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十一種通用濾波算法-優(yōu)缺點分析

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ID:90014 發(fā)表于 2015-9-15 15:07 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
1、限幅濾波法(又稱程序判斷濾波法)
A、方法:    根據(jù)經(jīng)驗判斷,確定兩次采樣允許的最大偏差值(設(shè)為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,放棄本次值,用上次值代替本次值
B、優(yōu)點:    能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾
C、缺點:    無法抑制那種周期性的干擾    平滑度差

2、中位值濾波法
A、方法:    連續(xù)采樣N次(N取奇數(shù))    把N次采樣值按大小排列    取中間值為本次有效值
B、優(yōu)點:    能有效克服因偶然因素引起的波動干擾    對溫度、液位的變化緩慢的被測參數(shù)有良好的濾波效果
C、缺點:    對流量、速度等快速變化的參數(shù)不宜

3、算術(shù)平均濾波法
A、方法:    連續(xù)取N個采樣值進行算術(shù)平均運算    N值較大時:信號平滑度較高,但靈敏度較低    N值較小時:信號平滑度較低,但靈敏度較高    N值的選取:一般流量,N=12;壓力:N=4
B、優(yōu)點:    適用于對一般具有隨機干擾的信號進行濾波    這樣信號的特點是有一個平均值 信號在某一數(shù)值范圍附近上下波動
C、缺點:    對于測量速度較慢或要求數(shù)據(jù)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(又稱滑動平均濾波法)
A、方法:    把連續(xù)取N個采樣值看成一個隊列    隊列的長度固定為N    每次采樣到一個新數(shù)據(jù)放入隊尾 并扔掉原來隊首的一次數(shù)據(jù).(先進先出原則)    把隊列中的N個數(shù)據(jù)進行算術(shù)平均運算,就可獲得新的濾波結(jié)果    N值的選。毫髁,N=12;壓力:N=4;液面,N=4~12;溫度,N=1~4
B、優(yōu)點:    對周期性干擾有良好的抑制作用 平滑度高    適用于高頻振蕩的系統(tǒng)
C、缺點:    靈敏度低    對偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的抑制作用較差    不易消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差    不適用于脈沖干擾比較嚴(yán)重的場合    比較浪費RAM   

5、中位值平均濾波法(又稱防脈沖干擾平均濾波法)
A、方法:    相當(dāng)于“中位值濾波法”+“算術(shù)平均濾波法”    連續(xù)采樣N個數(shù)據(jù),去掉一個最大值和一個最小值    然后計算N-2個數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值    N值的選取:3~14
B、優(yōu)點:    融合了兩種濾波法的優(yōu)點    對于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾 可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差
C、缺點:    測量速度較慢,和算術(shù)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(dāng)于“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法”    每次采樣到的新數(shù)據(jù)先進行限幅處理    再送入隊列進行遞推平均濾波處理
B、優(yōu)點:    融合了兩種濾波法的優(yōu)點    對于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾 可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差
C、缺點:    比較浪費RAM

7、一階滯后濾波法
A、方法:    取a=0~1    本次濾波結(jié)果=(1-a)*本次采樣值+a*上次濾波結(jié)果
B、優(yōu)點:    對周期性干擾具有良好的抑制作用    適用于波動頻率較高的場合
C、缺點:    相位滯后,靈敏度低    滯后程度取決于a值大小    不能消除濾波頻率高于采樣頻率的1/2的干擾信號   

8、加權(quán)遞推平均濾波法
A、方法:    是對遞推平均濾波法的改進 即不同時刻的數(shù)據(jù)加以不同的權(quán)    通常是,越接近現(xiàn)時刻的數(shù)據(jù),權(quán)取得越大。    給予新采樣值的權(quán)系數(shù)越大,則靈敏度越高,但信號平滑度越低
B、優(yōu)點:    適用于有較大純滯后時間常數(shù)的對象    和采樣周期較短的系統(tǒng)
C、缺點:    對于純滯后時間常數(shù)較小,采樣周期較長,變化緩慢的信號    不能迅速反應(yīng)系統(tǒng)當(dāng)前所受干擾的嚴(yán)重程度,濾波效果差

9、消抖濾波法
A、方法:    設(shè)置一個濾波計數(shù)器    將每次采樣值與當(dāng)前有效值比較:    如果采樣值=當(dāng)前有效值,則計數(shù)器清零    如果采樣值<>當(dāng)前有效值,則計數(shù)器+1,并判斷計數(shù)器是否>=上限N(溢出)       如果計數(shù)器溢出,則將本次值替換當(dāng)前有效值,并清計數(shù)器
B、優(yōu)點:    對于變化緩慢的被測參數(shù)有較好的濾波效果   可避免在臨界值附近控制器的反復(fù)開/關(guān)跳動或顯示器上數(shù)值抖動
C、缺點:    對于快速變化的參數(shù)不宜    如果在計數(shù)器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值 則會將干擾值當(dāng)作有效值導(dǎo)入系統(tǒng)

10、限幅消抖濾波法
A、方法:    相當(dāng)于“限幅濾波法”+“消抖濾波法”    先限幅,后消抖
B、優(yōu)點:    繼承了“限幅”和“消抖”的優(yōu)點    改進了“消抖濾波法”中的某些缺陷,避免將干擾值導(dǎo)入系統(tǒng)
C、缺點:    對于快速變化的參數(shù)不宜

11種方法:IIR 數(shù)字濾波器
A. 方法: 確定信號帶寬, 濾之。 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. 優(yōu)點: 高通,低通,帶通,帶阻任意。 設(shè)計簡單(用matlab)
C. 缺點: 運算量大。

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ID:97886 發(fā)表于 2015-12-2 18:03 | 顯示全部樓層
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ID:97886 發(fā)表于 2015-12-2 18:03 | 顯示全部樓層
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