( L5 C
0 I( _) H" V& [- o) t3 `2 U第4种方法、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)
0 _. F4 q4 \4 ` P3 AA、方法:
: G7 b' g9 }; x% V9 d把连续取N个采样值看成一个队列
; a! ?2 ?5 q" I! O8 q$ I队列的长度固定为N: S$ J4 m5 @' H. V7 ^
每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据.(先进先出原则)2 g* B: a! g2 l
把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果2 \8 T* T- l$ | O' E9 H
N值的选取:流量,N=12;压力:N=4;液面,N=4~12;温度,N=1~4
o1 G. c% J% m1 V- zB、优点:
+ \8 k9 S, S( A$ A) }* d F" v对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高
$ ~/ z T4 S! p, x适用于高频振荡的系统
* \; T# M1 X- u! C' c1 nC、缺点:
! T7 p# H4 _4 z: a- M- m# t% H6 d灵敏度低* y$ z! W7 z: B# G: E7 N
对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差; y% ]& { K! W# B8 A! O0 E
不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差
: R6 b9 _2 O1 R- | _不适用于脉冲干扰比较严重的场合
' |; I! \$ z! t5 K% @1 _9 r比较浪费RAM( K+ H6 P% g2 {# Z: v! A _- }
* s- `2 H+ a+ b% R
第5种方法、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)
( o; Q8 `, @+ `1 n4 n6 ~( {; hA、方法:# C* L+ s. G' B( `2 f
相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”
$ {* {7 E" e" r: w0 D/ C连续采样N个数据,去掉一个最大值和一个最小值
: T; r+ M. v3 v) |0 N8 \. e然后计算N-2个数据的算术平均值* D6 {9 ] b2 |4 `* \6 V
N值的选取:3~14( f2 t" ^6 p! I ^# e
B、优点:
- o9 V& L( e0 F0 b融合了两种滤波法的优点! e) M$ K, p7 m# m" f8 w
对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差3 B& ]. ]: t5 k# C8 m# {" K1 [9 ~
C、缺点:
% r6 b) m5 u: ^: q. n/ G4 Y/ m测量速度较慢,和算术平均滤波法一样
8 k- N8 j* {) H" p比较浪费RAM( i3 |5 w/ l/ E0 e) ^, Y
) N3 v5 t0 a) s$ m% g/ q
" F% @, E+ T1 }! Q s
第6种方法、限幅平均滤波法
1 [6 o- ^0 k4 A8 hA、方法:
: _4 N8 U) Z" N8 A7 @4 |6 {相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”
2 i- a+ G" c5 U( \/ n每次采样到的新数据先进行限幅处理,
$ M4 ^# P `! z. [0 i* h6 ^再送入队列进行递推平均滤波处理
) _; j$ q4 ~& c) b2 NB、优点:
: x! ^9 n, @: m* Q$ G9 I融合了两种滤波法的优点
. `" B- Z. q/ l对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差0 A1 Q& w* {3 t; U9 _: |
C、缺点:
4 S, u0 G4 L. z3 c- C( |& o比较浪费RAM: ^; z6 V: y6 K) o1 \' B- C1 v P
B0 G) F% v7 P: {$ y/ R* S第7种方法、一阶滞后滤波法
- K4 ?6 X5 j9 d! m" SA、方法:# z9 [& v; h+ i( Q# P3 |" A
取a=0~1/ m0 ` l7 e* F: l {1 T
本次滤波结果=(1-a)*本次采样值+a*上次滤波结果
8 c3 l% e: x8 Y t' P& bB、优点:0 e! i, |8 v* i/ m$ y
对周期性干扰具有良好的抑制作用
7 k; R( d& G& e7 S) i5 K; t适用于波动频率较高的场合
