常用数字滤波算法

常用数字滤波算法第1种方法：限幅滤波法（又称程序判断滤波法）A方法：根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A），每次检测到新值时判断：如果本次值与上次值之差=A，则本次值有效，如果本次值与上次值之差A，则本次值无效，放弃本次值，用上次值代替本次值。B优点：能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。C缺点：无法抑制那种周期性的干扰，平滑度差。第2种方法：中位值滤波法A方法：连续采样N次（N取奇数），把N次采样值按大小排列，取中间值为本次有效值。B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。C缺点：对流量、速度等快速变化的参数不宜。第3种方法：算术平均滤波法A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。B优点：适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波，这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动。C缺点：对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用，比较浪费RAM。第4种方法：递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）A方法：把连续取N个采样值看成一个队列，队列的长度固定为N，每次采样到一个新数据放入队尾，并扔掉原来队首的一次数据(先进先出原则)。把队列中的N个数据进行算术平均运算，就可获得新的滤波结果。N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4。B优点：对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高，适用于高频振荡的系统。C缺点：灵敏度低，对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差，不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差，不适用于脉冲干扰比较严重的场合，比较浪费RAM。第5种方法：中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）A方法：相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”，连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值，然后计算N-2个数据的算术平均值。N值的选取：3~14。B优点：融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。C缺点：测量速度较慢，和算术平均滤波法一样，比较浪费RAM。第6种方法：限幅平均滤波法A方法：相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法”，每次采样到的新数据先进行限幅处理，再送入队列进行递推平均滤波处理。B优点：融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。C缺点：比较浪费RAM。第7种方法：一阶滞后滤波法A方法：取a=0~1，本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果。B优点：对周期性干扰具有良好的抑制作用，适用于波动频率较高的场合。C缺点：相位滞后，灵敏度低，滞后程度取决于a值大小，不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号。第8种方法：加权递推平均滤波法A方法：是对递推平均滤波法的改进，即不同时刻的数据加以不同的权，通常是，越接近现时刻的资料，权取得越大，给予新采样值的权系数越大，则灵敏度越高，但信号平滑度越低。B优点：适用于有较大纯滞后时间常数的对象和采样周期较短的系统。C缺点：对于纯滞后时间常数较小，采样周期较长，变化缓慢的信号，不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差。第9种方法：消抖滤波法A方法：设置一个滤波计数器，将每次采样值与当前有效值比较：如果采样值＝当前有效值，则计数器清零。如果采样值当前有效值，则计数器+1，并判断计数器是否=上限N(溢出)，如果计数器溢出，则将本次值替换当前有效值，并清计数器。B优点：对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果，可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动。C缺点：对于快速变化的参数不宜，如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是干扰值，则会将干扰值当作有效值导入系统。第10种方法：限幅消抖滤波法A方法：相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法”，先限幅后消抖。B优点：继承了“限幅”和“消抖”的优点，改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷，避免将干扰值导入系统。C缺点：对于快速变化的参数不宜。第11种方法：IIR数字滤波器A方法：确定信号带宽，滤之。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优点：高通，低通，带通，带阻任意。设计简单(用matlab）。C缺点：运算量大。部分程序：1、限副滤波/*A值可根据实际情况调整value为有效值，new_value为当前采样值滤波程序返回有效的实际值*/#defineA10charvalue;charfilter(){charnew_value;new_value=get_ad();if((new_value-valueA)||(value-new_valueA)returnvalue;returnnew_value;}2、中位值滤波法/*N值可根据实际情况调整排序采用冒泡法*/#defineN11charfilter(){charvalue_buf[N];charcount,i,j,temp;for(count=0;countN;count++){value_buf[count]=get_ad();delay();}for(j=0;jN-1;j++){for(i=0;iN-j;i++){if(value_bufvalue_buf[i+1]){temp=value_buf;value_buf=value_buf[i+1];value_buf[i+1]=temp;}}}returnvalue_buf[(N-1)/2];}3、算术平均滤波法/**/#defineN12charfilter(){intsum=0;for(count=0;countN;count++){sum+=get_ad();delay();}return(char)(sum/N);}4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）/**/#defineN12charvalue_buf[N];chari=0;charfilter(){charcount;intsum=0;value_buf[i++]=get_ad();if(i==N)i=0;for(count=0;countN,count++)sum=value_buf[count];return(char)(sum/N);}5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）/**/#defineN12charfilter(){charcount,i,j;charvalue_buf[N];intsum=0;for(count=0;countN;count++){value_buf[count]=get_ad();delay();}for(j=0;jN-1;j++){for(i=0;iN-j;i++){if(value_bufvalue_buf[i+1]){temp=value_buf;value_buf=value_buf[i+1];value_buf[i+1]=temp;}}}for(count=1;countN-1;count++)sum+=value[count];return(char)(sum/(N-2));}6、限幅平均滤波法/**/略参考子程序1、37、一阶滞后滤波法/*为加快程序处理速度假定基数为100，a=0~100*/#definea50charvalue;charfilter(){charnew_value;new_value=get_ad();return(100-a)*value+a*new_value;}8、加权递推平均滤波法/*coe数组为加权系数表，存在程序存储区。*/#defineN12charcodecoe[N]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};charcodesum_coe=1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12;charfilter(){charcount;charvalue_buf[N];intsum=0;for(count=0,countN;count++){value_buf[count]=get_ad();delay();}for(count=0,countN;count++)sum+=value_buf[count]*coe[count];return(char)(sum/sum_coe);}9、消抖滤波法#defineN12charfilter(){charcount=0;charnew_value;new_value=get_ad();while(value!=new_value);{count++;if(count=N)returnnew_value;delay();new_value=get_ad();}returnvalue;}10、限幅消抖滤波法/*