数字滤波器

（实验报告）

实验指导老师：万敏                      成绩：____________________

姓名:刘真志         学号:   0807030424      班级:自动化20##级4班

一、实验目的

1、通过实验掌握数字滤波器的原理及实现方法；

2、研究滤波器参数的变化对滤波性能的影响。

二、实验设备

1、THBCC-1型 信号与系统?控制理论及计算机控制技术实验平台  

2、THBXD数据采集卡一块

三、实验内容

1、设计一个带尖脉冲干扰信号和正弦信号输入的模拟加法电路；

2、设计并调试一阶数字滤波器；

3、设计并调试高阶数字滤波器。

四、实验记录

1、低阶滤波：

1）4Hz的脉冲干扰信号时，采样频率为20K，缓存设置为8192

2）10Hz的脉冲干扰信号时，采样频率为20K，缓存设置为8192

2、高阶滤波

1）4Hz的脉冲干扰信号时，采样频率为20K，缓存设置为8192

2)10Hz的脉冲干扰信号时，采样频率为20K，缓存设置为8192

 

第二篇：集散控制系统仿真实验报告-数字滤波器

20##-20##学年第一学期

“集散控制系统”

实验项目研究报告

实验题目：DCS常见数字滤波器的仿真比较

实验性质：验证性

班级：

姓名：

学号:

指导教师：汪语哲

DCS常见数字滤波器的仿真比较

1、实验目的

1．了解集散控制系统中数字滤波器的目的和必要性。

2．掌握常用的经典的软件滤波的设计思想

3．掌握常用的经典的软件滤波的仿真方法，并进行仿真比较。

2、实验内容

1．熟悉常用的软件滤波算法

2．采用Matlab软件建立仿真模型

3．进行滤波算法性能分析，并比较仿真结果差异

3、实验要求

建立相应的仿真模型进行仿真，并根据仿真结果差异比较滤波算法性能。

4、DCS的软件简介

集散控制系统(Distributed Control System, DCS)是计算机控制系统的一种结构形式。和所有计算机控制系统一样，DCS主要可划分为硬件和软件。硬件是实现各种控制功能的基础，软件是控制系统的灵魂。

当直接数字控制系统的数字处理技术与单元式组合仪表的分散化控制、集中化监视的体系结构相结合产生DCS时，软件就跟随硬件被分成控制层软件、监控软件和组态软件，同时，还有运行于各个站的网络软件，作为各个站上功能软件之间的桥梁。

在软件功能方面，控制层软件是运行在现场控制站上的软件，主要完成各种控制功能，包括 PID 回路控制、逻辑控制、顺序控制，以及这些控制所必须针对现场设备连接的I/O 处理；监控软件是运行于操作员站或工程师站上的软件，主要完成运行操作人员所发出的各个命令的执行、图形与画面的显示、报警信息的显示处理、对现场各类检测数据的集中处理等；组态软件则主要完成系统的控制层软件和监控软件的组态功能，安装在工程师站中。

5、DCS的控制层软件

DCS 控制层软件，其基本功能可以概括为I/O 数据的采集、数据预处理、数据组织管理、控制运算及I/O 数据的输出，其中数据组织管理和控制运算由用户组态，有了这些功能，DCS 的现场控制站就可以独立工作，完成本控制站的控制功能，如图1 所示。除此之外，一般DCS控制层软件还要完成一些辅助功能，如控制器及重要I/O 模块的冗余功能、网络通信功能及自诊断功能等。

图1 DCS控制的基本过程

 6、DCS的数字滤波软件

在现场控制站进行数据采集后，必须对这些含有噪声的信号进行处理，在减小噪声干扰信号的同时尽量保留有用信号，这种技术称为滤波。

滤波包括硬件和软件滤波，硬件滤波器通常能有效地抑制高频干扰，但对低频干扰滤波效果不佳。而软件滤波对此类干扰(包括周期性和脉冲性干扰)却是一种有效的方法。

数字滤波属于软件滤波的一种，所谓数字滤波，就是用数学方法通过数学运算对输入信号(包括数据)进行处理的一种滤波方法。即通过一定的计算方法，减少噪声干扰在有用信号中的比重，使得送往计算机的信号尽可能是所要求的信号。由于这种方法是依靠程序编制来实现的，因此，数字滤波的实质是软件滤波。这种数字滤波的方法不需要增加任何硬件设备，由程序工作量比较小的I/O模块(板)中的CPU 来完成。

数字滤波可以对各种信号，甚至频率很低的信号进行滤波。这就弥补了RC 模拟式滤波器的不足。而且，由于数字滤波稳定性高，各回路之间不存在阻抗匹配的问题，易于多路复用，因此，发展很快，用途极广，很多工业控制领域都在使用。数字滤波方法很多，各有优缺点，往往根据实际情况要选择不同的方法，比较典型的软件滤波法包括限幅滤波法，中位值滤波法，算术平均滤波法，递推平均滤波，中位值平均滤波法，限幅平均滤波法，一阶滞后滤波，加权递推平均滤波，法消抖滤波法，限幅消抖滤波法等。

 7、软件设计要求

   

       至少采用上述四种滤波算法（必须包括递推平均滤波算法和一阶之后滤波算法），设计数字滤波仿真软件。主要设计思路为，采用一个幅值为10，频率为10Hz的正弦信号代表原信号，在原信号的基础上叠加幅值、频率各不相同的干扰信号，采用不同的数字滤波器进行仿真对比，通过蒙特卡洛仿真实验，对各种滤波器的估计误差进行评估。

      

6、仿真模型的建立

7、仿真结果分析

8、心得体会