軟件濾波優(yōu)缺點(diǎn)及例程
A、名稱：限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）
B、方法：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值（設(shè)為A），每次檢測到新值時判斷：
如果本次值與上次值之差<=A，則本次值有效，如果本次值與上次值之差>A，則本次值無效，放棄本次值，用上次值代替本次值。
C、優(yōu)點(diǎn)：能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾。
D、缺點(diǎn)：無法抑制那種周期性的干擾。平滑度差。
int Filter_Value;
int Value;
void setup()
{
Serial.begin(9600); // 初始化串口通信
randomSeed(analogRead(0)); // 產(chǎn)生隨機(jī)種子
Value = 300;
}
void loop()
{
Filter_Value = Filter(); // 獲得濾波器輸出值
Value = Filter_Value; // 最近一次有效采樣的值，該變量為全局變量
Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
delay(50);
}
// 用于隨機(jī)產(chǎn)生一個300左右的當(dāng)前值
int Get_AD()
{
return random(295, 305);
}
// 限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）
#define FILTER_A 1
int Filter()
{
int NewValue;
NewValue = Get_AD();
if(((NewValue - Value) > FILTER_A) || ((Value - NewValue) > FILTER_A))
return Value;
else
return NewValue;
}
2、中位值濾波法A、名稱：中位值濾波法
B、方法：連續(xù)采樣N次（N取奇數(shù)），把N次采樣值按大小排列，取中間值為本次有效值。
C、優(yōu)點(diǎn)：能有效克服因偶然因素引起的波動干擾；對溫度、液位的變化緩慢的被測參數(shù)有良好的濾波效果。
D、缺點(diǎn)：對流量、速度等快速變化的參數(shù)不宜。
int Filter_Value;
void setup()
{
Serial.begin(9600); // 初始化串口通信
randomSeed(analogRead(0)); // 產(chǎn)生隨機(jī)種子
}
void loop()
{
Filter_Value = Filter(); // 獲得濾波器輸出值
Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
delay(50);
}
// 用于隨機(jī)產(chǎn)生一個300左右的當(dāng)前值
int Get_AD()
{
return random(295, 305);
}
// 中位值濾波法
#define FILTER_N 101
int Filter()
{
int filter_buf[FILTER_N];
int i, j;
int filter_temp;
for(i = 0; i < FILTER_N; i++)
{
filter_buf[i] = Get_AD();
delay(1);
}
// 采樣值從小到大排列（冒泡法）
for(j = 0; j < FILTER_N - 1; j++)
{
for(i = 0; i < FILTER_N - 1 - j; i++)
{
if(filter_buf[i] > filter_buf[i + 1])
{
filter_temp = filter_buf[i];
filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];
filter_buf[i + 1] = filter_temp;
}
}
}
return filter_buf[(FILTER_N - 1) / 2];
}
3、算術(shù)平均濾波法
A、名稱：算術(shù)平均濾波法
B、方法:連續(xù)取N個采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算：N值較大時：信號平滑度較高，但靈敏度較低；N值較小時：信號平滑度較低，但靈敏度較高；N值的選取：一般流量，N=12；壓力：N=4。
C、優(yōu)點(diǎn)：適用于對一般具有隨機(jī)干擾的信號進(jìn)行濾波；這種信號的特點(diǎn)是有一個平均值，信號在某一數(shù)值范圍附近上下波動。
D、缺點(diǎn)：對于測量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計(jì)算速度較快的實(shí)時控制不適用；比較浪費(fèi)RAM
int Filter_Value;
void setup()
{
Serial.begin(9600); // 初始化串口通信
randomSeed(analogRead(0)); // 產(chǎn)生隨機(jī)種子
}
void loop()
{
Filter_Value = Filter(); // 獲得濾波器輸出值
Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
delay(50);
}
// 用于隨機(jī)產(chǎn)生一個300左右的當(dāng)前值
int Get_AD()
{
return random(295, 305);
}
// 算術(shù)平均濾波法
#define FILTER_N 12
int Filter()
{
int i;
int filter_sum = 0;
for(i = 0; i < FILTER_N; i++)
{
filter_sum += Get_AD();
delay(1);
}
return (int)(filter_sum / FILTER_N);
}
