PLC模擬輸入濾波方法以及優(yōu)缺點的介紹

輸入濾波通常是限幅濾波、中值濾波、算術(shù)平均濾波、遞歸平均濾波、中值平均濾波、極限平均濾波、一階滯后濾波、加權(quán)遞歸平均濾波、抖動濾波和極限抖動濾波。本文比較介紹了plc模擬輸入濾波方法的優(yōu)缺點。

1.PLC模擬輸入濾波法的極限濾波法(也稱程序判斷濾波法)

A.方法:

根據(jù)經(jīng)驗判斷，確定兩次采樣的最大允許偏差值(設(shè)為A)；每次檢測到新值時判斷:如果當(dāng)前值與上一個值之差≤A，則當(dāng)前值有效；如果當(dāng)前值和上一個值之間的差值大于a，則當(dāng)前值無效，當(dāng)前值將被放棄并被上一個值替換。

B.優(yōu)點:

限幅濾波方法能有效克服偶然因素引起的脈沖干擾。

C.不足之處

限幅濾波法不能抑制周期性干擾；平滑度差異

2.PLC模擬輸入濾波法中值濾波法

A.方法:

連續(xù)采樣n次(n為奇數(shù))；根據(jù)大小排列n次樣本值；取中間值作為當(dāng)前有效值。

B.優(yōu)點:

中值濾波方法可以有效克服偶然因素帶來的波動干擾；對溫度和液位變化緩慢的測量參數(shù)有很好的過濾效果。

C.缺點:

中值濾波方法不適用于流速、流速等快速變化的參數(shù)。

3.PLC模擬輸入濾波法的算術(shù)平均濾波法

A.方法:

取n個連續(xù)的采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算。

當(dāng)n較大時，信號平滑度較高，但靈敏度較低。

n小時，信號平滑度低，但靈敏度高。

n值選擇:一般流程，n = 12壓力:N=4

B.優(yōu)點:

算術(shù)平均濾波法一般適用于對具有隨機(jī)干擾的信號進(jìn)行濾波，使信號以平均值為特征，信號在一定的數(shù)值范圍內(nèi)上下波動。

C.缺點:

算術(shù)平均濾波法不適用于測量速度慢或數(shù)據(jù)計算速度快的實時控制。比較浪費的內(nèi)存

4.PLC模擬輸入濾波法的遞歸平均濾波法(又稱移動平均濾波法)

A.方法:

以n個連續(xù)采樣值為隊列；隊列長度固定為n；每次采樣新的一條數(shù)據(jù)，都放在隊列的末尾，扔掉原隊列頭的第一條數(shù)據(jù)(先進(jìn)先出原則)；通過對隊列中的N個數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均，可以獲得新的過濾結(jié)果。n值選擇:流量，n = 12壓力:n = 4；液位，n = 4-12；溫度，N=1~4

B.優(yōu)點:

遞歸平均濾波法對周期性干擾抑制效果好，平滑度高。適用于高頻振蕩的系統(tǒng)

C.缺點:

遞歸平均濾波法靈敏度低；對偶爾的脈沖干擾抑制差；不易消除脈沖干擾造成的采樣值偏差；不適合脈沖干擾嚴(yán)重的場合；比較浪費的內(nèi)存

5.PLC模擬輸入濾波法中值平均濾波法(又稱抗脈沖干擾平均濾波法)

A.方法:

相當(dāng)于“中值濾波法”+“算術(shù)平均濾波法”。連續(xù)采樣N個數(shù)據(jù)，去除最大值和最小值，然后計算N-2個數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值；n值選擇:3-14

B.優(yōu)點:

中值平均濾波法結(jié)合了兩種濾波方法的優(yōu)點；對于偶然的脈沖干擾，可以消除脈沖干擾引起的采樣值偏差。

C.缺點:

中值平均濾波法與算術(shù)平均濾波法一樣，測量速度較慢。比較浪費的內(nèi)存

6.PLC模擬輸入濾波法的極限平均濾波法

A.方法:

極限平均濾波法相當(dāng)于“極限濾波法”+“遞歸平均濾波法”。每次，新的采樣數(shù)據(jù)首先被剪切，然后被發(fā)送到隊列進(jìn)行遞歸平均過濾。

B.優(yōu)點:

極限平均濾波法結(jié)合了兩種濾波方法的優(yōu)點；對于偶然的脈沖干擾，可以消除脈沖干擾引起的采樣值偏差。

C.缺點:

限制平均過濾方法浪費內(nèi)存。

7.PLC模擬輸入濾波方法之一，一階滯后濾波法

A.方法:

a = 0-1；該濾波結(jié)果=(1-a)×該采樣值+a×最后一次濾波結(jié)果

B.優(yōu)點:

一階滯后濾波方法對周期性干擾有很好的抑制效果；適用于波動頻率高的場合。

C.缺點:

一階滯后濾波法由于相位滯后，靈敏度低；滯后的程度取決于A的值；濾波頻率高于采樣頻率的干擾信號無法消除。

8.PLC模擬輸入濾波法的加權(quán)遞歸平均濾波法

A.方法:

遞歸平均濾波法是對遞歸平均濾波法的改進(jìn)，即對不同時刻的數(shù)據(jù)賦予不同的權(quán)重。一般來說，越接近diangon.com目前的數(shù)據(jù)，體重增加越大。賦予新樣本值的權(quán)重系數(shù)越大，靈敏度越高，但信號平滑度越低。

B.優(yōu)點:

遞歸平均濾波法適用于純滯后時間常數(shù)較大的對象。而且采樣周期短。

C.缺點:

對于純滯后時間常數(shù)小、采樣周期長、變化慢的信號，采用遞歸平均濾波方法。不能快速反映系統(tǒng)當(dāng)前干擾的嚴(yán)重程度，濾波效果差。

9.PLC模擬輸入濾波法的防抖濾波方法

A.方法:

設(shè)置過濾器計數(shù)器；將每個采樣值與當(dāng)前有效值進(jìn)行比較:如果采樣值等于當(dāng)前有效值，則計數(shù)器清零；如果采樣值當(dāng)前有效，則計數(shù)器為+1，判斷計數(shù)器是否≥上限n(溢出)；如果計數(shù)器溢出，用當(dāng)前值替換當(dāng)前有效值并清除計數(shù)器。

B.優(yōu)點:

該防抖濾波方法對變化緩慢的測量參數(shù)具有良好的濾波效果；可以避免控制器的反復(fù)開/關(guān)跳躍或臨界值附近顯示器上的數(shù)字抖動。

C.缺點:

防抖濾波法不適合快速變化的參數(shù)；如果計數(shù)器溢出時采樣值恰好是干擾值，干擾值將作為有效值導(dǎo)入系統(tǒng)。

10.PLC模擬輸入濾波法的限幅防抖濾波法

A.方法:

限幅防抖濾波法相當(dāng)于“限幅濾波法”+“防抖濾波法”。先限制，再消除抖動。

B.優(yōu)點:

限幅抖動濾波法繼承了“限幅”和“抖動”的優(yōu)點；對“防抖濾波法”中的一些缺陷進(jìn)行了改進(jìn)，避免將干擾值引入系統(tǒng)。

C.缺點:

限幅防抖濾波法不適用于快速變化的參數(shù)。

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審核編輯：符乾江