Simulink-Modell für Tiefpassfilter ， Was ist Tiefpassfilterung?

Tiefpassfilterung bedeutet, dass niederfrequente Signale durchgelassen werden können, hochfrequente Signale jedoch herausgefiltert werden. Es wird hauptsächlich zum Entfernen von Signalgraten und Interferenzen verwendet. Es ist in der Technik weit verbreitet.

Die theoretische Grundformel des Tiefpassfilters lautet:

y (t) = K · u (t) + (1 - K) · y (t - 1) = y (t - 1) + K · [u (t) - y (t - 1)]

Unter diesen ist K = dT / T, K liegt im Allgemeinen zwischen 0 und 1, dT ist die Laufschrittlänge, T ist die Zeitkonstante; u ist das Eingangssignal; y ist das Ausgangssignal.

Im Allgemeinen ist für einen bestimmten Regler sein Betriebszyklus festgelegt, sodass die Zeitkonstante nur angepasst werden kann, um den Filtereffekt zu ändern.

Basierend auf der obigen Formel erstellen wir zunächst ein grundlegendes Simulink-Modell für Tiefpassfilter, wie unten gezeigt:

Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass der Ausgang des Filters der Ausgang zum vorherigen Zeitpunkt plus ein Skalierungsfaktor multipliziert mit dem aktuellen Eingang minus dem Ausgang zum vorherigen Zeitpunkt ist. Stellen Sie sich vor, wenn der Skalierungsfaktor 1 ist (dh T = dT), ist der Ausgang zum aktuellen Zeitpunkt gleich dem Eingang. Wenn der Skalierungsfaktor zwischen 0 und 1 liegt, muss der Ausgang zum aktuellen Zeitpunkt langsamer sein als der Eingang, was zu einer Hysterese führt. Der Vorteil ist, dass der Eingang bei einer plötzlichen großen Änderung um diesen Skalierungsfaktor gedämpft wird. Daher besteht der Vorteil des Tiefpassfilters darin, dass es große Hochfrequenzschwankungen herausfiltern kann, der Nachteil ist jedoch, dass es im Vergleich zum ursprünglichen Signal verzögert ist.

Es ist ersichtlich, dass das Signal nach dem Filtern glatter wird und mit zunehmender Zeitkonstante T die Kurvenverzögerung nach dem Filtern größer wird. Daher ist im tatsächlichen Gebrauch die Auswahl der Zeitkonstante T besonders wichtig. Wir müssen die Anforderungen des Steuerungssystems an Signalgenauigkeit und Signalverzögerung umfassend berücksichtigen und eine Zeitkonstante wählen, die unseren Anforderungen entspricht.

Simulink hat auch einen eigenen analogen Filter, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

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