微机控制课程设计

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1、《计算机控制技术》课程设计说明书摘要本次数字滤波器的设计采用的是平均值数字滤波法，其主要针对对称性波动干扰信号滤波有较好效果，系统主要完成的任务包括，带干扰源信号的产生，信号采样，信号滤波处理，滤波前后信号波形显示以及波形坐标轴显示几个方面，因而整个系统设计就大体分为这几个模块。整个系统设计采用纯软件仿真，不需要设计硬件，因而整个设计过程均在软件环境下完成。本次设计采用的软件是由Microsoft公司开发的VisualC++软件，整个设计的函数均在VC的系统函数调用下执行，而基本的显示界面不需要自己编写。关键词：计算机数字滤波对称性干扰信号采样

2、波形显示22《计算机控制技术》课程设计说明书目录1设计目的与要求12设计原理和系统总述23方案比较与论证23.1算术平均值法滤波22.2中位值滤波32.3限幅滤波32.4惯性滤波32.5加权算术平均值滤波44系统设计软件环境介绍55系统软件设计65.1系统总体流程设计75.2模块程序设计85.2.1源信号产生模块85.2.2信号采样模块85.2.3信号滤波处理模块95.2.4信号波形显示模块95.2.5波形坐标显示模块106系统仿真波形输出与结果分析12设计心得体会15参考文献16附录1722《计算机控制技术》课程设计说明书数字滤波系统设计1设

3、计目的与要求本次课程设计的目的主要是通过数字滤波系统设计环节的实际训练，加深学生对《计算机控制技术》这门课程基础知识和基本理论的理解和掌握，尤其是加深对数字滤波这一知识点的掌握，培养学生综合运用所学知识的能力，使之在理论分析、设计、计算、制图、运用标准和规范、查阅设计手册与资料以及计算机应用编程能力等方面得到提高，促进学生养成严谨求实的科学态度。在工业过程控制系统中，被控对象所处的环境通常比较恶劣，常常存在各种干扰源，由传感器检测到的模拟输入信号中不可避免的包含种种干扰，这些干扰往往都影响系统的稳定运行。为了准确地测量和控制，必须消除被测信号中

4、的干扰，这通常是由各种滤波技术来完成的，而数字滤波就是其中的一种。数字滤波就是对被测信号进行多次采样，然后通过一定的计算和判断程序，对采样值进行平滑加工，减少干扰在有用信号中的比重，保证系统正常工作，提高系统的可靠性的一种滤波方法。数字滤波器在计算机控制系统中得到了广泛的应用，与模拟滤波器相比，有很多优点，具体表现如下：数字滤波是用程序实现的，不需要增加硬设备，所以可靠性搞、稳定性好；数字滤波可以对频率很低的信号实现滤波，克服了模拟滤波器的缺陷；数字滤波器可以根据信号的不同，采用不同的滤波方法或参数，具有灵活、方便、功能强的特点。本次课程设计的

5、任务是利用计算机产生一个带有干扰的正弦信号，然后编写计算机算法程序对信号进行数字滤波，并实现信号滤波前后的波形输出。本次设计具体任务要求如下：（1）.分析数字滤波的常用方法，以及各自的优缺点；（2）.采用平均值滤波算法，设计算法程序；（3）.在显示器上显示滤波前与滤波后的信号曲线；（4）.通过数据分析参与平均值滤波的测量数据个数对对滤波效果的影响。22《计算机控制技术》课程设计说明书2设计原理和系统总述本次数字滤波系统的设计采用纯软件仿真设计，系统的预处理信号产生，信号采样，数字滤波算法以及滤波结果的输出以及波形显示均通过软件程序实现。整个系统

6、设计仿真均采用VisualC++6.0来完成，设计中的干扰信号用对称性上下波动的随机信号，而具体的滤波方法根据干扰信号来选取，最终的图形显示利用VC的图形显示函数来完成。系统整体的编程设计思路如下：首先，利用计算机程序产生一个对称性随机干扰信号，而后与正弦信号叠加形成本次设计滤波的源信号；其次，编写程序对源信号进行采样，并保存采样值；然后，根据数字滤波原理和预处理的采样值编写滤波处理程序，对采样值进行处理并保存处理结果；最后，对源信号和滤波后信号波形进行图形显示，得到整个滤波过程的仿真结果。3方案比较与论证数字滤波是一种程序滤波，由于程序算法的

7、灵活多变，数字滤波具有多种不同的方法，而各种滤波方法对不同的干扰的滤波效果又不同，现将其列举如下。3.1算术平均值法滤波算术平均值滤波的目的是寻找一个值，使其与各个采样值间的偏差的平方和为最小，即由一元函数求极值原理，式两边对取导数，并令其为0，得式中是个采样值得算术平均值；是采样次数；是第次采样值。由式求出的值满足式，式即是算术平均值得数字滤波算式。从式可以看出，算术平均值滤波的实质是连续进行次采样，然后取平均值作为本次输出的采样值。其特点是采样信号有一个平均值，采样值在平均值附近上下波动，因此它适用于对称性噪声等一类信号的平滑，而对于脉冲性

8、一类干扰滤波效果较差。算术平均值滤波对信号的平滑滤波程度取决于采样次数，22《计算机控制技术》课程设计说明书值较大时，运算时间较长，所占内存空间较大，