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低通滤波意味着低频信号可以通过,但是高频信号将被滤除。 它主要用于消除信号毛刺和干扰。 它广泛用于工程中。
低通滤波器的基本理论公式为:
y(t)= K * u(t)+(1-K)* y(t-1)= y(t-1)+ K * [u(t)-y(t-1)]
其中,K = dT / T,K一般在0和1之间,dT是运行步长,T是时间常数; u是输入信号; y是输出信号。
通常,对于某个控制器,其工作周期是固定的,因此只能调整时间常数以更改滤波效果。
基于以上公式,我们首先建立一个基本的低通滤波器simulink模型,如下所示:
从图中可以看出,滤波器的输出是前一时间的输出,再加上比例因子乘以当前输入减去前一时间的输出。 试想一下,如果比例因子为1(即T = dT),则当前时刻的输出等于输入; 如果比例因子在0到1之间,则当前时刻的输出必须比输入慢,这将导致滞后。 优点是,当突然发生较大变化时,输入将被此比例因子衰减。 因此,低通滤波器的优点是可以滤除较大的高频波动,但缺点是与原始信号相比会被延迟。
可以看出,信号在滤波后变得更平滑,并且随着时间常数T的增加,滤波后的曲线延迟变大。 因此,在实际使用中,时间常数T的选择尤为重要。 我们需要全面考虑控制系统对信号精度和信号延迟的要求,并选择一个满足我们要求的时间常数。
Simulink也有自己的模拟滤波器,如下图所示。
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