[开发工具] 常见的滤波算法(C语言)

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 楼主| aspoke 发表于 2023-2-23 10:06 | 显示全部楼层
一阶滞后滤波法优点:
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。
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1/2的干扰信号。
  1. /*
  2. 7、一阶滞后滤波法
  3. 为加块程序处理速度,假定基数 = 100  a = 0 ~ 100
  4. */

  5. #define A 50

  6. char value = 0;

  7. char filter(void) {
  8.     char new_value = 0;

  9.     new_value = get_ad();
  10.     return (100 - A) * value + a * new_value;
  11. }




  1. <div class="blockcode"><blockquote>加权递推平均滤波法
  2. 说明:
  3. 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;
  4. 通常是,越接近现时刻的数据,权取得越大。
  5. 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。
  6. 优点:
  7. 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。
  8. 缺点:
  9. 对于纯滞后时间常数较小、采样周期较长、变化缓慢的信号;
  10. 不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度,滤波效果差。
  11. /*
  12. 8、加权递推平均滤波法
  13. coe数组为加权系数表
  14. */
  15. #define N 12

  16. char coe[N] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12};

  17. char sum_coe = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12;

  18. char filter(void) {
  19. char i = 0;
  20. char value_buf[N];
  21. int sum = 0;

  22. for(i = 0; i < N; i++) {
  23. value_buf[i] = get_ad();
  24. delay();
  25. }
  26. for(i = 0; i < N; i++) {
  27. sum += value_buf[i] * coe[i];
  28. }
  29. return (char)(sum / sum_coe);
  30. }





 楼主| aspoke 发表于 2023-2-24 10:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、限幅滤波法优点:
能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。
缺点:
无法抑制那种周期性的干扰,且平滑度差。
/*1、限幅滤波A值可根据实际情况调整value为有效值,new_value为当前采样值
  1. 滤波程序返回有效的实际值
  2. */
  3. #define A 10
  4. char value

  5. char filter(void) {
  6.     char new_value;
  7.     new_value = get_ad();
  8.     if((new_value - value > A) || (value - new_value > A)) {
  9.         return value;
  10.     } else {
  11.         return new_value;
  12.     }
  13. }


二、中位值滤波法优点:
能有效克服因偶然因素引起的波动干扰;
对温度、液位等变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果。
缺点:
对流量,速度等快速变化的参数不宜。
  1. /*
  2. 2、中位值滤波法
  3. N值可根据实际情况调整
  4. 排序采用冒泡法
  5. */
  6. #define N 11

  7. char filter(void) {
  8.     char value_buf[N];
  9.     char i, j, temp;
  10.     for(i = 0; i < N; i++) {
  11.         value_buf[i] = get_ad();
  12.         delay();
  13.     }
  14.     for(j = 0; j < N - 1; j++) {
  15.         for(i = 0; i < N - j; i++) {
  16.             if(value_buf[i] > value_buf[i + 1]) {
  17.                 temp = value_buf[i];
  18.                 value_buf[i] = value_buf[i + 1];
  19.                 value_buf[i + 1] = temp;
  20.             }
  21.         }
  22.     }
  23.     return value_buf[(N - 1) / 2];
  24. }


三、算数平均滤波法说明:
连续取N个采样值进行算术平均运算。
优点:
试用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波。
这种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。
缺点:
对于测量速度较慢或要求数据计算较快的实时控制不适用
  1. /*
  2. 3、算数平均滤波法
  3. */
  4. #define N 11

  5. char filter(void) {
  6.     int sum = 0, i = 0;
  7.     for(i = 0; i < N; i++) {
  8.         sum += get_ad();
  9.         delay();
  10.     }
  11.     return (char)(sum / N);
  12. }


四、递推平均滤波法说明:
把连续N个采样值看成一个队列,队列长度固定为N;
每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉队首的一次数据。把队列中的N各数据进行平均运算,即获得新的滤波结果
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。
缺点:
灵敏度低;
对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差,不适于脉冲干扰较严重的场合 不适合用于开关电源电路。
  1. /*
  2. 4、递推平均滤波法
  3. */
  4. #define N 12

  5. char value_buf[N];
  6. char i = 0;

  7. char filter(void) {
  8.     char count = 0;
  9.     int sum = 0;

  10.     value_buf[i++] = get_ad();
  11.     if(i == N) {
  12.         i = 0;    //先进先出
  13.     }
  14.     for(count = 0; count < N; count++) {
  15.         sum += value_buf[count];
  16.     }
  17.     return (char)(sum / N);
  18. }


五、中位值平均滤波法说明:
采一组队列去掉最大值和最小值
优点:
融合了两种滤波的优点。对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除有其引起的采样值偏差。
对周期干扰有良好的抑制作用,平滑度高,适于高频振荡的系统。
缺点:
测量速度慢。
  1. /*
  2. 5、中位值平均滤波法
  3. */
  4. #define N 12

  5. char filter(void) {
  6.     char i = 0, j = 0, temp = 0;
  7.     char value_buf[N];
  8.     int sum = 0;

  9.     for(i = 0; i < N; i++){
  10.         value_buf[i] = get_ad();
  11.         delay();
  12.     }

  13.     for(j = 0; j < N - 1; j++) {
  14.         for(i = 0; i < N - j; i++) {
  15.             if(value_buf[i] > value_buf[i + 1]) {
  16.                 temp = value_buf[i];
  17.                 value_buf[i] = value_buf[i + 1];
  18.                 value_buf[i + 1] = temp;
  19.             }
  20.         }
  21.     }
  22.     for(i = 1; i < N - 1; i++) {
  23.         sum += value_buf[i];
  24.     }
  25.     return (char)(sum / (N - 2));
  26. }





豌豆爹 发表于 2023-2-28 11:28 来自手机 | 显示全部楼层
有没有没有缺点的滤波算法
jf101 发表于 2023-2-28 13:39 | 显示全部楼层
老铁,滤波的具体算法原理清晰讲解的很透彻
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