滤波器的作用是什么 滤波器设计原理

  在闭环控制中，控制器通过反馈值(通常是被控制量的当前实际值)来计算这一时刻的输出，因此反馈值的准确与否在很大程度上影响了控制效果。在实际项目中，由于传感器精度和各种干扰的存在，使测量的信号中往往混杂着许多无关的噪声信号，它们严重影响数据的准确性，进而影响了控制器的控制效果。针对这一问题，常用的解决办法就是对传感器信号进行滤波处理。

  滤波就是根据有效信号和噪声的不同特性，提取信号中的有效部分，抑制噪声干扰部分的过程。按处理信号的不同可分为模拟滤波器(Analog Filter)和数字滤波器(Digital Filter)。模拟滤波器用于处理模拟信号，一般由电容、电感等电力电子器件搭建而成，滤波器一旦设计出来，则它的滤波指标就不能随意更改，如果想要滤除其他频率的信号，则必须重新设计模拟滤波器此外，模拟滤波器对低频信号的噪声干扰滤波效果较差，设计的灵活度比较差。数字滤波器可以看作是计算机中运行的一段信号处理程序，它的输入输出都是数字量，采用数值算法的方式来改变输入信号所含频率的相对比例，减小或消除噪声信号所占的比例，从而达到滤波的目的。相对于模拟滤波器，数字滤波器的优点主要有:

  1)数字滤波器设计简单，参数容易更改，适应性较强。

  2)数字滤波器滤波效果稳定，不会受到外部环境如温度、湿度等的影响。

  3)数字滤波器可以滤除低频信号噪声干扰，避免了模拟滤波器的缺点。

  4)数字滤波器采用程序运行，不需要增加额外的硬件，节省了成本。

  按频率特性，滤波器又分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。在自动化领域，通常有效信号分布在低频段，噪声信号都分布在高频段，需要使用低通滤波器对信号进行滤波。本节主要讨论低通数字滤波器。