4、遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）
A、名稱：遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）
B、方法：把連續(xù)取得的N個采樣值看成一個隊(duì)列，隊(duì)列的長度固定為N，每次采樣到一個新數(shù)據(jù)放入隊(duì)尾，并扔掉原來隊(duì)首的一次數(shù)據(jù)（先進(jìn)先出原則），把隊(duì)列中的N個數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算，獲得新的濾波結(jié)果。N值的選取：流量，N=12；壓力，N=4；液面，N=4-12；溫度，N=1-4。
C、優(yōu)點(diǎn)：對周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高；適用于高頻振蕩的系統(tǒng)。
D、缺點(diǎn)：靈敏度低，對偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的抑制作用較差；不易消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差；不適用于脈沖干擾比較嚴(yán)重的場合；比較浪費(fèi)RAM。
int Filter_Value;
void setup()
{
Serial.begin(9600); // 初始化串口通信
randomSeed(analogRead(0)); // 產(chǎn)生隨機(jī)種子
}
void loop()
{
Filter_Value = Filter(); // 獲得濾波器輸出值
Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
delay(50);
}
// 用于隨機(jī)產(chǎn)生一個300左右的當(dāng)前值
int Get_AD()
{
return random(295, 305);
}
// 遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）
#define FILTER_N 12
int filter_buf[FILTER_N + 1];
int Filter()
{
int i;
int filter_sum = 0;
filter_buf[FILTER_N] = Get_AD();
for(i = 0; i < FILTER_N; i++)
{
filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; // 所有數(shù)據(jù)左移，低位仍掉
filter_sum += filter_buf[i];
}
return (int)(filter_sum / FILTER_N);
}
5、中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）
A、名稱：中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）
B、方法：采一組隊(duì)列去掉最大值和最小值后取平均值，相當(dāng)于“中位值濾波法”+“算術(shù)平均濾波法”。連續(xù)采樣N個數(shù)據(jù)，去掉一個最大值和一個最小值，然后計(jì)算N-2個數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。N值的選取：3-14。
C、優(yōu)點(diǎn)：融合了“中位值濾波法”+“算術(shù)平均濾波法”兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn)。對于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由其所引起的采樣值偏差。對周期干擾有良好的抑制作用。平滑度高，適于高頻振蕩的系統(tǒng)。
D、缺點(diǎn)：計(jì)算速度較慢，和算術(shù)平均濾波法一樣。比較浪費(fèi)RAM。
void setup()
{
Serial.begin(9600); // 初始化串口通信
randomSeed(analogRead(0)); // 產(chǎn)生隨機(jī)種子
}
void loop()
{
Filter_Value = Filter(); // 獲得濾波器輸出值
Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
delay(50);
}
// 用于隨機(jī)產(chǎn)生一個300左右的當(dāng)前值
int Get_AD()
{
return random(295, 305);
}
// 中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）（算法1）
#define FILTER_N 100
int Filter()
{
int i, j;
int filter_temp, filter_sum = 0;
int filter_buf[FILTER_N];
for(i = 0; i < FILTER_N; i++)
{
filter_buf[i] = Get_AD();
delay(1);
}
// 采樣值從小到大排列（冒泡法）
for(j = 0; j < FILTER_N - 1; j++)
{
for(i = 0; i < FILTER_N - 1 - j; i++)
{
if(filter_buf[i] > filter_buf[i + 1])
{
filter_temp = filter_buf[i];
filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];
filter_buf[i + 1] = filter_temp;
}
}
}
// 去除最大最小極值后求平均
for(i = 1; i < FILTER_N - 1; i++)
filter_sum += filter_buf[i];
return filter_sum / (FILTER_N - 2);
}
