常用軟體濾波方法及其示例程式

2021-04-25 09:18:40 字數 3649 閱讀 4136

1、限幅濾波法(又稱程式判斷濾波法)

a、方法:

根據經驗判斷,確定兩次取樣允許的最大偏差值(設為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、優點:

能有效克服因偶然因素引起的脈衝干擾

c、缺點

無法抑制那種週期性的干擾

平滑度差

示例:/*

a值可根據實際情況調整

value為有效值,new_value為當前取樣值

濾波程式返回有效的實際值 */

#define a 10

char value;

char filter()

2、中位值濾波法

a、方法:

連續取樣n次(n取奇數)

把n次取樣值按大小排列

取中間值為本次有效值

b、優點:

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引數有良好的濾波效果

c、缺點:

對流量、速度等快速變化的引數不宜

示例:/*

n值可根據實際情況調整

排序採用冒泡法*/

#define n 11

char filter()

for (j=0;j }}

return value_buf[(n-1)/2];

} 3、算術平均濾波法

a、方法:

連續取n個取樣值進行算術平均運算

n值較大時:訊號平滑度較高,但靈敏度較低

n值較小時:訊號平滑度較低,但靈敏度較高

n值的選取:一般流量,n=12;壓力:n=4

b、優點:

適用於對一般具有隨機干擾的訊號進行濾波

這樣訊號的特點是有乙個平均值,訊號在某一數值範圍附近上下波動

c、缺點:

對於測量速度較慢或要求資料計算速度較快的實時控制不適用

比較浪費ram

示例:#define n 12

char filter()

return (char)(sum/n);

}4、遞推平均濾波法(又稱滑動平均濾波法)

a、方法:

把連續取n個取樣值看成乙個佇列

佇列的長度固定為n

每次取樣到乙個新資料放入隊尾,並扔掉原來隊首的一次資料.(先進先出原則)

把佇列中的n個資料進行算術平均運算,就可獲得新的濾波結果

n值的選取:流量,n=12;壓力:n=4;液面,n=4~12;溫度,n=1~4

b、優點:

對週期性干擾有良好的抑制作用,平滑度高

適用於高頻振盪的系統

c、缺點:

靈敏度低

對偶然出現的脈衝性干擾的抑制作用較差

不易消除由於脈衝干擾所引起的取樣值偏差

不適用於脈衝干擾比較嚴重的場合

比較浪費ram

示例:#define n 12

char value_buf[n];

char i=0;

char filter()

5、中位值平均濾波法(又稱防脈衝干擾平均濾波法)

a、方法:

相當於「中位值濾波法」+「算術平均濾波法」

連續取樣n個資料,去掉乙個最大值和乙個最小值

然後計算n-2個資料的算術平均值

n值的選取:3~14

b、優點:

融合了兩種濾波法的優點

對於偶然出現的脈衝性干擾,可消除由於脈衝干擾所引起的取樣值偏差

c、缺點:

測量速度較慢,和算術平均濾波法一樣

比較浪費ram

示例:#define n 12

char filter()

for (j=0;j }}

for(count=1;count sum += value_buf[count];

return (char)(sum/(n-2));

}6、限幅平均濾波法

a、方法:

相當於「限幅濾波法」+「遞推平均濾波法」

每次取樣到的新資料先進行限幅處理,

再送入佇列進行遞推平均濾波處理

b、優點:

融合了兩種濾波法的優點

對於偶然出現的脈衝性干擾,可消除由於脈衝干擾所引起的取樣值偏差

c、缺點:

比較浪費ram

略 參考子程式1、3

7、一階滯後濾波法

a、方法:

取a=0~1

本次濾波結果=(1-a)*本次取樣值+a*上次濾波結果

b、優點:

對週期性干擾具有良好的抑制作用

適用於波動頻率較高的場合

c、缺點:

相位滯後,靈敏度低

滯後程度取決於a值大小

不能消除濾波頻率高於取樣頻率的1/2的干擾訊號

示例:/*為加快程式處理速度假定基數為100,a=0~100 */

#define a 50

char value;

char filter()

8、加權遞推平均濾波法

a、方法:

是對遞推平均濾波法的改進,即不同時刻的資料加以不同的權

通常是,越接近現時刻的資料,權取得越大。

給予新取樣值的權係數越大,則靈敏度越高,但訊號平滑度越低

b、優點:

適用於有較大純滯後時間常數的物件

和取樣週期較短的系統

c、缺點:

對於純滯後時間常數較小,取樣週期較長,變化緩慢的訊號

不能迅速反應系統當前所受干擾的嚴重程度,濾波效果差

示例:/*coe陣列為加權係數表,存在程式儲存區。*/

#define n 12

char coe[n] = ;

char sum_coe = 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12;

char filter()

for (count=0;count sum += value_buf[count]*coe[count];

return (char)(sum/sum_coe);

}9、消抖濾波法

a、方法:

設定乙個濾波計數器

將每次取樣值與當前有效值比較:

如果取樣值=當前有效值,則計數器清零

如果取樣值<>當前有效值,則計數器+1,並判斷計數器是否》=上限n(溢位)

如果計數器溢位,則將本次值替換當前有效值,並清計數器

b、優點:

對於變化緩慢的被測引數有較好的濾波效果,

可避免在臨界值附近控制器的反覆開/關跳動或顯示器上數值抖動

c、缺點:

對於快速變化的引數不宜

如果在計數器溢位的那一次取樣到的值恰好是干擾值,則會將干擾值當作有效值導

入系統示例:

char value;

#define n 12

char filter()

return value;

}10、限幅消抖濾波法

a、方法:

相當於「限幅濾波法」+「消抖濾波法」

先限幅,後消抖

b、優點:

繼承了「限幅」和「消抖」的優點

改進了「消抖濾波法」中的某些缺陷,避免將干擾值匯入系統

c、缺點:

對於快速變化的引數不宜

參考子程式1、9

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