十種通用軟體濾波方法

2022-04-26 01:24:03 字數 2369 閱讀 2810

1、 限幅濾波法

a、 方法:

根據經驗判斷,確定兩次取樣允許的最大偏差值(a)

每次檢測到新值時判斷:

如果本次值與上次值之差<=a,則本次值有效;

如果本次值與上次值之差》a,則本次值無效。

b、 優點:

能有效克服因偶然因素引起的脈衝干擾

c、缺點:無法抑制週期性干擾;平滑度差

2、 中位值濾波法

a、 方法:

連續取樣n次(n取奇數)

把n次取樣值按大小排列,取中間值為本次有效值

b、 優點:

能有效克服因偶然因素引起的波動干擾

對溫度、液位等變化緩慢的被測引數有良好的濾波效果

c、 缺點:

對流量、速度等快速變化的引數不宜

3、 算術平均濾波法

a、 方法:

連續取n個取樣值進行算術平均運算

n值較大時訊號平滑度較高,但靈敏度較低;

n值較小時訊號平滑度較低,但靈敏度較高;

n值的選取:一般流量,n=12;壓力:n=4

b、 優點:

適用於對一般具有隨機干擾的訊號進行濾波

這樣訊號的特點是有乙個平均值,訊號在某一數值範圍附近上下波動

c、 缺點:

對於測量速度較慢或要求資料計算速度較快的實時控制不適用;

比較浪費ram

4、 遞推平均濾波法

a、 方法:

把連續的n個取樣值看成乙個佇列

每採到乙個新數放入隊尾,並扔掉原來隊首的資料(即先進先出)

把佇列中的n個資料進行算術平均運算,得到新的濾波結果

n值的選取:流量,n=12;壓力:n=4;液面,n=4~12;溫度,n=1~4

b、 優點:

對週期性干擾有良好的抑制作用,平滑度高

適用於高頻振盪的系統

c、 缺點:

靈敏度低

對偶然出現的脈衝性干擾的抑制作用較差

不易消除由於脈衝干擾所引起的取樣值偏差

不適用於脈衝干擾比較嚴重的場合

比較浪費ram

5、 中位值平均濾波法(又稱防脈衝干擾平均濾波法)

a、 方法:

相當於「中位值濾波法」+「算術平均濾波法」

連續取樣n個資料,去掉乙個最大值和乙個最小值,然後計算n-2個資料的算術平均值

n值的選取:3~14

b、 優點:

融合了兩種濾波法的優點

對於偶然出現的脈衝性干擾,可消除由於脈衝干擾所引起的取樣值偏差

c、 缺點:

測量速度較慢,和算術平均濾波法一樣

比較浪費ram

6、 限幅平均濾波法

a、 方法:

相當於「限幅濾波法」+「遞推平均濾波法」

每次取樣到得新資料先進行限幅處理,再送入佇列進行遞推平均濾波

b、 優點:

融合了兩種濾波法的優點

對於偶然出現的脈衝性干擾,可消除由於脈衝干擾所引起的取樣值偏差

c、 缺點:

比較浪費ram

7、 一階滯後濾波法

a、 方法:

取a=0~1,本次濾波結果=(1-a)*本次取樣值+a*上次濾波結果

b、 優點:

對週期性干擾具有良好的抑制作用

適用於波動頻率較高的場合

c、 缺點:

相位滯後,靈敏度低

滯後程度取決於a值大小

不能消除濾波頻率高於取樣頻率的1/2的干擾訊號

8、 加權遞推平均濾波法

a、 方法:

是對遞推平均濾波法的改進,即不同時刻的資料加以不同的權

通常是,越接近現時刻的資料,權取得越大;

b、 優點:

適用於有較大純滯後時間常數的物件和取樣週期較短的系統

c、 缺點:

對於純滯後時間常數較小,取樣週期較長,變化緩慢的訊號,不能迅速反應系統當前所受干擾的嚴重程度,濾波效果差

9、 消抖濾波法

a、 方法:

設定乙個濾波計數器

將每次取樣值與當前有效值比較;

如果取樣值=當前有效值,則計數器清零;否則計數器+1,並判斷計數器是否溢位,是則將本次值替換當前有效值,並清計數器

b、 優點:

對變化緩慢的被測引數有較好的濾波效果;可避免在臨界值附近控制器的反覆開/關跳動或顯示器上數值抖動

c、 缺點:

對於快速變化的引數不宜

可能將干擾訊號作為有效訊號(概率較低)

10、 限幅消抖濾波法

a、方法:

相當於「限幅濾波法」+「消抖濾波法」

先限幅後消抖

b、 優點:

繼承了「限幅」和「消抖」的優點

改進了「消抖濾波法」中的某些缺陷,避免將干擾值匯入系統

c、 缺點:

對於快速變化的引數不宜

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