// 中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）（算法2）
/*
#define FILTER_N 100
int Filter()
{
int i;
int filter_sum = 0;
int filter_max, filter_min;
int filter_buf[FILTER_N];
for(i = 0; i < FILTER_N; i++)
{
filter_buf[i] = Get_AD();
delay(1);
}
filter_max = filter_buf[0];
filter_min = filter_buf[0];
filter_sum = filter_buf[0];
for(i = FILTER_N - 1; i > 0; i--)
{
if(filter_buf[i] > filter_max)
filter_max=filter_buf[i];
else if(filter_buf[i] < filter_min)
filter_min=filter_buf[i];
filter_sum = filter_sum + filter_buf[i];
filter_buf[i] = filter_buf[i - 1];
}
i = FILTER_N - 2;
filter_sum = filter_sum - filter_max - filter_min + i / 2; // +i/2 的目的是為了四舍五入
filter_sum = filter_sum / i;
return filter_sum;
}*/
6、限幅平均濾波法
A、名稱：限幅平均濾波法
B、方法：相當(dāng)于“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法”；每次采樣到的新數(shù)據(jù)先進(jìn)行限幅處理，再送入隊(duì)列進(jìn)行遞推平均濾波處理。
C、優(yōu)點(diǎn)：融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn)；對于偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差。
D、缺點(diǎn)：比較浪費(fèi)RAM。
#define FILTER_N 12
int Filter_Value;
int filter_buf[FILTER_N];
void setup()
{
Serial.begin(9600); // 初始化串口通信
randomSeed(analogRead(0)); // 產(chǎn)生隨機(jī)種子
filter_buf[FILTER_N - 2] = 300;
}
void loop()
{
Filter_Value = Filter(); // 獲得濾波器輸出值
Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
delay(50);
}
// 用于隨機(jī)產(chǎn)生一個300左右的當(dāng)前值
int Get_AD()
{
return random(295, 305);
}
// 限幅平均濾波法
#define FILTER_A 1
int Filter()
{
int i;
int filter_sum = 0;
filter_buf[FILTER_N - 1] = Get_AD();
if(((filter_buf[FILTER_N - 1] - filter_buf[FILTER_N - 2]) > FILTER_A) || ((filter_buf[FILTER_N - 2] - filter_buf[FILTER_N - 1]) > FILTER_A))
filter_buf[FILTER_N - 1] = filter_buf[FILTER_N - 2];
for(i = 0; i < FILTER_N - 1; i++)
{
filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];
filter_sum += filter_buf[i];
}
return (int)filter_sum / (FILTER_N - 1);
}
7、一階滯后濾波法
A、名稱：一階滯后濾波法
B、方法：取a=0-1，本次濾波結(jié)果=(1-a)*本次采樣值+a*上次濾波結(jié)果。
C、優(yōu)點(diǎn)：對周期性干擾具有良好的抑制作用；適用于波動頻率較高的場合。
D、缺點(diǎn)：相位滯后，靈敏度低；滯后程度取決于a值大小；不能消除濾波頻率高于采樣頻率1/2的干擾信號。
int Value;
void setup()
{
Serial.begin(9600); // 初始化串口通信
randomSeed(analogRead(0)); // 產(chǎn)生隨機(jī)種子
Value = 300;
}
void loop()
{
Filter_Value = Filter(); // 獲得濾波器輸出值
Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
delay(50);
}
// 用于隨機(jī)產(chǎn)生一個300左右的當(dāng)前值
int Get_AD()
{
return random(295, 305);
}
// 一階滯后濾波法
#define FILTER_A 0.01
int Filter()
{
int NewValue;
NewValue = Get_AD();
Value = (int)((float)NewValue * FILTER_A + (1.0 - FILTER_A) * (float)Value);
return Value;
}
8、加權(quán)遞推平均濾波法
A、名稱：加權(quán)遞推平均濾波法
B、方法：是對遞推平均濾波法的改進(jìn)，即不同時刻的數(shù)據(jù)加以不同的權(quán)；通常是，越接近現(xiàn)時刻的數(shù)據(jù)，權(quán)取得越大。給予新采樣值的權(quán)系數(shù)越大，則靈敏度越高，但信號平滑度越低。
C、優(yōu)點(diǎn)：適用于有較大純滯后時間常數(shù)的對象，和采樣周期較短的系統(tǒng)。
