面向連續(xù)轉(zhuǎn)角信號(hào)的平滑數(shù)字濾波方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種面向連續(xù)轉(zhuǎn)角信號(hào)的平滑數(shù)字濾波方法，其實(shí)施步驟為：首先將所述當(dāng)前時(shí)刻的輸入值的絕對(duì)值、上一時(shí)刻的輸出值的絕對(duì)值求和得到的求和值是否大于180度以及當(dāng)前時(shí)刻的輸入值、上一時(shí)刻的輸入值之間符號(hào)相反是否同時(shí)成立進(jìn)行判斷，如果成立則依次對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的輸入值、上一時(shí)刻的輸入值進(jìn)行判斷糾正處理，否則對(duì)上一時(shí)刻的輸出值進(jìn)行判斷糾正處理；根據(jù)上一時(shí)刻的輸入值輸出值對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的輸入值進(jìn)行濾波，最后對(duì)濾波結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷糾正處理。本發(fā)明能夠適應(yīng)連續(xù)轉(zhuǎn)角信號(hào)中的不連續(xù)性問題，所有操作均可以直接通過軟件實(shí)現(xiàn)，具有針對(duì)連續(xù)角度信號(hào)濾波輸出準(zhǔn)確平穩(wěn)無跳躍、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】面向連續(xù)轉(zhuǎn)角信號(hào)的平滑數(shù)字濾波方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及伺服控制信號(hào)的濾波處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種面向連續(xù)轉(zhuǎn)角信號(hào)的平滑數(shù)字濾波方法。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字濾波器的功能是對(duì)輸入的離散信號(hào)的數(shù)字代碼進(jìn)行運(yùn)算處理，以達(dá)到改變信號(hào)頻譜的目的，具有高精度、高可靠性；可程控改變特性或復(fù)用、便于集成等優(yōu)點(diǎn)，在語音信號(hào)處理、圖像信號(hào)處理、醫(yī)學(xué)生物信號(hào)處理、伺服控制信號(hào)處理等【技術(shù)領(lǐng)域】。數(shù)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?？刂葡到y(tǒng)接收角度命令，驅(qū)動(dòng)對(duì)象定位于給定角度上。當(dāng)角度命令和角度傳感器信號(hào)受干擾時(shí)，命令信號(hào)可能出現(xiàn)較大噪聲；當(dāng)命令信號(hào)突變時(shí)，可能形成很大的階躍信號(hào)，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生較大沖擊。為了避免上述情況，數(shù)字控制系統(tǒng)一般需要對(duì)命令信號(hào)和角度傳感器信號(hào)進(jìn)行數(shù)字低通濾波，抑制信號(hào)噪聲、平滑信號(hào)的跳躍性。在系統(tǒng)連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，角度命令和角度傳感器均會(huì)在0/360或180/-180處出現(xiàn)信號(hào)上的跳變。盡管物理運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的，但信號(hào)在數(shù)值上是不連續(xù)的，直接采用數(shù)字濾波器會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)果。
[0003]對(duì)于一般的一階低通濾波器，在連續(xù)域內(nèi)可以描述為式(I)。
【權(quán)利要求】
1.一種面向連續(xù)轉(zhuǎn)角信號(hào)的平滑數(shù)字濾波方法，其特征在于實(shí)施步驟如下: O定時(shí)獲取待濾波處理的輸入值，針對(duì)每一個(gè)當(dāng)前時(shí)刻的輸入值跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2)； 2)將所述當(dāng)前時(shí)刻的輸入值的絕對(duì)值、上一時(shí)刻的輸出值的絕對(duì)值求和得到求和值，判斷所述求和值是否大于180度以及當(dāng)前時(shí)刻的輸入值、上一時(shí)刻的輸入值之間符號(hào)相反是否同時(shí)成立，如果同時(shí)成立則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟3);否則記錄當(dāng)前時(shí)刻的輸入值，并跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟8)； 3)判斷所述當(dāng)前時(shí)刻的輸入值是否大于0，如果大于O則將所述當(dāng)前時(shí)刻的輸入值在原值的基礎(chǔ)上減去360度，否則將所述當(dāng)前時(shí)刻的輸入值在原值的基礎(chǔ)上加上360度； 4)判斷所述當(dāng)前時(shí)刻的輸入值小于O以及上一時(shí)刻的輸入值大于O是否同時(shí)成立，如果同時(shí)成立則將上一時(shí)刻的輸入值在原值的基礎(chǔ)上減去360度； 5)記錄當(dāng)前時(shí)刻的輸入值，判斷所述當(dāng)前時(shí)刻的輸入值大于O以及上一時(shí)刻的輸入值小于O是否同時(shí)成立，如果同時(shí)成立則將上一時(shí)刻的輸入值在原值的基礎(chǔ)上加上360度； 6)判斷所述當(dāng)前時(shí)刻的輸入值小于O以及上一時(shí)刻的輸出值大于O是否同時(shí)成立，如果同時(shí)成立則將上一時(shí)刻的輸出值在原值的基礎(chǔ)上加上360度； 7)判斷所述當(dāng)前時(shí)刻的輸入值大于O以及上一時(shí)刻的輸出值小于O是否同時(shí)成立，如果同時(shí)成立則將上一時(shí)刻的輸出值在原值的基礎(chǔ)上加上360度； 8)根據(jù)上一時(shí)刻的輸入值、上一時(shí)刻的輸出值對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的輸入值進(jìn)行一階低通數(shù)字濾波得到當(dāng)前時(shí)刻的輸出值； 9)判斷所述當(dāng)前時(shí)刻的輸出值是否大于180度，如果是則將當(dāng)前時(shí)刻的輸出值在原值的基礎(chǔ)上減去360度； 10)判斷所述當(dāng)前時(shí)刻的輸出值是否小于-180度，如果是則將當(dāng)前時(shí)刻的輸出值在原值的基礎(chǔ)上加上360度； 11)將當(dāng)前時(shí)刻的輸出值記錄并作為濾波結(jié)果輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向連續(xù)轉(zhuǎn)角信號(hào)的平滑數(shù)字濾波方法，其特征在于，所述步驟8)中具體是指根據(jù)式(6)對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的輸入值進(jìn)行一階低通數(shù)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(shù)字濾波得到的當(dāng)前時(shí)刻的輸出值，u表示當(dāng)前時(shí)刻的輸入值，u(k-l)表不上一時(shí)刻的輸入值，y (k-1)表不上一時(shí)刻的輸出值，a和b為濾波參數(shù)。
【文檔編號(hào)】H03H17/02GK103873015SQ201410036099
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】洪華杰, 范世珣, 張智永, 范大鵬, 張連超, 黑墨, 彭永華 申請(qǐng)人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)