应用研究
数字滤波在汽车信号检测中的应用
赵高鹏姜玉萍李宝顺
(烟台大学机电汽车工程学院山东烟台264005)
数事其本与质用
摘要:在工业控制系统中,滤波是信号处理的重要手投。数据滤波能有效去除干扰信号,减少误差或错误信息，进而确保系统的穗定性和可囊性保证系统正常运行。在汽车检测电慎量加载过程中测量的速度和加速度信号时常出现租大误差以及发生抖动不稳的状况。为消除租大误差以及料动误差，针对此同题，用VB语言通过算法实现了限幅滤波以及精密滤波，并通过现场试验,论证了滤波算法的有效性并加以运用。
关键词：工业控制限幅滤波精密滤波VisualBasic 中图分类号：TP212
文献标识码：A
在工业控制系统中，由于信号源本身的不稳定性、传感器传输
数据误差、强电磁干扰等外界环境因素的影响，系统采样数据极有可能产生错误信息，进面影响系统运行的稳定性与可靠性，甚者，导致设备无法继续工作
固此，在采样过程中有必要采取措施对采集数据进行滤波。通常，硬件滤波设施成本高，安装不便，增加系统的复杂性。现代计算机控制系统通过软件编程，可以很方使的达到滤波效果。本论文对汽车检测中电惯量加载采集的速度和加速度信号进行滤波分析，不
断将算法加以完善，最终得到了有效论证与运用。 1问题分析
在汽车检测的电惯量加载过程中，干扰信号对鉴个系统的电惯量加载产生很大的干扰，使得加载的转矩忽高忽低，严重影响系统的稳定性。鉴于此，我们必须将采集到的滚简实时速度进行滤波。
电惯量加载的过程就是将加速度信号通过RS485通讯反馈至变频器，通过实时计算输出实时变化的转矩信号，带动电机运行。在采集速度以及处理加速度信号的实际问题中，数据不但存在着粗大误差，而且描绘的曲线也存在很多毛刺。为解决上述问题，我滤波方案分为两步：第一步，滤除租大误差，即将明显错误的信号加以滤除。第二步，对采集到的速度信号进行精密滤波，将带有毛刺的曲线修
正为光滑的曲线。 2滤波方案
2.1滤除粗大误差
由于工业现场存在随机于扰或误检测，会使得采集的信号严重失真，即粗大误差，滤除粗大误差时采用限幅滤波的算法：在两次采样时间间隔内，最大变化量△x值是在一定范围内变化的么x值根据实际生产经验确定)。超出这个范围就视采集的数据为错误数据，忽略本次采样值，采用上一时刻的有用采样值代替本次采样值。即算法1为：
Y,
X,X, Y,≤ Ax
-,Xx, Y, >Ax
(1)
公式(1)中，X_为实时采样数据，Y_为当前滤波输出值，Y，为前一时刻滤波输出值。△x为连续两次采样值的最大允许变化量
当实时采样数据X与前一时刻滤波输出值Y。的变化量小于等于设定值△x时，采样值即为滤波输出值，当实时采样数据X_与前一时刻滤波输出值Y。，的变化量大于△x时，则视本次采样值为粗大误差，处理方法为，将上一时刻的有用的采样信号Y，代替本次采样值，滤波输出。
2.2精密滤波
滤除粗大误差，只能避免数据变化过大，但是不能去掉曲线的大量毛刺，这些抖动的数据会造成系统的运行不稳定，因此我们需要将滤除粗大误差后的输出值再进行精密滤波，精密滤波的算法
收稿日期：2016-01-19
文章编号:1007-9416(2016)03-0090-01
是：当前滤波输出值为上一时刻的滤波输出值加上实时采样数据与上一时刻的滤波输出值差的1/m倍。这也是一阶滤波数字化的思
想，其中m的值根据实际工况确定。即算法2为： X=X+X-x+(-pm=123..
(2)
mm
m
公式(2)中，X,为实时采样数据，Y,为当前滤波输出值，Y，为前一时刻滤波输出值。m为根据现场实际工况确定的常数，
实验发现，最后的滤波输出值的曲线虽然达到了预期效果，但是存在图线滞后的缺点。经反复实验得出结论，图线的滞后性以及光滑度主要是由m值决定的：m值越大，图线的光滑度越好，然而越滞后；m值越小，图线的跟随度会提高，但光滑度会有所降低。因此， m的取值至关重要，运用时需要根据不同的工况需求反复调试，寻找最符合要求的一个值。
2.3两种方法的结合
汽车电惯量加载程序中，既需要滤除粗大误差也需要进行精密滤波，这样，才能得到需要的输出曲线。因此，为提高程序的响应速度以及简化程序，在缩程过程中创新性地将以上两个公式结合。同时，考虑到勾变速的瞬间，加速度会突变，为使加速度缓慢变化，最终整理得到的新算法3为：
[Y-,其他
[,nrXY,A Y =
m
(3)
公式(3)中,XY。，Y1,m，△x的含义与上两个算法中的相同。 n与h的具体值同样需要根据现场工况来确定。不难理解，n与h的差值越大，跟随性越好，但是曲线光滑度会相对降低，相反，若n与h的
差值减小，则滤波曲线会相对光滑，同时产生一定的滞后。 3结语
本文对滤除粗大误差以及精密滤波做出了详细的分析，并针对实际问题对算法1，2进行改进，得到了算法3，经现场试验，滤波效果明显，符合实际工况要求，在汽车检测线电惯量加载的程序中得到实际运用。总之，由于检测技术，检测对象、采样频率的不同，在实际应用中应根据具体情况与其它的滤波方法相结合，选择一种最佳的
滤波方案，提高系统的稳定性。参考文献
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作者简介：题高鹏(1992一),男，汉族，山东烟台人,现就读于烟台大学机电学院,硕士研生,研究方向机械设计及其自动化 06