19538

Фильтры второго и высших порядков

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

1 Лекция 7. Фильтры второго и высших порядков Определение фильтра второго порядка Примером фильтра вторго порядка является фильтр . Рассматриваем только вещественный случай. Переходя к Z преобразованию получим: . Найдя корни многочлена в знаменателе пере

Русский

2013-07-12

452.79 KB

6 чел.

1

Лекция 7. Фильтры второго и высших порядков

Определение фильтра второго порядка

Примером фильтра вторго порядка является фильтр . Рассматриваем только вещественный случай. Переходя к Z- преобразованию, получим: . Найдя корни многочлена в знаменателе, перепишем

. Это означает, что фильтр есть последовательное соединение двух фильтров первого порядка. Для устойчивости достаточно потребовать, чтобы все корни были по модулю меньше единицы. Это означает, что . Рассмотрим вещественный случай: . Это область под параболой. Условие на модуль первого корня имеет вид . Возводя второе неравенство в квадрат, получим . Для выполнения первого  из неравенств достаточно чтобы . Аналогичное рассмотрение условия на второй корень дает . Окончательно, область имеет форму. Для  комплексных корней . Кроме того, квадрат модуля корня равен , откуда вытекает, что . Объединяя обе области, получаем треугольник устойчивости.

Другими словами, если точка с координатами  попадает внутрь треугольника, соответствующий фильтр будет устойчивым.

Фильтры высших порядков

Предположим, что передаточная функция фильтра имеет вид

, где в числителе и знаменателе стоят вещественные многочлены, причем  имеет степень выше двух. В этом случае имеет место разложение  на неприводимые многочлены первой и второй степеней с вещественными коэффициентами, а сам фильтр можно заменить последовательным соединением  фильтров. Если  и сомножители взаимно простые, то для некоторых многочленов . Отсюда следует, что . Другими словами, фильтр можно представить как праллельное соединение двух фильтров. Построив базисные фильтры второго и первого порядка, можно с их помощью реализовать фильтр любого порядка.

Фильтр Баттеруорта (Butterworth)

Это один из базисных фильтров. Фильтр низких частот имеет передаточную функцию

,  (1)

Это фильтр порядка М . В зависимости от значений  меняются характеристики фильтра. Задача заключается в отыскании вещественных коэффициентов фильтра по заданным параметрам. Будем искать фильтр в виде

. Передаточная функция имеет вид . Положим . Тогда  и Должно быть выполнено равенство . Слева и справа находятся аналитические функции от z. Если они совпадают на какой-либо линии, они равны всюду, где имеют смысл.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

18790. Особенности реализации вычислительных процедур в цифровых ЛСУ. Табличные методы обработки информации 103.02 KB
  Особенности реализации вычислительных процедур в цифровых ЛСУ. Табличные методы обработки информации. Основные задачи вычислительного характера возлагаемые на МПС: 1. Траекторные расчеты 2. Математические вычисления 3. ...
18791. Оценка точности реализации алгоритмов обработки информации в ЛСУ 112.13 KB
  Оценка точности реализации алгоритмов обработки информации в ЛСУ. Для анализа точности используется 2 подхода: апостериорый экспериментальный и априорный аналитический. Оценка точности реализации табличноалгоритмического метода вычислений определяется в данн. сл
18792. Системы сбора и первичной обработки информации в ЛСУ. Определение истинных значений параметров объекта по показаниям датчиков 53.97 KB
  Системы сбора и первичной обработки информации в ЛСУ. Определение истинных значений параметров объекта по показаниям датчиков. Основные характеристики потока информации: 1. Объект управления как источник информации; 2. Назначение процесса информирования; 3. Структура с
18793. Исследование распределения температуры и влажности воздуха в помещении учебной аудитории №408 235.5 KB
  Изучение характера распределения температуры и относительной влажности воздуха по объёму помещения; Получение практических навыков по измерению температуры и влажности в помещении с помощью измерителя влажности и температуры «ТКА-ТВ»
18794. Типовые непрерывные законы управления. Устойчивость промышленных систем управления с непрерывными регуляторами 431.53 KB
  Типовые непрерывные законы управления. Устойчивость промышленных систем управления с непрерывными регуляторами. Законы регулирования Динамические характеристики ОУ обычно м.б. аппроксимированы некоторыми типовыми зависимостями. Это позволяет всё возможное разноо...
18795. Реализация типовых законов управления в цифровых ЛСУ. Адекватность моделей непрерывных и цифровых регуляторов 270.53 KB
  Реализация типовых законов управления в цифровых ЛСУ. Адекватность моделей непрерывных и цифровых регуляторов. ИЭ1 импульсный элемент входного коммутатора который преобразует непрерывный сигнал в последовательность импульсов КЭ кодирующий элемент который о...
18796. Принципы построения и основные структуры реальных промышленных регуляторов 489.21 KB
  Принципы построения и основные структуры реальных промышленных регуляторов. Рассмотрим общий принцип построения желаемой структуры автоматических регуляторов. При охвате какоголибо участка схемы с передаточной функцией отрицательной обратной связью получаем эк...
18797. Модули УСО и удаленного ввода - вывода 68.12 KB
  Модули УСО и удаленного ввода вывода. Неотъемлемой частью любой АСУТП являются устройства связи с объектом УСО назначение которых заключается в сопряжении датчиков аппаратуры и исполнительных механизмов контролируемого объекта и/или технологического процесса с вы...
18798. Построение плат дискретного ввода – вывода 205.65 KB
  Построение плат дискретного ввода вывода Платы дискретного вв‐выв ПДВВ предст. собой устрва преобразования двоичных сигналов логических уровней 1 и 0. Этим уровням соответствует напряжение на замкнутом или разомкнутом ключах. Величина напряжения может быть различн...