13、有限脉冲响应(FIR)数字滤波器设计全解析

有限脉冲响应(FIR)数字滤波器设计全解析

1. 等波纹设计方法

等波纹设计方法在滤波器设计中具有独特优势。其滤波器阶数计算公式为:
[L = \frac{-10 \log_{10}(\varepsilon_p\varepsilon_s) - 13}{2.324(\omega_s - \omega_p)} + 1]
其中,(\varepsilon_p) 是通带波纹,(\varepsilon_s) 是阻带波纹。该算法通过迭代寻找偏离标称值的局部最大误差位置,并逐次减小最大误差,直至所有偏差误差值相同。通常采用雷米兹(Remez)方法选择新频率,即选取两次迭代间误差曲线峰值最大的频率集。在过去,MatLab 中的等波纹函数名为 remez ,现在已更名为 firpm (Parks - McClellan)。

与直接频率法(有无数据窗均可)相比,等波纹设计方法的优势在于可分别指定通带和阻带偏差。例如在音频应用中,可指定通带波纹更高,因为人耳只能感知大于 3 dB 的差异。从相关对比可知,具有与凯泽窗设计相同容差要求的等波纹设计,滤波器阶数显著降低,如 27 阶对比 59 阶。

2. 常系数 FIR 设计

在许多应用中,滤波器为线性时不变(LTI)系统,系数不随时间变化。此时,可通过利用实现 FIR 滤波器运算所需的乘法器和加法器(树)来降低硬件开销。

2.1 直接 FIR 设计

直接 FIR 滤波器可使用 VHDL 中的(顺序) PROCESS 语句或加法器和乘法器的“组件实例化”来实现。 PRO

【四轴飞行器】非线性三自由度四轴飞行器模拟器研究(Matlab代码实现)内容概要:本文围绕非线性三自由度四轴飞行器的建模与仿真展开,重点介绍了基于Matlab的飞行器动力学模型构建与控制系统设计方法。通过对四轴飞行器非线性运动方程的推导,建立其在三维空间中的姿态与位置动态模型,并采用数值仿真手段实现飞行器在复杂环境下的行为模拟。文中详细阐述了系统状态方程的构建、控制输入设计以及仿真参数设置,并结合具体代码实现展示了如何对飞行器进行稳定控制与轨迹跟踪。此外,文章还提到了多种优化与控制策略的应用背景,如模型预测控制、PID控制等,突出了Matlab工具在无人机系统仿真中的强大功能。; 适合人群:具备一定自动控制理论基础和Matlab编程能力的高校学生、科研人员及从事无人机系统开发的工程师;尤其适合从事飞行器建模、控制算法研究及相关领域研究的专业人士。; 使用场景及目标:①用于四轴飞行器非线性动力学建模的教学与科研实践;②为无人机控制系统设计(如姿态控制、轨迹跟踪)提供仿真验证平台;③支持高级控制算法(如MPC、LQR、PID)的研究与对比分析; 阅读建议:建议读者结合文中提到的Matlab代码与仿真模型,动手实践飞行器建模与控制流程,重点关注动力学方程的实现与控制器参数调优,同时可拓展至多自由度或复杂环境下的飞行仿真研究。
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