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標題: 十一種通用濾波算法-優缺點分析 [打印本頁]

作者: jialinx 時間: 2015-9-15 15:07
標題: 十一種通用濾波算法-優缺點分析

1、限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）

A、方法：根據經驗判斷，確定兩次采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：連續采樣N次（N取奇數）把N次采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參數有良好的濾波效果

C、缺點：對流量、速度等快速變化的參數不宜

3、算術平均濾波法

A、方法：連續取N個采樣值進行算術平均運算 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值范圍附近上下波動

C、缺點：對于測量速度較慢或要求數據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據放入隊尾并扔掉原來隊首的一次數據.(先進先出原則) 把隊列中的N個數據進行算術平均運算,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

C、缺點：靈敏度低對偶然出現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：相當于“中位值濾波法”+“算術平均濾波法” 連續采樣N個數據，去掉一個最大值和一個最小值然后計算N-2個數據的算術平均值 N值的選取：3~14

B、優點：融合了兩種濾波法的優點對于偶然出現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：相當于“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法” 每次采樣到的新數據先進行限幅處理再送入隊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于偶然出現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 本次濾波結果=（1-a）*本次采樣值+a*上次濾波結果

B、優點：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據加以不同的權通常是，越接近現時刻的數據，權取得越大。給予新采樣值的權系數越大，則靈敏度越高，但信號平滑度越低

B、優點：適用于有較大純滯后時間常數的對象和采樣周期較短的系統

C、缺點：對于純滯后時間常數較小，采樣周期較長，變化緩慢的信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

9、消抖濾波法

A、方法：設置一個濾波計數器將每次采樣值與當前有效值比較：如果采樣值＝當前有效值，則計數器清零如果采樣值<>當前有效值，則計數器+1，并判斷計數器是否>=上限N(溢出) 如果計數器溢出,則將本次值替換當前有效值,并清計數器

B、優點：對于變化緩慢的被測參數有較好的濾波效果可避免在臨界值附近控制器的反復開/關跳動或顯示器上數值抖動

C、缺點：對于快速變化的參數不宜如果在計數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作有效值導入系統

10、限幅消抖濾波法

A、方法：相當于“限幅濾波法”+“消抖濾波法” 先限幅,后消抖

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,避免將干擾值導入系統

C、缺點：對于快速變化的參數不宜

11種方法：IIR 數字濾波器

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. 優點：高通，低通，帶通，帶阻任意。設計簡單(用matlab）

C. 缺點：運算量大。

作者: myh9970 時間: 2015-12-2 18:03
很不錯

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