1、在线教务辅导网： http:/ 更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网2018/5/5 1第 3章 微型计算机控制系统的常用控制算法 3.1 数字滤波与数据处理 3.2 数字控制器的设计方法 3.3 数字 PID控制器的设计 3.4 最少拍控制算法 3.5 大林控制算法 3.6 模糊控制 2018/5/5 23.1 数字滤波与数据处理3.1.1 数字滤波数字滤波能够克服模拟滤波器的不足，它与模拟滤波器相数字滤波能够克服模拟滤波器的不足，它与模拟滤波器相比有以下优点：比有以下优点： 数字滤波不需要硬件设备，可靠性高，稳定性好，各回路之间不存在阻抗匹配等问题。 数字滤波用程序实现，多个输入通道可
2、以 “ 共用 ” 同一个滤波程序，不需要增加硬件设备，降低了成本。 对于不同的干扰，通过修改数字滤波程序或改变其中的参数，可以实现不同的滤波方法，与模拟滤波器只能改变硬件相比更加灵活和方便。 数字滤波能对频率很低 (如 0.0lHz)的干扰进行处理，克服了模拟滤波器受电容容量的限制，频率不能太低的缺陷。2018/5/5 31算术平均值滤波对某一被测参数在第 k个采样时刻连续采样 n次得到 n个采样数据 ，计算这 n个数据的算术平均值作为本次滤波器的输出 。即：（ 3-1）式中 第 k次滤波器的输出； 第 i个采样值；n 采样次数。2018/5/5 42加权算术平均值滤波在算术平均值滤波中， n
3、次采样所得的数据在滤波结果中所占比重是均等的，加权因子均是 1/n。但有时为了突出最近几次采样值在平均值中的比重，往往对不同时刻的采样值赋以不同的加权因子。即：其中， 为加权系数，满足 且 。 体现了各次采样值在平均值中所占的比例。通过合理地选择加权系数，可以获得更好的滤波效果。（ 3-2）2018/5/5 53滑动平均值滤波滑动平均值滤波方法是先在 RAM中建立一片数据缓冲区，按顺序存放 n个采样数据，把 n个采样数据看成一个队列，队列的长度固定为 n，每进行一次新的采样，把采样结果放入队尾，而扔掉原来队首的一个数据，这样在队列中始终有n个 “ 最新 ” 的数据。只需把队列中的 n个数据进行
4、平均，可得到新的滤波值。这样，每进行一次采样，就可以计算输出一个新的有效采样值，从而加快数据处理的速度。滑动平均值滤波有 2种，一种是滑动算术平均值滤波，另一种是滑动加权平均值滤波。2018/5/5 64中值滤波中值滤波是对某一被测参数连续采样 n次 (一般 n取奇数 )，把 n次采样数据按照从小到大或从大到小的顺序排队后，取其中间值作为本次的有效采样值。中值滤波对于去掉偶然因素引起的波动或采样器不稳定而造成的误差所引起的脉冲性干扰比较有效，如电网的波动，变送器的临时故障等，对温度、液位等变化缓慢的被测参数采用此方法能收到良好的滤波效果，但对流量、速度等快速变化的参数一般不易采用。2018/5
5、/5 75.防脉冲干扰的算术平均值滤波算术平均值滤波不易消除脉冲性干扰引起的测量值的偏差，可以考虑把中值滤波方法与之结合起来，做到既能防止脉冲干扰的影响，又能使周期性干扰得到平滑处理。基本思想是：把连续采集的 n个数据进行比较，去掉一个最大值和一个最小值，剩余的 n-2个数据取算术平均值作为本次滤波的输出。即： （ 3-3）2018/5/5 8限幅滤波主要用于变化比较缓慢的参数，如温度、物理位置等参数的测量。（ 1）限幅滤波限幅滤波的方法是：根据被控对象的实际情况确定一个采样周期中允许被测参数的最大变化量 ，如果前后两次采样信号的实际增量 ，则认为是正常的，否则认为是干扰造成的，此时刻，用上次的采样值代替本次采样值。即： （ 3-4）6程序判断滤波 2018/5/5 9（ 2）限速滤波限速滤波也是先设定前后两次采样信号的最大变化量 ，用本次采样值 相对于上次采样值 的增量 与 进行比较，若 ，则认为本次采样值有效；否则追加采样一次，得 ；如果 ，则表明 接近 ，用最近一个采样值 作为滤波输出；反之，就以 与 的算术平均值作为滤波输出。即：（ 3-5）2018/5/5 10
