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Digital Filter

Discrete

DigitalFilter 方块是一个高度先进的信号处理工具，专门用于在仿真过程中对离散时间信号进行滤波。它支持多种经典的无限冲激响应（IIR）滤波器近似算法（巴特沃斯 Butterworth、切比雪夫 I 型 Chebyshev I、贝塞尔 Bessel）构建的级联双二阶（Biquad）结构，以及有限冲激响应（FIR）移动平均滤波器。

该方块根据当前的采样频率（由求解器的固定步长推导而来）动态计算滤波器系数，以确保实时且数学精确的滤波。

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数学模型

y[n]=1a0(∑i=0Nbiu[n−i]−∑j=1Majy[n−j])y[n] = \frac{1}{a_0} \left( \sum_{i=0}^{N} b_i u[n-i] - \sum_{j=1}^{M} a_j y[n-j] \right)

输入与输出

Direction ID Label 类型 Status
→ In in In number Required
← Out out Out number Output

参数

参数 Label 类型 默认值 描述
designMethod Design Method select Butterworth
filterType Filter Type select Lowpass
cutoffFreq Cutoff Freq (Hz) number 10
bandwidth Bandwidth (Hz) number 2
order Filter Order select 2
ripple Ripple (dB) number 1
windowSize Window Size number 10

使用示例

  • 消除传感器噪声：将噪声信号接入 DigitalFilter（Butterworth Lowpass，10 Hz），并将滤波后的平滑信号输出至 Scope。
  • 消除 50/60 Hz 工频干扰：使用中心频率为 50 Hz、带宽为 2 Hz 的陷波（Notch）滤波器。

说明与最佳实践

  • 实时动态计算：当参数或求解器步长更改时，滤波器系数会自动即时重新计算。
  • 双二阶级联结构：高阶 IIR 滤波器均以双二阶（Biquad）单元级联实现，最大程度降低舍入误差并确保数值稳定性。

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