2022年种经典软件滤波的原理和实现839 .pdf

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1、1 / 9 11种经典软件滤波的原理和实现1、限幅滤波法 又称程序判断滤波法） A、方法：根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值设为 A）每次检测到新值时判断：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 B、优点：能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰 C、缺点无法抑制那种周期性的干扰平滑度差2、中位值滤波法 A、方法：连续采样 N 次N取奇数）把 N次采样值按大小排列取中间值为本次有效值 B、优点：能有效克服因偶然因素引起的波动干扰对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果 C、缺点：对流量、速度等快速变化的参数不宜3、算术平均滤波法 A、方法：连续

2、取 N个采样值进行算术平均运算N值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高N值的选取：一般流量，N=12；压力： N=4 B、优点：适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波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 C、缺点：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比较浪费 RAM 4、递推平均滤波法 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N值的选取：流量，N=12；压力： N=4；液面， N=412 ；温度， N=14 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -

3、第 1 页，共 9 页2 / 9 B、优点：对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高适用于高频振荡的系统 C、缺点：灵敏度低对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差不适用于脉冲干扰比较严重的场合比较浪费 RAM 5、中位值平均滤波法又称防脉冲干扰平均滤波法） A、方法：相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”连续采样 N个数据，去掉一个最大值和一个最小值然后计算 N-2 个数据的算术平均值N值的选取： 314 B、优点：融合了两种滤波法的优点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 C、缺点：测量速度较慢，和算术平均滤波法一样比较浪费 R

4、AM 6、限幅平均滤波法 A、方法：相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”每次采样到的新数据先进行限幅处理，再送入队列进行递推平均滤波处理 B、优点：融合了两种滤波法的优点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 C、缺点：比较浪费 RAM 7、一阶滞后滤波法 A、方法：取 a=01 本次滤波结果 =1-a ）*本次采样值 +a*上次滤波结果 B、优点：对周期性干扰具有良好的抑制作用适用于波动频率较高的场合 C、缺点：相位滞后，灵敏度低滞后程度取决于a 值大小精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页

5、3 / 9 不能消除滤波频率高于采样频率的1/2 的干扰信号8、加权递推平均滤波法 A、方法：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通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。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 B、优点：适用于有较大纯滞后时间常数的对象和采样周期较短的系统 C、缺点：对于纯滞后时间常数较小，采样周期较长，变化缓慢的信号不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差9、消抖滤波法 A、方法：设置一个滤波计数器将每次采样值与当前有效值比较：如果采样值当前有效值，则计数器清零如果采样值 当前有效值，则计数器+1，并判断计数器是否=上限 N(溢出

6、 如果计数器溢出 , 则将本次值替换当前有效值, 并清计数器 B、优点：对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果, 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 C、缺点：对于快速变化的参数不宜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10、限幅消抖滤波法 A、方法：相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”先限幅 , 后消抖 B、优点：继承了“限幅”和“消抖”的优点改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷, 避免将干扰值导入系统 C、缺点：对于快速变化的参数不宜第 11 种方法： IIR 数字滤波器A. 方法：确定信号带宽，滤之。Y(n = a1*Y(n-

7、1 + a2*Y(n-2 + . + ak*Y(n-k + b0*X(n + b1*X(n-1 + b2*X(n-2 + . + bk*X(n-k 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页4 / 9 B. 优点：高通，低通，带通，带阻任意。设计简单( 用 matlab ）C. 缺点：运算量大。/- 软件滤波的 C 程序样例10 种软件滤波方法的示例程序假定从 8 位 AD中读取数据 ,子程序为 get_ad( 。1、限副滤波/* A 值可根据实际情况调整 value为有效值， new_value 为当前采样值滤波程序返回有

8、效的实际值*/ #define A 10 char value。char filter( char new_value 。new_value = get_ad(。if ( ( new_value - value A | ( value - new_value A return value。return new_value。 2、中位值滤波法/* N 值可根据实际情况调整排序采用冒泡法*/ #define N 11 char filter( char value_bufN。char count,i,j,temp。for ( count=0。count value_bufcount = get_a

9、d(。 delay(。 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页5 / 9 for (j=0。j for (i=0。i if ( value_bufvalue_bufi+1 temp = value_buf。 value_buf = value_bufi+1。 value_bufi+1 = temp。 return value_buf(N-1/2。 3、算术平均滤波法/* */ #define N 12 char filter( int sum = 0 。for ( count=0。count sum + = get_ad

10、(。 delay(。 return (char(sum/N。 4、递推平均滤波法 char count。int sum=0。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页6 / 9 value_bufi+ = get_ad(。if ( i = N i = 0。for ( count=0。count sum = value_bufcount。return (char(sum/N。 5、中位值平均滤波法 char count,i,j。char value_bufN。int sum=0。for (count=0 。count valu

11、e_bufcount = get_ad(。 delay(。 for (j=0。j for (i=0。i if ( value_bufvalue_bufi+1 temp = value_buf。 value_buf = value_bufi+1。 value_bufi+1 = temp。 for(count=1。count sum += valuecount。return (char(sum/(N-2。 6、限幅平均滤波法/* */ 略 参考子程序1、3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页7 / 9 7、一阶滞后滤波法

12、/* 为加快程序处理速度假定基数为100，a=0100 */ #define a 50 char value。char filter( char new_value 。new_value = get_ad(。return (100-a*value + a*new_value。 8、加权递推平均滤波法/* coe数组为加权系数表，存在程序存储区。*/ #define N 12 char code coeN = 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12。char code sum_coe = 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12。char filter( char co

13、unt。char value_bufN。int sum=0。for (count=0,count value_bufcount = get_ad(。 delay(。 for (count=0,count sum += value_bufcount*coecount。return (char(sum/sum_coe。 9、消抖滤波法#define N 12 char filter( char count=0。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页8 / 9 char new_value 。new_value = get_a

14、d(。while (value !=new_value。 count+ 。 if (count=N return new_value。 delay(。 new_value = get_ad(。 return value。 10、限幅消抖滤波法/* */ 略 参考子程序1、9 11、IIR 滤波例子int BandpassFilter4(int InputAD4 int ReturnValue 。 int ii 。 RESLO=0 。 RESHI=0。 MACS=*PdelIn 。 OP2=1068。 /FilterCoeff44。 MACS=*(PdelIn+1 。 OP2=8。/Filter

15、Coeff43。 MACS=*(PdelIn+2 。 OP2=-2001。/FilterCoeff42。 MACS=*(PdelIn+3 。 OP2=8。/FilterCoeff41。 MACS=InputAD4。 OP2=1068。 /FilterCoeff40。 MACS=*PdelOu。 OP2=-7190。/FilterCoeff48。 MACS=*(PdelOu+1。 OP2=-1973。 /FilterCoeff47。 MACS=*(PdelOu+2。 OP2=-19578。/FilterCoeff46。 MACS=*(PdelOu+3。 OP2=-3047。 /FilterCoe

16、ff45。 *p=RESLO。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页9 / 9 *(p+1=RESHI 。 mytestmul。 for (ii=0。ii DelayInputii=DelayInputii+1。DelayOutputii=DelayOutputii+1。 DelayInput3=InputAD4。DelayOutput3=ReturnValue。/ if (ReturnValue / / ReturnValue=-ReturnValue。/ return ReturnValue。 /- 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页