限幅滤波法(又称程序判断滤波法)
A方法:基于经验判断,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,若本次值与上次值之差不大于A,则本次值有效;否则,本次值无效,放弃本次值,用上次值替代本次值。
B优点:能够有效地克服因偶然因素引起的脉冲干扰。
C缺点:无法完全抑制周期性的干扰,平滑度有所下降。
第二种方法:中位值滤波法
A方法:连续采样N次(N为奇数),并将N次采样值从小到大排序,取中间值作为本次有效值。
B优点:能够有效地克服因偶然因素引起的波动干扰,尤其是对温度、液位等缓慢变化的参数非常有帮助。
C缺点:不适合处理流量、速度等快速变化的参数。
第三种方法:算术平均滤波法
A方法:连续取N个采样值进行算术平均运算,N值较大时,信号平滑度较好,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值的选择一般用于流量、压力等较为平稳的系统。
B优点:适用于大多数带有随机干扰的信号,且信号有平均值,信号在某一范围内上下波动。
C缺点:不适合实时控制,需要较多的RAM内存。
第四种方法:递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)
A方法:通过队列来实现,队列长度固定为N,每次采样到一个新的数据加入队尾,丢弃队首的一个数据(先进先出原则),最后计算队列中的N个数据的平均值,得到新的滤波结果。
B优点:能够有效地抑制周期性干扰,平滑度较高,适用于高频振荡系统的稳定运行。
C缺点:灵敏度较低,不适合快速变化的参数,容易引入脉冲干扰。
第五种方法: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和算术平均滤波法,连续采样N个数据,去除一个最大值和一个最小值,然后计算剩余N-2个数据的算术平均值。
B优点:结合了这两种滤波法的优势,对脉冲干扰具有很好的抑制效果。
C缺点:测量速度相对较慢,占用较多的RAM资源。
第六种方法:限幅平均滤波法
A方法:相当于限幅滤波法和递推平均滤波法,每次采样到的新数据首先进行限幅处理,然后再进入队列进行递推平均处理。
B优点:融合了限幅和递推平均滤波的效果,对脉冲干扰具有很好的抑制能力。
C缺点:占用较多的RAM资源。
第七种方法:一阶滞后滤波法
A方法:采用线性插值公式:\( y(n) = (1 - a)y(n-1) + ay(n) \),( a \)是一个常数,通常取0到1之间的小值。
B优点:对周期性干扰具有较强的抑制效果,适用于波动频率较高的场合。
C缺点:相位滞后,灵敏度较低,延迟程度由\( a \)值决定,不适用于滤波频率高于采样频率一半的干扰信号。
第八种方法:加权递推平均滤波法
A方法:是对递推平均滤波法的改进,使用不同权重的样本进行算术平均运算,每秒钟的数据都有一定的权重,最近的数据权重更大,从而提高灵敏度,但也降低了平滑度。
B优点:适用于有较大纯滞后时间和采样周期较短的系统。
C缺点:对于纯滞后时间常数较小且采样周期较长,变化缓慢的信号,可能难以迅速反应干扰的严重程度,滤波效果不佳。
第九种方法:消抖滤波法
A方法:设置一个计数器,每次采样值与当前有效值进行比较,如果采样值等于当前有效值,则计数器清零;如果采样值不等于当前有效值,则计数器加1,如果计数器达到阈值N(即溢出),则将本次采样值替换为当前有效值,并重置计数器。
B优点:适用于变化缓慢的被测参数,可以避免在临界值附近控制器频繁开关或显示数值抖动。
C缺点:对于快速变化的参数不太适合,如果在计数器溢出的那次采样值正好是干扰值,则可能会误认为是有效值导入系统。
第十种方法:限幅消抖滤波法
A方法:类似于限幅滤波法和消抖滤波法,首先限幅处理,然后应用消抖过滤效果。
B优点:继承了限幅和消抖的特性,改进了消抖滤波过程中的不足之处,避免了误认干扰值的情况。
C缺点:适用于快速变化的参数。
第十一种方法:IIR数字滤波器
A方法:确定信号带宽,采用适当的滤波系数(如\( a_1, a_2, \ldots, a_k \)和\( b_0, b_1, b_2, \ldots, b_k \))来设计滤波器。
B优点:适用于多种类型的信号,包括高通、低通、带通和带阻滤波,设计简单,利用MATLAB软件进行。
C缺点:计算量相对较大,特别是在处理复杂的信号时。
希望这些改进建议能更好地帮助你理解和掌握电压滤波算法。