一种移动平均值滤波器及其滤波控制方法与流程

本发明涉及一种滤波器及其滤波控制方法，尤其涉及一种应用于新能源汽车的移动平均值滤波器及其滤波控制方法。

背景技术：

在新能源汽车中，移动平均值滤波器能够起到缓冲突然变化带来的冲击，平滑相应曲线的作用。

但由于模型数据采用的是定点方式，数据的精度受到数据类型的限制，在处理数据的过程中因数据类型精度原因造成饱和现象发生，使得模型的输出与初始设想的不同，从而引发控制错误。

图1所示为现有技术中的移动平均值滤波器的工作结构示意图。图2a、图2b、图2c为相同信号输入值情况下、不同滤波参数时的移动平均值滤波器的输入输出示意图。从图2a、图2b、图2c中可以看出，若移动平均值滤波器对输入信号响应快，则最终结果误差小，反之则最终结果误差大。而滤波器的作用就是平滑延缓阶跃响应时间，那么误差就不可避免。

移动平均值滤波器是基于指数加权平均值算法设计的滤波器，按下述公式迭代计算序列值的权重系数：

旧数据的权重按指数形式衰减，无限趋近于零。理论上，精度满足条件并且时间足够长的前提下，权重会变得任意小。实际模型设计中，受到数据类型精度的限制，迭代计算会达到饱和，导致旧数据对输出的影响无法消除。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的弊端，提供一种移动平均值滤波器及其滤波控制方法。

本发明所述的移动平均值滤波器，包括滤波器单元，所述滤波器单元根据当前信号输入值、前一时刻信号输入值、和滤波参数而输出滤波信号，还包括滤波参数分级模块；

所述滤波参数分级模块根据当前信号输入值的不同类型而匹配输出相应的滤波参数；

所述滤波器单元根据所述当前信号输入值、所述前一时刻信号输入值、和所述滤波参数分级模块输出的滤波参数而输出滤波信号。

本发明所述的移动平均值滤波器中，所述滤波参数分级模块内设置有匹配模块和存储模块，所述存储模块内预先存储有多个滤波参数；

当所述滤波参数分级模块接收到当前信号输入值时，所述匹配模块根据当前信号输入值的不同类型自所述存储模块中匹配出相应的滤波参数并进行输出。

本发明所述的移动平均值滤波器中，所述当前信号输入值的类型包括当前信号输入值的数值大小。

本发明还提供一种应用前述移动平均值滤波器的滤波控制方法，根据当前信号输入值的不同类型而匹配出相应的滤波参数；

滤波器单元根据当前信号输入值、前一时刻信号输入值、和匹配出的滤波参数而输出滤波信号。

本发明所述的滤波控制方法中，预先存储多个滤波参数，并根据当前信号输入值的不同类型而匹配出相应的滤波参数并进行输出。

本发明所述的滤波控制方法中，所述当前信号输入值的类型包括当前信号输入值的数值大小。

本发明所述的移动平均值滤波器及其滤波控制方法中，通过设置多个滤波参数并设置了相应的匹配条件，使得能够根据当前信号输入值的类型不同而匹配出不同的滤波参数，即通过对输入数据进行不同程度的分级，避免了迭代计算达到饱和，从而能消除旧数据的影响，使滤波器满足设计需求，实现可靠控制。

附图说明

图1为现有技术中的移动平均值滤波器的工作结构示意图；

图2a、图2b、图2c现有技术中的移动平均值滤波器的输入输出示意图；

图3为本发明所述移动平均值滤波器的工作结构示意图；

图4为本发明所述移动平均值滤波器的输入输出示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图3、图4所示，本发明所述的移动平均值滤波器，包括滤波器单元，所述滤波器单元根据当前信号输入值、前一时刻信号输入值、和滤波参数而输出滤波信号，为了解决现有技术中的误差问题，还设置了滤波参数分级模块。

所述滤波参数分级模块根据当前信号输入值的不同类型而匹配输出相应的滤波参数；

所述滤波器单元根据所述当前信号输入值、所述前一时刻信号输入值、和所述滤波参数分级模块输出的滤波参数而输出滤波信号。

本发明所述的移动平均值滤波器中，通过设置多个滤波参数并设置了相应的匹配条件，使得能够根据当前信号输入值的类型不同而匹配出不同的滤波参数，即通过对输入数据进行不同程度的分级，避免了迭代计算达到饱和，从而能消除旧数据的影响，使滤波器满足设计需求，实现可靠控制。

图4所示为采用本发明所述技术方案的测试仿真结果。从图4中可以看出，采用本发明中的移动平均值滤波器对阶跃响应延缓时间足够长，最终结果的误差几乎为零。因此，既能平滑缓解突变带来的冲击，又能实现最终的控制目的。

在实际车辆控制的模型中，本发明所述移动平均值滤波器用于扭矩平顺性控制，在电池允许充电功率为零的情况下，若采用现有技术中的结构，在能量回收状态下仍有-7nm的残留扭矩需求输出，会对电池造成不利影响；而采用本发明所述的移动平均值滤波器，则排除了残留扭矩，避免了特殊情况下充电对电池的冲击，保证了电池安全，延长了电池寿命。

具体而言，如图3所示，本发明所述的移动平均值滤波器中，所述滤波参数分级模块内设置有匹配模块和存储模块，所述存储模块内预先存储有多个滤波参数。当所述滤波参数分级模块接收到当前信号输入值时，所述匹配模块根据当前信号输入值的不同类型自所述存储模块中匹配出相应的滤波参数并进行输出。本实施例中，所述当前信号输入值的类型包括当前信号输入值的数值大小。

本发明还提供一种应用前述移动平均值滤波器的滤波控制方法，根据当前信号输入值的不同类型而匹配出相应的滤波参数；

滤波器单元则根据当前信号输入值、前一时刻信号输入值、和匹配出的滤波参数而输出滤波信号。

具体操作中，可预先存储多个滤波参数，并根据当前信号输入值的不同类型而匹配出相应的滤波参数并进行输出。本实施例中，所述当前信号输入值的类型包括当前信号输入值的数值大小。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种移动平均值滤波器，包括滤波器单元，所述滤波器单元根据当前信号输入值、前一时刻信号输入值、和滤波参数而输出滤波信号，还包括滤波参数分级模块；所述滤波参数分级模块根据当前信号输入值的不同类型而匹配输出相应的滤波参数；所述滤波器单元根据所述当前信号输入值、所述前一时刻信号输入值、和所述滤波参数分级模块输出的滤波参数而输出滤波信号。本发明通过设置多个滤波参数并设置了相应的匹配条件，使得能够根据当前信号输入值的类型不同而匹配出不同的滤波参数，即通过对输入数据进行不同程度的分级，避免了迭代计算达到饱和，从而能消除旧数据的影响，使滤波器满足设计需求，实现可靠控制。

技术研发人员：李振文;刘吉顺;王晓宇
受保护的技术使用者：阿尔特汽车技术股份有限公司
技术研发日：2018.08.28
技术公布日：2019.02.15