数字滤波器的设计

《数字滤波器的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、课程设计任务书学生姓名：xxx专业班级：自动化xxxx班指导教师：xxx工作单位：自动化学院题目:数字滤波器的设计初始条件：1．计算机对含有干扰的正弦信号R（频率100Hz）进行数字滤波处理，保留正弦信号，去除干扰。2．用计算机模拟带有干扰的正弦信号。首先计算机产生一个随机信号，再与正弦信号叠加。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1.分析数字滤波的常用方法，以及各自的优缺点；2.采用一阶惯性滤波器算法，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；

2、4.通过数据分析采样周期T对滤波效果的影响；5.撰写设计说明书。课程设计说明书应包括：设计任务及要求；方案比较及论证；数字滤波原理，硬件原理，电路图，采用器件的功能说明；软件思想，流程，源程序；调试记录及结果分析；参考资料；附录：芯片资料，程序清单；总结。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要本次设计是对带有干扰的正弦信号进行数字滤波处理保留正弦信号去除干扰信号。数字滤波是一种用软件程序实现的滤波方式，不需要硬件，适当改变滤波器程序或运算参数，就能十分方便的改变滤波特性。我的设计是采用数

3、字滤波中的一阶惯性滤波的方法进行滤波，一阶惯性滤波对高频及低频的干扰信号有较好的滤波效果。将一阶惯性滤波的算法编写成MATLAB的程序，再在MATLAB上进行仿真，可清楚地看到滤波前后信号的对比。滤波后的信号去除了干扰信号，保留了正弦信号。关键词：数字滤波滤波参数一阶惯性滤波MATLAB目录1设计要求12数字滤波方法及简介12.1数字滤波简介12.2数字滤波的常用方法及优缺点13一阶惯性滤波器设计43.1一阶惯性滤波算法43.2一阶惯性滤波器参数选取43.3一阶惯性滤波流程图53.4方案比较论证及程序设计

4、63.4.1方案比较论证63.4.2运行环境简介63.4.3程序设计63.4.4分析采样周期对滤波效果的影响104心得体会12参考文献13武汉理工大学《计算机控制》课程设计说明书数字滤波器的设计1设计要求计算机对含有干扰的正弦信号R（频率100Hz）进行数字滤波处理，保留正弦信号，去除干扰。用计算机模拟带有干扰的正弦信号。首先计算机产生一个随机信号，再与正弦信号叠加。1）分析数字滤波的常用方法，以及各自的优缺点；2）采用一阶惯性滤波器算法，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

5、数据分析采样周期T对滤波效果的影响；5）撰写设计说明书。2数字滤波方法及简介2.1数字滤波简介数字滤波,就是通过一定的计算程序或者判断程序,对采集的数据进行某种处理，从而消除或削弱干扰和噪声的影响,提高测量的可靠性和精度。数字滤波的优点：是一个计算过程，无需硬件，因此可靠性高，并且不存在阻抗匹配、特性波动、非一致性等问题。模拟滤波器在频率很低时较难实现的问题，不会出现在数字滤波器的实现过程中。数字滤波的缺点：需要占用单片机资源。由于单片机速度和存储容量都很有限,实际应用中由于实时性和存储量的限制,在普通单

6、片机上要实现复杂的数字滤波是不太可能和实际的。2.2数字滤波的常用方法及优缺点数字滤波方法有很多种，每种方法有其不同的特点和使用范围，常用方法如下：1）限幅滤波法（又称程序判断滤波法）系统的输入端如果窜入尖脉冲干扰，会造成信号的严重失真。对于这种随机干扰，我们就要用到限幅滤波的方法。①方法：12武汉理工大学《计算机控制》课程设计说明书比较相邻的两个采样值Yn和Yn-1,根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A）。如果两次采样值Yn和Yn-1的差值超过了允许的最大偏差范围，则认为是发生了随机干扰，

7、并且认为最后一次采样值Yn为非法值，予以剔除。剔除Yn后，可用Yn-1代替Yn。若未超过允许的最大偏差范围，则认为本次采样值有效。②优点：能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。③缺点：无法抑制那种周期性的干扰，平滑度差。2）中位值滤波法中位值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术。中位值滤波的基本原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替，消除孤立的噪声点。①方法：对被测参数连续采样N次（N取奇数），再把N次采样值按大小顺序排列，取中间值作为本次采样的有效

8、值。②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。③缺点：对流量、速度等快速变化的参数不宜。3）算术平均滤波法所谓算术平均滤波就是把n个采样值相加,然后取其算术平均值作为本次有效的采样信号。①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；②优点：适用于对一般