离散时间系统

离散时间系统的分类

离散时间系统总共分为五类;一是线性系统,通俗的说就是满足叠加定理的系统就称为线性系统;二是移不变系统也叫时不变系统,输入和输出具有时刻相关的关系,否则为时不变系统;三是因果系统;四是稳定系统,当系统对于有界输入产生有界输出时,我们称该系统为稳定系统;(BIBO);五是无源系统和无损系统,无源是指对于每个具有有限能量的输入序列,输出序列的能量不超过输入的能量;

滑动平均滤波

每次都对M个点取平均,替代之前的M个点的平均,遵从先进先出原则。
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指数加权移动平均滤波器

滑动平均滤波器

算术平均值法对每次感知给出相同的加权系数,即1/N

优点:加权递推平均法适用于系统纯滞后时间常数τ较大、采样周期较短的过程。
缺点:对于纯滞后时间常数τ较小,采样周期较长,变化缓慢的信号,不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度,滤波效果差。

线性内插器

中值滤波器

连续采样n次后(一般为奇数)将所有点按从大到小的顺序排列成有序序列,取中间的值为本次有效值替换原来的中值。
优点:对周期干扰有较好的抑制作用,平滑度较高;适用于高频振荡的系统。缺点:灵敏度低、对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差,不易消除由脉冲干扰所引起的采样值偏差,不适用于脉冲干扰比较严重的场合,比较浪费存储器的空间(它和限幅滤波器的优缺点正好相反)

有限幅滤波

两次采用允许的最大偏差值(设为A),每次检测到新值时判断:如果本次值与上次值之差≤A,则本次值有效l 如果本次值与上次值之差>A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值。
优点:是可以有效的克服因偶然因素而引起的脉冲干扰;
缺点:是不能抑制周期性的干扰;

一阶低通滤波(惯性滤波)

python时间序列高通滤波 时间序列滤波法_线性系统
a为滤波系数
相当于一个一阶惯性系统,所以又叫惯性滤波。
在自动控制原理中,一个经典一阶惯性环节可以写作
python时间序列高通滤波 时间序列滤波法_线性系统_02
可以发现将一阶惯性方程z变换后得到的就是上面一阶低通滤波的公式
python时间序列高通滤波 时间序列滤波法_python时间序列高通滤波_03
python时间序列高通滤波 时间序列滤波法_python时间序列高通滤波_04
python时间序列高通滤波 时间序列滤波法_图像处理_05
Tc为采样周期