9 y2 Z4 P* O7 _, j* gC、缺点:7 d7 W8 e( l' D8 h) a
相位滞后,灵敏度低. K' Z' ?+ R. \. n3 c6 |; F
滞后程度取决于a值大小* [$ L; u. i/ |: A& V9 @
不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号& }8 A0 z/ a( z5 R
* t! H* w# A- ?5 D; X: U第8种方法、加权递推平均滤波法
" w! a( |) s0 @* `: M9 vA、方法:
. B" z0 L1 q6 `: `& g是对递推平均滤波法的改进,即不同时刻的数据加以不同的权/ Q) [5 {& U0 a4 `$ V& I
通常是,越接近现时刻的数据,权取得越大。' h+ v$ K$ v5 N7 a
给予新采样值的权系数越大,则灵敏度越高,但信号平滑度越低
) e* F6 X! @ b! Z, ZB、优点:7 ?3 r2 g' g! Z% O
适用于有较大纯滞后时间常数的对象6 j% U" p- r8 D) j4 ?8 `
和采样周期较短的系统7 S8 R2 u& n# f. [
C、缺点:9 E8 U) _; [3 S, U" ?8 R* T) n
对于纯滞后时间常数较小,采样周期较长,变化缓慢的信号
7 _3 `6 x0 N" `+ ^0 q不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度,滤波效果差( f1 ^" Z7 G, [+ {
9 s O& |+ ~- K+ E7 }+ `- |: z
第9种方法、消抖滤波法
4 ^& O" J, O9 X7 u. B, E/ J: [( GA、方法:
- v5 x# _1 v& ]. ^设置一个滤波计数器- Z: F/ t3 m9 f5 E+ k
将每次采样值与当前有效值比较:
, K: d/ _6 j( o! {如果采样值=当前有效值,则计数器清零
2 ^; @: y5 I) S: x: t5 i如果采样值<>当前有效值,则计数器+1,并判断计数器是否>=上限N(溢出)1 z4 Z3 F# O, _8 m1 Q: U
如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器& ^3 m% w& h& x2 A5 x1 z, U
B、优点:
" Z0 e( a Y0 t3 O对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果,
1 b, V2 K( h! {: M) B可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动3 z1 s% ~; s0 Q3 H' K b
C、缺点:$ a4 M! L6 d, W# O
对于快速变化的参数不宜, v5 ^! Y [ A+ h/ ]6 X
如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是干扰值,则会将干扰值当作有效值导入系统5 _1 i9 t! M7 K# B: L
+ Z2 `' \) W. U6 i5 N
第10种方法、限幅消抖滤波法
1 e; M3 Z6 F( WA、方法:
1 n; d$ W/ A. z' U/ G" X$ s相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”
2 d, z8 w7 k( z# m+ m( R先限幅,后消抖; T. f6 l4 b# w+ ^+ p. w3 I! U
B、优点:0 a( }# N- M" H% q. p8 q3 \
继承了“限幅”和“消抖”的优点0 W; I2 J2 q! @9 e) l; k- q
改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统; B# Q7 ~/ ~+ \) B! I+ y
C、缺点:
" [! g* Y: A4 W& V, ]. b6 W对于快速变化的参数不宜. q% _9 G' x8 Y* W1 V( R
y7 Q- \% P; N4 a U2 C. e
4 h5 {! }1 P3 m6 F6 i8 p第11种方法:IIR 数字滤波器 ( D1 Q$ w4 Y; `3 e& ~* @
6 z. b0 v- n0 r! s- A% A
A. 方法:8 @) X% V) O. u
确定信号带宽, 滤之。2 X! j8 w1 c# s6 t1 S* l" L
Y(n) = a1*Y(n-1) + a2*Y(n-2) + ... + ak*Y(n-k) + b0*X(n) + b1*X(n-1) + b2*X(n-2) + ... + bk*X(n-k)
3 E" v; ?7 f k$ ]' |- O* ^$ M
0 b; u0 {5 k( R, R' ~' P" uB. 优点:高通,低通,带通,带阻任意。设计简单(用matlab)$ s4 o0 w" e. p
C. 缺点:运算量大。 |
zan
|