D、缺點(diǎn)：對于純滯后時間常數(shù)較小、采樣周期較長、變化緩慢的信號；不能迅速反應(yīng)系統(tǒng)當(dāng)前所受干擾的嚴(yán)重程度，濾波效果差。
int Filter_Value;
void setup()
{
Serial.begin(9600); // 初始化串口通信
randomSeed(analogRead(0)); // 產(chǎn)生隨機(jī)種子
}
void loop()
{
Filter_Value = Filter(); // 獲得濾波器輸出值
Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
delay(50);
}
// 用于隨機(jī)產(chǎn)生一個300左右的當(dāng)前值
int Get_AD()
{
return random(295, 305);
}
// 加權(quán)遞推平均濾波法
#define FILTER_N 12
int coe[FILTER_N] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12}; // 加權(quán)系數(shù)表
int sum_coe = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12; // 加權(quán)系數(shù)和
int filter_buf[FILTER_N + 1];
int Filter()
{
int i;
int filter_sum = 0;
filter_buf[FILTER_N] = Get_AD();
for(i = 0; i < FILTER_N; i++)
{
filter_buf[i] = filter_buf[i + 1]; // 所有數(shù)據(jù)左移，低位仍掉
filter_sum += filter_buf[i] * coe[i];
}
filter_sum /= sum_coe;
return filter_sum;
}
9、消抖濾波法
A、名稱：消抖濾波法
B、方法：設(shè)置一個濾波計(jì)數(shù)器，將每次采樣值與當(dāng)前有效值比較：如果采樣值=當(dāng)前有效值，則計(jì)數(shù)器清零；如果采樣值<>當(dāng)前有效值，則計(jì)數(shù)器+1，并判斷計(jì)數(shù)器是否>=上限N（溢出）；如果計(jì)數(shù)器溢出，則將本次值替換當(dāng)前有效值，并清計(jì)數(shù)器。
C、優(yōu)點(diǎn)：對于變化緩慢的被測參數(shù)有較好的濾波效果；可避免在臨界值附近控制器的反復(fù)開/關(guān)跳動或顯示器上數(shù)值抖動。
D、缺點(diǎn)：對于快速變化的參數(shù)不宜；如果在計(jì)數(shù)器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值,則會將干擾值當(dāng)作有效值導(dǎo)入系統(tǒng)。
int Filter_Value;
int Value;
void setup()
{
Serial.begin(9600); // 初始化串口通信
randomSeed(analogRead(0)); // 產(chǎn)生隨機(jī)種子
Value = 300;
}
void loop()
{
Filter_Value = Filter(); // 獲得濾波器輸出值
Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
delay(50);
}
// 用于隨機(jī)產(chǎn)生一個300左右的當(dāng)前值
int Get_AD()
{
return random(295, 305);
}
// 消抖濾波法
#define FILTER_N 12
int i = 0;
int Filter()
{
int new_value;
new_value = Get_AD();
if(Value != new_value)
{
i++;
if(i > FILTER_N)
{
i = 0;
Value = new_value;
}
}
else
i = 0;
return Value;
}
10、限幅消抖濾波法
A、名稱：限幅消抖濾波法
B、方法：相當(dāng)于“限幅濾波法”+“消抖濾波法”；先限幅，后消抖。
C、優(yōu)點(diǎn)：繼承了“限幅”和“消抖”的優(yōu)點(diǎn)；改進(jìn)了“消抖濾波法”中的某些缺陷，避免將干擾值導(dǎo)入系統(tǒng)。
D、缺點(diǎn)：對于快速變化的參數(shù)不宜。
int Filter_Value;
int Value;
void setup()
{
Serial.begin(9600); // 初始化串口通信
randomSeed(analogRead(0)); // 產(chǎn)生隨機(jī)種子
Value = 300;
}
void loop()
{
Filter_Value = Filter(); // 獲得濾波器輸出值
Serial.println(Filter_Value); // 串口輸出
delay(50);
}
// 用于隨機(jī)產(chǎn)生一個300左右的當(dāng)前值
int Get_AD()
{
return random(295, 305);
}
// 限幅消抖濾波法
#define FILTER_A 1
#define FILTER_N 5
int i = 0;
int Filter()
{
int NewValue;
int new_value;
NewValue = Get_AD();
if(((NewValue - Value) > FILTER_A) || ((Value - NewValue) > FILTER_A))
new_value = Value;
else
new_value = NewValue;
if(Value != new_value)
{
i++;
if(i > FILTER_N)
{
i = 0;
Value = new_value;
}
}
else
i = 0;
return Value;
}
- 上一篇：微控智能充電機(jī)工作原理 2017/4/21
- 下一篇：鉛酸蓄電池容量和充電電流 2017/4/21