面向連續轉角信號的平滑數字濾波方法

2023-05-12 05:33:36

面向連續轉角信號的平滑數字濾波方法
【專利摘要】本發明公開了一種面向連續轉角信號的平滑數字濾波方法，其實施步驟為：首先將所述當前時刻的輸入值的絕對值、上一時刻的輸出值的絕對值求和得到的求和值是否大於180度以及當前時刻的輸入值、上一時刻的輸入值之間符號相反是否同時成立進行判斷，如果成立則依次對當前時刻的輸入值、上一時刻的輸入值進行判斷糾正處理，否則對上一時刻的輸出值進行判斷糾正處理；根據上一時刻的輸入值輸出值對當前時刻的輸入值進行濾波，最後對濾波結構進行判斷糾正處理。本發明能夠適應連續轉角信號中的不連續性問題，所有操作均可以直接通過軟體實現，具有針對連續角度信號濾波輸出準確平穩無跳躍、實現簡單、成本低的優點。
【專利說明】面向連續轉角信號的平滑數字濾波方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及伺服控制信號的濾波處理【技術領域】，具體涉及一種面向連續轉角信號的平滑數字濾波方法。
【背景技術】
[0002]數字濾波器的功能是對輸入的離散信號的數字代碼進行運算處理，以達到改變信號頻譜的目的，具有高精度、高可靠性；可程控改變特性或復用、便於集成等優點，在語音信號處理、圖像信號處理、醫學生物信號處理、伺服控制信號處理等【技術領域】。數字濾波器一般有低通、高通和帶通等類型。角度控制是常見的伺服控制形式之一。控制系統接收角度命令，驅動對象定位於給定角度上。當角度命令和角度傳感器信號受幹擾時，命令信號可能出現較大噪聲；當命令信號突變時，可能形成很大的階躍信號，對系統產生較大衝擊。為了避免上述情況，數字控制系統一般需要對命令信號和角度傳感器信號進行數字低通濾波，抑制信號噪聲、平滑信號的跳躍性。在系統連續迴轉時，角度命令和角度傳感器均會在0/360或180/-180處出現信號上的跳變。儘管物理運動是連續的，但信號在數值上是不連續的，直接採用數字濾波器會得出錯誤的結果。
[0003]對於一般的一階低通濾波器，在連續域內可以描述為式(I)。
【權利要求】
1.一種面向連續轉角信號的平滑數字濾波方法，其特徵在於實施步驟如下: O定時獲取待濾波處理的輸入值，針對每一個當前時刻的輸入值跳轉執行步驟2)； 2)將所述當前時刻的輸入值的絕對值、上一時刻的輸出值的絕對值求和得到求和值，判斷所述求和值是否大於180度以及當前時刻的輸入值、上一時刻的輸入值之間符號相反是否同時成立，如果同時成立則跳轉執行步驟3);否則記錄當前時刻的輸入值，並跳轉執行步驟8)； 3)判斷所述當前時刻的輸入值是否大於0，如果大於O則將所述當前時刻的輸入值在原值的基礎上減去360度，否則將所述當前時刻的輸入值在原值的基礎上加上360度； 4)判斷所述當前時刻的輸入值小於O以及上一時刻的輸入值大於O是否同時成立，如果同時成立則將上一時刻的輸入值在原值的基礎上減去360度； 5)記錄當前時刻的輸入值，判斷所述當前時刻的輸入值大於O以及上一時刻的輸入值小於O是否同時成立，如果同時成立則將上一時刻的輸入值在原值的基礎上加上360度； 6)判斷所述當前時刻的輸入值小於O以及上一時刻的輸出值大於O是否同時成立，如果同時成立則將上一時刻的輸出值在原值的基礎上加上360度； 7)判斷所述當前時刻的輸入值大於O以及上一時刻的輸出值小於O是否同時成立，如果同時成立則將上一時刻的輸出值在原值的基礎上加上360度； 8)根據上一時刻的輸入值、上一時刻的輸出值對當前時刻的輸入值進行一階低通數字濾波得到當前時刻的輸出值； 9)判斷所述當前時刻的輸出值是否大於180度，如果是則將當前時刻的輸出值在原值的基礎上減去360度； 10)判斷所述當前時刻的輸出值是否小於-180度，如果是則將當前時刻的輸出值在原值的基礎上加上360度； 11)將當前時刻的輸出值記錄並作為濾波結果輸出。
2.根據權利要求1所述的面向連續轉角信號的平滑數字濾波方法，其特徵在於，所述步驟8)中具體是指根據式(6)對當前時刻的輸入值進行一階低通數字濾波； y(k)=_a*y(k_I)+b*u+b*u (k_I)(6) 式(6)中，y(k)表示一階低通數字濾波得到的當前時刻的輸出值，u表示當前時刻的輸入值，u(k-l)表不上一時刻的輸入值，y (k-1)表不上一時刻的輸出值，a和b為濾波參數。
【文檔編號】H03H17/02GK103873015SQ201410036099
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年1月24日 優先權日:2014年1月24日
【發明者】洪華傑, 範世珣, 張智永, 範大鵬, 張連超, 黑墨, 彭永華 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學