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算法基础

作者:互联网

一、滤波器基础知识

   低通:全频率信号输入,只有低频能够输出;

   高通:全频率信号输入,只有高频能够输出;

 带通:全频率信号输入,只有莫一段频率能够输出;

   带阻:全频率信号输入,基本全书输出,只有莫一段频率被过滤;

二、常用的滤波器

1、限幅滤波法(又称程序判断滤波法)
A、名称:限幅滤波法(又称程序判断滤波法)
B、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。
C、优点:
能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。
D、缺点:
无法抑制那种周期性的干扰。
平滑度差。

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2、中位值滤波法
A、名称:中位值滤波法
B、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。
C、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。
D、缺点:
对流量、速度等快速变化的参数不宜。

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3、算术平均滤波法
A、名称:算术平均滤波法
B、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。
C、优点:
适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波;
这种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。
D、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。
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4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)
A、名称:递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)
B、方法:
把连续取得的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,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。
C、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。
D、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。
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5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)
A、名称:中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)
B、方法:
采一组队列去掉最大值和最小值后取平均值,
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。
C、优点:
融合了“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”两种滤波法的优点。
对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由其所引起的采样值偏差。
对周期干扰有良好的抑制作用。
平滑度高,适于高频振荡的系统。
D、缺点:
计算速度较慢,和算术平均滤波法一样。
比较浪费RAM。
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6、限幅平均滤波法
A、名称:限幅平均滤波法
B、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。
C、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。
D、缺点:
比较浪费RAM。
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7、一阶滞后滤波法
A、名称:一阶滞后滤波法
B、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。
C、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。
D、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1/2的干扰信号。
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8、加权递推平均滤波法
A、名称:加权递推平均滤波法
B、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。
C、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。
D、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。
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9、消抖滤波法
A、名称:消抖滤波法
B、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。
C、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。
D、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。
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10、限幅消抖滤波法
A、名称:限幅消抖滤波法
B、方法:
相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”;
先限幅,后消抖。
C、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。
D、缺点:
对于快速变化的参数不宜。
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来源: https://www.cnblogs.com/luckytimor/p/14751603.html