[发明专利]一种基于滑模思想的新型低通滤波器设计方法

摘要

本发明公开了一种基于滑模思想的新型低通滤波器设计方法。首先按照一阶惯性环节传递函数，构造虚拟滤波被控对象；针对上述虚拟滤波被控对象，设计简单滑模控制器；对滑模控制微分方程组进行离散化处理，得到滤波器的离散化表达形式；输入信号，通过选取合适的滤波参数，并观察输出曲线，从而确定最终的低通滤波器参数，使得整个低通滤波器具有令人满意的低通特性。本发明的有益效果是基于非线性滑模的非线性数字滤波器，其能吸收滑模控制抗干扰强、响应快的优点，使得滤波器失真小，而且具有较强的抑制噪声能量。

主权项

一种基于滑模思想的新型低通滤波器设计方法，其特征在于按照以下步骤进行：步骤一：按照一阶惯性环节传递函数，构造虚拟滤波被控对象；选取基本滤波器时间常数T，构造基本的一阶惯性环节虚拟滤波被控对象，并用传递函数描述如下：yu=1Ts+1]]>其中y为滤波器的输出，u为虚拟控制量，s为传递函数中的微分算子；步骤二：针对上述虚拟滤波被控对象，设计简单滑模控制器；将上述传递函数，定义误差变量为e＝r‑y，其中r为滤波器输入信号，定义柔化函数型非线性滑模面为s=e·+c1e+c2e|e|+ϵ]]>其中c1、c2与ε为待设计的正常数；构造虚拟控制量u如下：u=y+Tc1e+k1∫sdt+Tc2e|e|+ϵ;]]>步骤三：对滑模控制微分方程组进行离散化处理，得到滤波器的离散化表达形式；采用欧拉法进行离散化，设定采样时间为Δt，则有y(n)‑y(n‑1)＝Δt/T(u(n‑1)‑y(n‑1))而其中e(n‑1)＝r(n‑1)‑y(n‑1)，ss(n-1)=Σn=1ns(n-1)Δt,s(0)=0]]>s(n-1)=e·(n-1)+c1e(n-1)+c2e(n-1)|e(n-1)|+ϵ]]>e·(n-1)=-[y(n-1)-y(n-2)]/Δt]]>以上数据中y(n)表示当前时刻的数据，y(n‑1)表示相对当前时刻上一个采样时刻数据，而y(n‑2)表示相当当前时刻上两个采样时刻的数据，最终所得到的y(n)为滤波器的输出。