誤差修正技術(shù)ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-30 08:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 方便地改變?yōu)V波特性 ， 這對于低頻脈沖干擾和隨機噪聲的克服特別有效 。 上一頁 下一頁 返 回 數(shù)字濾波方法 1． 限幅濾波 2． 平滑濾波 3． 算術(shù)平均濾波法 4． 遞推平均濾波法 5． 加權(quán)移動平均濾波法 6． 一階慣性濾波 7． 復(fù)合濾波 上一頁 下一頁 返 回 1．限幅濾波 ? 當采樣信號由于隨機干擾而引起嚴重失真時 ， 可采用限幅濾波 。 根據(jù)經(jīng)驗 ， 確定出兩次采樣信號可能出現(xiàn)的最大偏差 。 ? 限幅濾波 ：把兩次相鄰的采樣值相減 ， 求出其增量 (以絕對值表示 )， 然后與兩次采樣允許的最大差值進行比較 。 如果小于或等于 ， 則取本次采樣值；如果大于 ， 則仍取上次采樣值作為采樣值 。 ? 應(yīng)用： 變化比較緩慢的參數(shù)測量 ， 如溫度 、 物位等 。 也可以在大電流 、 大電感負載切斷時 ， 即干擾的特點為時間短 ， 但幅值卻很大的情況下使用 。 上一頁 下一頁 返 回 中位值濾波 ? 中位值濾波是對某一被測量連續(xù)采樣 N次 (一般N取為奇數(shù) )， 然后把 N次采樣值按大小排列 ，取中間值為本次采樣值 。 中位值濾波能有效地克服偶然因素引起的波動 。 ? 對于溫度 、 液位等緩慢變化的被測量 ， 采用此法能收到良好的濾波效果 ， 但對于流量 、 壓力等變化較快的被測量一般不宜采用中位值濾波 。 上一頁 下一頁 返 回 2．平滑濾波 ? 疊加在有用數(shù)據(jù)上的隨機噪聲在很多情況下可以近似地認為是白噪聲。白噪聲具有一個很重要的統(tǒng)計特性，即它的統(tǒng)計平均值為零。因此可以求平均值的辦法來消除隨機誤差，這就是所謂平滑濾波。 平滑濾波有以下幾種。 上一頁 下一頁 返 回 3．算術(shù)平均濾波法 ? 算術(shù)平均濾波法適用于對一般的具有隨機干擾的信號進行濾波 。 這種信號的特點是信號本身在某一數(shù)值范圍附近上下波動 ， 如測量流量 、 液位時經(jīng)常遇到這種情況 。 ? 算術(shù)平均濾波是要按輸入的 N個采樣數(shù)據(jù) xi， 尋找這樣一個 y， 使 y與各采樣值之間的偏差的平方和最小 ， 即使 上一頁 下一頁 返 回 ???? NiixyE12 ])(mi n [由一元函數(shù)求極值的原理，可得 ??? Ni ixNy 11 算術(shù)平均濾波的算式 設(shè)第 i次測量的測量值包含信號成分 Si和噪聲成分 ni， 則進行 N次測量的信號成分之和為 ?? ??Ni i SNS1噪聲的強度是用均方根來衡量的，當噪聲為隨機信號時， 進行次測量的噪聲強度之和為 nNnNi i????12式中， S、 n分別為進行 N次測量后信號和噪聲的平均幅度。 上一頁 下一頁 返 回 對 N次測量進行算術(shù)平均后的信噪比為 nSNnNSN ????式中， S/n是求算術(shù)平均值前的信噪比， 因此采用算術(shù)平均值后，信噪比提高了 倍。 N(9． 1． 17) 由式可知，算術(shù)平均值法對信號的平滑濾波程度完全取決于 N。 當 N較大時： 平滑度高，但靈敏度低，外界信號的變化對測量計算結(jié)果的影響小； 當 N較小時： 平滑度低，但靈敏度高。應(yīng)按具體情況選取 N。 如對一般流量測量，可取 N=8～ 12；對壓力等測量，可取 N=4。 上一頁 下一頁 返 回 4．遞推平均濾波法 ? 算術(shù)平均濾波方法每計算一次數(shù)據(jù) ， 需測量 N次 ， 對于測量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計算速率較高的實時系統(tǒng) ， 則無法使用 。 ? 遞推平均濾波法： 在存儲器中 ， 開辟一個區(qū)域作為暫存隊列使用 ， 隊列的長度固定為 N， 每進行一次新的測量 ， 把測量結(jié)果放入隊尾 ， 而扔掉原來隊首的那個數(shù)據(jù) ， 這樣在隊列中始終有個 “ 最新 ” 的數(shù)據(jù) 。 上一頁 下一頁 返 回 ??? ??????????? 10 )(1)1(...)2()1()()( Ni ikxNN Nkxkxkxkxky遞推平均項數(shù)的選取是比較重要的環(huán)節(jié)， N選得過大，平均效果好， 但是，對參數(shù)變化的反應(yīng)不靈敏； N選得過小，濾波效果不顯著。 關(guān)于 N的選擇與算術(shù)平均濾波法相同。 5．加權(quán)移動平均濾波法 ? 遞推平均濾波法最大的問題是隨著隨機誤差的消除，有用信號的靈敏度也降低了。因為我們假設(shè)對于 N次內(nèi)的所有采樣值，在結(jié)果中所占比重是均等的。用這樣的濾波算法，對于時變信號會引入滯后。 N越大，滯后越嚴重。 ? 為了增加新的采樣數(shù)據(jù)在滑動平均中的比重，以提高系統(tǒng)對當前采樣值中所受干擾的靈敏度，可以對不同時刻的采樣值加以不同的權(quán) ,通常越接近現(xiàn)時刻的數(shù)據(jù)，權(quán)取得越大。然后再相加求平均，這種方法就是 加權(quán)移動平均法 。 上一頁
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