zoukankan      html  css  js  c++  java
  • 几种常用的滤波方法

    几种软件滤波算法的原理和比较

    第1种方法: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,则本次值有效,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。

    第2种方法: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。

    第3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 。

    第4种方法:递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)

    A方法: 把连续取N个采样值看成一个队列,队列的长度固定为N,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) 。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=4~12;温度,N=1~4。

    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。

    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)

    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:3~14。

    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RAM。

    第6种方法: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 。

    第7种方法:一阶滞后滤波法

    A方法: 取a=0~1,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,不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号。

    第8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,即不同时刻的数据加以不同的权,通常是,越接近现时刻的资料,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。

    第9种方法: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),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。

    第10种方法: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-1) a2*Y(n-2) ... ak*Y(n-k) b0*X(n) b1*X(n-1) b2*X(n-2) ... bk*X(n-k)。

    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。

  • 相关阅读:
    14 break
    13 for循环
    Python 3.7 将引入 dataclass 装饰器
    工程师如何在面试中脱颖而出
    如何避免 async/await 地狱
    命令行里打 cd 简直是浪费生命
    GitHub 十大 CI 工具
    GitHub CEO:GitHub 十年,感谢有你
    如何在 2 分钟内入睡(二战时期美国飞行员训练法)
    一分钟了解 TCP/IP 模型
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/bytebee/p/6171381.html
Copyright © 2011-2022 走看看