Лабораторная работа: Экспоненциальный фильтр

Лабораторная работа № 2

ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫЙ ФИЛЬТР

Цель работы

Ознакомиться с аналоговым и дискретным вариантами реализации фильтра

Общие сведения

В аналоговом варианте экспоненциальный фильтр представляет собой апериодическое звено и описывается дифференциальным уравнением

, (15)

где и – параметры настройки фильтра.

Уравнению (15) соответствует амплитудно-фазовая характеристика (АФХ)

, (16)

где – постоянная времени фильтра.

Из условия (3) (математическое ожидание) для статического режима определяют оптимальное значение параметра . Коэффициент усиления

. (17)

Определение оптимального значения параметра производится из условия (4) (среднеквадратичная погрешность оценки).

Для этого предварительно рассчитывают спектральную плотность погрешности экспоненциального фильтра по формуле (7) с учётом (16) и (17).

. (18)

Дисперсия погрешности экспоненциального фильтра, согласно (6), (7), с учётом (16), равна

. (19)

При вычислении этого интеграла оба слагаемых подынтегрального выражения раскладывают на простые дроби, каждая из которых сводится к табличному интегралу вида

. (20)

После выполнения соответствующих преобразований получают следующее выражение для дисперсии погрешности фильтрации:

. (21)

Оптимальное значение параметра настройки получают из необходимого условия экстремума функции :

. (22)

Откуда оптимальное значение параметра

. (23)

Таким образом, функция имеет единственную точку стационарности, тип которой зависит от знака второй производной при .

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--