10种经典的软件滤波方法

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楼主 2020-10-17 13:52:39
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软启动器

  简介:本文介绍了10中经典的软件滤波的方法,让我们一起来看一下。

  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< p="">

  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(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

  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,去掉一个值和一个值

  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

  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=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

  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)

  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

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