计算机控制课设-数字滤波系统设计

数字滤波系统设计 加权平均值法

摘要

在微机控制系统的模拟输入信号中，一般均含有各种噪声和干扰，他们来自被测信号源本身、传感器、外界干扰等。为了进行准确测量和控制，必须消除被测信号中的噪声和干扰。本次计算机控制技术课设任务即为数字滤波系统的设计，通过设计加权平均值滤波算法实现对干扰信号的去除。

本课程设计说明书将以设计思路、设计过程为线索，对自接收课题任务、程序的编制直至建模仿真等过程进行详细的介绍和汇报，其中还会有常用的几种滤波方法的优缺点对比及原理介绍，最后通过对加权系数的改变来思考采样数据个数对滤波效果的影响。

关键词：数字滤波 加权平均值 加权系数 建模

数字滤波系统设计 加权平均值法

目录

摘要................................................................................................................................ 1 1设计任务及要求......................................................................................................... 3

1.1 设计任务.......................................................................................................... 3 1.2 设计要求.......................................................................................................... 3 2 设计原理.................................................................................................................... 3

2.1 数字滤波技术.................................................................................................. 3 2.2 常用的数字滤波方法...................................................................................... 4

2.2.1 算术平均滤波法.................................................................................... 4 2.2.2 加权平均值滤波.................................................................................... 5 2.2.3 中位值滤波法........................................................................................ 6 2.2.4 滑动平均值滤波.................................................................................... 6 2.2.5 防脉冲干扰平均值滤波........................................................................ 7 2.2.6 低通滤波................................................................................................ 7 2.2.7 限副滤波................................................................................................ 8

3 设计方案.................................................................................................................... 8 4 结果分析.................................................................................................................. 10 5 心得体会.................................................................................................................. 12 参考文献...................................................................................................................... 13 附录.............................................................................................................................. 14

数字滤波系统设计 加权平均值法

数字滤波系统设计

1设计任务及要求

1.1 设计任务

1)用计算机模拟带有干扰的正弦信号R（频率100Hz）。首先计算机产生一个随机信号，再与正弦信号叠加。

2)计算机对含有干扰的正弦信号进行数字滤波处理，保留正弦信号，去除干扰。

3)输入为模拟电压，输入模拟电压范围为0～+5V，最后滤波的结果用LED显示器显示。

1.2 设计要求

1）分析数字滤波的常用方法，以及各自的优缺点； 2）加权平均值滤波器，设计算法程序；

3）通过数据分析参与加权平均值滤波的采样数据个数对滤波效果的影响； 4）撰写设计说明书。

2 设计原理

2.1 数字滤波技术

在微机控制系统的模拟输入信号中，一般均含有各种噪声和干扰，他们来自被测信号源本身、传感器、外界干扰等。为了进行准确测量和控制，必须消除被测信号中的噪声和干扰。非周期的不规则随机信号，可以用数字滤波方法予以削弱或滤除。所谓数字滤波，就是通过一定的计算或判断程序减少干扰信号在有用

数字滤波系统设计 加权平均值法

信号中的比重，因此他实际上是一个程序滤波。

数字滤波器与模拟滤波器相比有以下优点：

1) 数字滤波器是用软件实现的，不需要增加硬设备，因而可靠性高、稳定性好，不存在阻抗匹配问题。

2) 模拟滤波器通常是各通道专用，而数字滤波器则可多通道共享，从而降低了成本。

3) 数字滤波器可以对频率很低(如0.01 Hz)的信号进行滤波，而模拟滤波器由于受电容容量的限制，频率不可能太低。

4) 数字滤波器可以根据信号的不同，采用不同的滤波方法或滤波参数，具有灵活、方便、功能强的特点。

数字滤波器是将一组输入数字序列进行一定的运算而转换成另一组输出数字序列的装置。设数字滤波器的输入为X(n)，输出为Y(n)，则输入序列和输出序列之间的关系可用差分方程式表示为：

Y n = aKX n-K - bKY n-K （1）

K=0

K=1

N

N

其中：输入信号X(n)可以是模拟信号经采样和A/D变换后得到的数字序列，也可以是计算机的输出信号。具有上述关系的数字滤波器的当前输出与现在的和过去的输入、过去的输出有关 …… 此处隐藏：5556字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……