10種常用濾波方法.doc

1、限幅濾波法(又稱(chēng)程序判斷濾波法) A、方法: 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷,確定兩次采樣允許的最大偏差值(設(shè)為A) 每次檢測(cè)到新值時(shí)判斷: 如果本次值與上次值之差A(yù),則本次值無(wú)效,放棄本次值,用上次值代替本次值 B、優(yōu)點(diǎn): 能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾 C、缺點(diǎn) 無(wú)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(xù)采樣N次(N取奇數(shù)) 把N次采樣值按大小排列 取中間值為本次有效值 B、優(yōu)點(diǎn): 能有效克服因偶然因素引起的波動(dòng)干擾 對(duì)溫度、液位的變化緩慢的被測(cè)參數(shù)有良好的濾波效果 C、缺點(diǎn): 對(duì)流量、速度等快速變化的參數(shù)不宜 3、算術(shù)平均濾波法 A、方法: 連續(xù)取N個(gè)采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算 N值較大時(shí):信號(hào)平滑度較高,但靈敏度較低 N值較小時(shí):信號(hào)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(yōu)點(diǎn): 適用于對(duì)一般具有隨機(jī)干擾的信號(hào)進(jìn)行濾波 這樣信號(hào)的特點(diǎn)是有一個(gè)平均值,信號(hào)在某一數(shù)值范圍附近上下波動(dòng) C、缺點(diǎn): 對(duì)于測(cè)量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計(jì)算速度較快的實(shí)時(shí)控制不適用 比較浪費(fèi)RAM 4、遞推平均濾波法(又稱(chēng)滑動(dòng)平均濾波法) A、方法: 把連續(xù)取N個(gè)采樣值看成一個(gè)隊(duì)列 隊(duì)列的長(zhǎng)度固定為N 每次采樣到一個(gè)新數(shù)據(jù)放入隊(duì)尾,并扔掉原來(lái)隊(duì)首的一次數(shù)據(jù).(先進(jìn)先出原則) 把隊(duì)列中的N個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算,就可獲得新的濾波結(jié)果 N值的選取:流量,N=12;壓力:N=4;液面,N=412;溫度,N=14 B、優(yōu)點(diǎn): 對(duì)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(tǒng) C、缺點(diǎn): 靈敏度低 對(duì)偶然出現(xiàn)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(yán)重的場(chǎng)合 比較浪費(fèi)RAM 5、中位值平均濾波法(又稱(chēng)防脈沖干擾平均濾波法) A、方法: 相當(dāng)于“中位值濾波法”+“算術(shù)平均濾波法” 連續(xù)采樣N個(gè)數(shù)據(jù),去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值 然后計(jì)算N-2個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值 N值的選取:314 B、優(yōu)點(diǎn): 融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn) 對(duì)于偶然出現(xiàn)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(diǎn): 測(cè)量速度較慢,和算術(shù)平均濾波法一樣 比較浪費(fèi)RAM 6、限幅平均濾波法 A、方法: 相當(dāng)于“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法” 每次采樣到的新數(shù)據(jù)先進(jìn)行限幅處理, 再送入隊(duì)列進(jìn)行遞推平均濾波處理 B、優(yōu)點(diǎn): 融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn) 對(duì)于偶然出現(xiàn)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(diǎn): 比較浪費(fèi)RAM 7、一階滯后濾波法 A、方法: 取a=01 本次濾波結(jié)果=(1-a)*本次采樣值+a*上次濾波結(jié)果 B、優(yōu)點(diǎn): 對(duì)周期性干擾具有良好的抑制作用 適用于波動(dòng)頻率較高的場(chǎng)合 C、缺點(diǎn): 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(hào) 8、加權(quán)遞推平均濾波法 A、方法: 是對(duì)遞推平均濾波法的改進(jìn),即不同時(shí)刻的數(shù)據(jù)加以不同的權(quán) 通常是,越接近現(xiàn)時(shí)刻的數(shù)據(jù),權(quán)取得越大. 