11种经典滤波算法.docx

### 11种经典滤波算法详解 #### 一、限幅滤波法（又称程序判断滤波法） - **方法概述**： - 根据经验设定两次采样值间允许的最大偏差值（记为A）。 - 每次采集到新值后，与上次值对比，如果二者差值小于等于A，则认为新值有效；反之，则将新值视为无效，继续沿用上次的有效值。 - **优点**： - 有效排除因偶然因素导致的脉冲干扰。 - **缺点**： - 无法有效抑制周期性干扰。 - 滤波后的数据平滑度较差。 #### 二、中位值滤波法 - **方法概述**： - 连续采集N个样本（N为奇数）。 - 将这些样本值排序，选取中位数作为最终有效值。 - **优点**： - 有效排除偶然波动干扰。 - 对于变化缓慢的参数如温度、液位等，过滤效果良好。 - **缺点**： - 不适用于变化速度快的参数，例如流量和速度等。 #### 三、算术平均滤波法 - **方法概述**： - 连续采集N个样本值，对其进行算术平均运算。 - 通常根据信号特性选择合适的N值，如流量采用N=12，压力采用N=4等。 - **优点**： - 适合处理具有随机干扰且有稳定平均值的信号。 - 对于一般类型的噪声干扰具有较好的抑制效果。 - **缺点**： - 不适用于需要快速响应或实时处理的应用场景。 - 占用较多RAM资源。 #### 四、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法） - **方法概述**： - 保持一个长度固定的队列，每次加入新值时删除队首的旧值。 - 对队列中的所有值进行算术平均处理。 - **优点**： - 对周期性干扰有较强的抑制能力。 - 提供较高水平的平滑度。 - **缺点**： - 对于脉冲干扰的抑制效果不佳。 - 不适用于脉冲干扰较为严重的场合。 - 占用较多RAM资源。 #### 五、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法） - **方法概述**： - 结合中位值滤波法和算术平均滤波法的优点。 - 连续采集N个样本值，去除最大和最小值后对剩余值进行算术平均。 - **优点**： - 能够较好地排除脉冲干扰的影响。 - 在保留中位值滤波优点的同时提供更好的平滑度。 - **缺点**： - 处理速度较慢。 - 占用较多RAM资源。 #### 六、限幅平均滤波法 - **方法概述**： - 结合限幅滤波法和递推平均滤波法。 - 新值经过限幅处理后，再送入队列进行递推平均滤波。 - **优点**： - 能够有效排除脉冲干扰的影响。 - **缺点**： - 占用较多RAM资源。 #### 七、一阶滞后滤波法 - **方法概述**： - 通过加权平均的方式更新滤波结果，权重a决定了上次结果和本次结果的贡献比例。 - **优点**： - 对周期性干扰有较好的抑制作用。 - 适用于高频波动的信号。 - **缺点**： - 相位存在滞后现象。 - 对于高于采样频率一半的干扰信号无效。 #### 八、加权递推平均滤波法 - **方法概述**： - 对递推平均滤波法进行改进，不同时间点的数据赋予不同权重。 - 更靠近当前时刻的数据权重更大。 - **优点**： - 适用于对象具有较大纯滞后时间常数的情况。 - 适合采样周期较短的系统。 - **缺点**： - 对于变化缓慢的信号，无法准确反映当前干扰情况。 - 滤波效果相对较差。 #### 九、消抖滤波法 - **方法概述**： - 设置一个计数器，通过判断采样值与当前有效值的差异来决定是否更新有效值。 - 当计数器达到阈值时，才将新值作为有效值。 - **优点**： - 对于变化缓慢的参数能较好地抑制抖动。 - **缺点**： - 不适用于变化快速的参数。 - 若在计数器满时恰好遇到干扰值，则可能将干扰值误认为有效值。 #### 十、限幅消抖滤波法 - **方法概述**： - 先进行限幅处理，然后采用消抖滤波法。 - **优点**： - 继承了限幅滤波和消抖滤波的优点，进一步提高了系统的鲁棒性。 - **缺点**： - 对于变化快速的参数不适用。 #### 十一、IIR数字滤波器 - **方法概述**： - 通过确定信号带宽来设计滤波器。 - 使用递归公式进行滤波计算。 - **优点**： - 可实现高通、低通、带通或带阻等多种类型的滤波功能。 - 设计过程相对简单，利用MATLAB等工具容易实现。 - **缺点**： - 计算量较大，对处理器性能有一定要求。