給予新采樣值的權(quán)系數(shù)越大,則靈敏度越高,但信號(hào)平滑度越低 B、優(yōu)點(diǎn): 適用于有較大純滯后時(shí)間常數(shù)的對(duì)象 和采樣周期較短的系統(tǒng) C、缺點(diǎn): 對(duì)于純滯后時(shí)間常數(shù)較小,采樣周期較長(zhǎng),變化緩慢的信號(hào) 不能迅速反應(yīng)系統(tǒng)當(dāng)前所受干擾的嚴(yán)重程度,濾波效果差 9、消抖濾波法 A、方法: 設(shè)置一個(gè)濾波計(jì)數(shù)器 將每次采樣值與當(dāng)前有效值比較: 如果采樣值當(dāng)前有效值,則計(jì)數(shù)器清零 如果采樣值當(dāng)前有效值,則計(jì)數(shù)器+1,并判斷計(jì)數(shù)器是否=上限N(溢出) 如果計(jì)數(shù)器溢出,則將本次值替換當(dāng)前有效值,并清計(jì)數(shù)器 B、優(yōu)點(diǎn): 對(duì)于變化緩慢的被測(cè)參數(shù)有較好的濾波效果, 可避免在臨界值附近控制器的反復(fù)開(kāi)/關(guān)跳動(dòng)或顯示器上數(shù)值抖動(dòng) C、缺點(diǎn): 對(duì)于快速變化的參數(shù)不宜 如果在計(jì)數(shù)器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值,則會(huì)將干擾值當(dāng)作有效值導(dǎo)入系統(tǒng) 10、限幅消抖濾波法 A、方法: 相當(dāng)于“限幅濾波法”+“消抖濾波法” 先限幅,后消抖 B、優(yōu)點(diǎn): 繼承了“限幅”和“消抖”的優(yōu)點(diǎn) 改進(jìn)了“消抖濾波法”中的某些缺陷,避免將干擾值導(dǎo)入系統(tǒng) C、缺點(diǎn): 對(duì)于快速變化的參數(shù)不宜 以下是我編的示例程序,如有不足之處還望各位同行指教 假定從8位AD中讀取數(shù)據(jù)(如果是更高位的AD可定義數(shù)據(jù)類(lèi)型為int),子程序?yàn)間et_ad(); 1、限副濾波 /* A值可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整 value為有效值,new_value為當(dāng)前采樣值 濾波程序返回有效的實(shí)際值 */ #define A 10 char value; char filter() char new_value; new_value = get_ad(); if ( ( new_value - value A ) | ( value - new_value A ) return value; return new_value; 2、中位值濾波法 /* N值可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整 排序采用冒泡法*/ #define N 11 char filter() char value_bufN; char count,i,j,temp; for ( count=0;count value_bufcount = get_ad(); delay(); for (j=0;j for (i=0;i if ( value_bufivalue_bufi+1 ) temp = value_bufi; value_bufi = value_bufi+1; value_bufi+1 = temp; return value_buf(N-1)/2; 3、算術(shù)平均濾波法 /* */ #define N 12 char filter() int sum = 0; for ( count=0;count sum + = get_ad(); delay(); return (char)(sum/N); 4、遞推平均濾波法(又稱(chēng)滑動(dòng)平均濾波法) /* */ #define N 12 char value_bufN; char i=0; char filter() char count; int sum=0; value_bufi+ = get_ad(); if ( i = N ) i = 0; for ( count=0;count sum = value_bufcount; return (char)(sum/N); 5、中位值平均濾波法(又稱(chēng)防脈沖干擾平均濾波法) /* */ #define N 12 char filter() char count,i,j; char value_bufN; int sum=0; for (count=0;count value_bufcount = get_ad(); delay(); for (j=0;j for (i=0;i if ( value_bufivalue_bufi+1 ) temp = value_bufi; value_bufi = value_bufi+1; value_bufi+1 = temp; for(count=1;count sum += valuecount; return (char)(sum/(N-2); 6、限幅平均濾波法 /* */ 略 參考子程序1、3 7、一階滯后濾波法 /* 為加快程序處理速度假定基數(shù)為100,a=0100 */ #define a 50 char value; char filter() char new_value; new_value = get_ad(); return (100-a)*value + a*new_value; 8、加權(quán)遞推平均濾波法 /* coe數(shù)組為加權(quán)系數(shù)表,存在程序存儲(chǔ)區(qū).*/ #define N 12 char code coeN = 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12; char code sum_coe = 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12; char filter() char count; char value_bufN; int sum=0; for (count=0,count value_bufcount = get_ad(); delay(); for (count=0,count sum += value_bufcount*coecount; return (char)(sum/sum_coe); 9、消抖濾波法 #define N 12 char filter() cha