Discrete Filter.docx
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DiscreteFilter
DiscreteFilter
无限脉冲响应（IIR）滤波器模型
库
离散的
描述
DiscreteFilter块独立地过滤与指定的数字IIR滤波器的各信道的输入信号。
您可以指定为一体的过滤器结构|DirectformI|DirectformItransposed|DirectformII|DirectformIItransposed.该模块实现静态过滤器与固定系数。
这些静态过滤器，您可以调整系数
随着时间的推移,此块独立的过滤的输入信号的各信道。
Inputprocessing参数允许你指定块将输入的每个元素。
您可以指定处理输入元素作为一个独立的信道（基于样品的处理），或处理每列的输入作为一个独立的信道（基于帧的处理）。
要执行基于帧的处理，你必须有一个DSP系统工具箱许可证。
输出维度等于的输入，除非你指定的矩阵滤波器分接头的Numeratorcoefficients参数.。
当你这样做时，输出维度取决于您指定的不同数量的滤波器分接头。
使用Numeratorcoefficients参数指定的离散滤波器分子多项式的系数。
使用Denominatorcoefficients参数指定的函数的分母多项式的系数。
Denominatorcoefficients参数必须是一个系数的向量。
指定的分子和分母多项式的系数，升幂z-1.DiscreteFilter块可以使用z-1的多项式（延迟运算符）来表示一个独立的系统。
此方法通常是一个信号处理工程师使用。
相反，DiscreteTransferFcn块，您可以使用在z的多项式来表示一个独立的系统。
这个方法通常是一个控制工程师使用的。
当分子和分母多项式具有相同的长度，这两种方法是相同的。
系数来源
数字滤波器模块可以工作在三种不同的模式。
选择模式中的Coefficientsource组框。
∙Dialogparameters输入信息过滤器的结构和系数块中的掩码。
∙Inputport（s）输入过滤器的结构中的块掩码，在通过一个或多个块端口的系数来滤波。
这种模式在指定随时间变化的过滤器是很有用的。
∙Discrete-timefilterobject（DFILT）指定过滤器使用dfilt对象
支持的滤波器结构
当您选择Discrete-timefilterobject（DFILT）,下面dfilt支持结构：
∙dfilt.df1
∙dfilt.df1t
∙dfilt.df2
∙dfilt.df2t
下面的表中示出的滤波器系数的矢量，则必须提供为每个滤波器结构。
欲了解更多有关如何指定各种滤波器结构的滤波器系数的信息，见SpecifyStaticFilters和SpecifyTime-VaryingFilters.
过滤器的结构和滤波器系数
支持的滤波器结构
滤波器系数规格
DirectformI
DirectformItransposed
DirectformII
DirectformIItransposed
∙分母系数向量[b0,b1,b2,...,bn]
∙•分母系数向量[a0,a1,a2,...,am]
见SpecialConsiderationfortheLeadingDenominatorCoefficient.
注意：
在上表中列出的每个结构支持的定点和浮点信号。
主导分母系数的特别注意事项
在某些情况下，数字滤波器块需要的主导的分母系数（a0）是1。
此要求适用于在下列条件下：
∙数字滤波器模块运行于一个固定点的模式。
该块工作在一个定点模式，当至少有一个下面的语句是true：
o有一个固定点或整数数据类型的数字滤波器模块的输入。
o在定点工具的Fixed-pointinstrumentationmode参数设置Minimums,maximumsandoverflows.
∙Coefficientsource有一个设置Dialog或Inputport（s）.
注：
在前面的bullet定点建模的情况下，需要额外的设置，如果Coefficientsource被设置为Inputport（s）.您必须选择Firstdenominatorcoefficient=1还可以选择removea0terminthestructure
如果你使用这样的配置和主导分母系数（a0）不等于1，数字滤波器模块产生一个错误。
若要解决此错误，请将您的主导分母系数为1，缩放所有的分子和分母系数a0的因子。
指定初始状态
在Dialogparameters和Inputport（s）模式时，模块初始化内部过滤器的状态，到零，默认情况下，这是相当于过去的输入和输出均为零。
您可以选择使用Initialstates参数来指定过滤器的非零延迟的初始状态
要确定初始状态值，你必须指定的数量，以及如何指定，请参阅下表有效的初始状态，NumberofDelayElements（FilterStates）.Initialstates参数可以采用四种形式之一，如于下面的表中描述。
有效的初始状态
初始状态
实例
描述
标量
5
为每个信道的每个延迟元件被设置为5。
该块初始化所有的延迟元件，在过滤器中的标量值。
向量
（用于施加相同的延迟元件给每个信道）
如果在与两个延迟元件的过滤器：
[d1d2]
可用于所有信道的延迟元件是d1和d2。
每个向量元素指定一个唯一的相应的延迟元件的初始条件。
该块适用的初始条件相同的向量给每个信道的输入信号。
在过滤器中（在表中指定的延迟元件数目NumberofDelayElements（FilterStates））向量长度必须相等.
向量或矩阵
（用于施加不同的延迟元件给每个信道）
对于一个3通道的输入信号，并与两个延迟元件的过滤器：
[d1d2D1D2d1d2]或
用于信道1的延迟元件是d1和d2.
用于信道2的延迟元件D1和D2.
∙用于信道3的延迟元件d1和d2.
∙在每个向量或矩阵的元素指定了一个唯一的初始条件下，一个相应的信道为一个相应的延迟元件：
向量长度的输入通道的数目必须等于在过滤器中的延迟元件的数目（在表中指定的产品：
NumberofDelayElements（FilterStates））.
矩阵在过滤器中的延迟元件的数目必须具有相同的行数（在表中指定NumberofDelayElements（FilterStates））,并且必须具有为每个信道的一列的输入信号。
空矩阵
[]
每个延迟元件每个信道的被设置为0。
空矩阵，[],是Initialconditions参数设置为数值0。
每个输入通道的延迟元件数量（滤波器状态）取决于在过滤器上的结构，如在下面的表中所示的。
延迟元件（过滤器的状态）
滤波器结构
每通道的延迟元件数目
DirectformI
DirectformItransposed
零点个数-1
极点数量-1
DirectformII
DirectformIItransposed
最大（零点个数，极数）-1
下表描述了有效的初始状态，不同大小的输入和不同数目的通道。
这些表提供了此信息，根据是否基于帧的，或基于样本的设置Inputprocessing参数。
基于帧的处理
输入
通道数量
有效的初始状态（对话框）
有效的初始状态（输入端口）
列向量（K-by-1）
无定向矢量（K）
1
∙标量
列向量（M-by-1）
∙行向量（1-by-M）
∙标量
列向量（M-by-1）
行向量（1-by-N）
矩阵（K-by-N）
N
∙标量
列向量（M-by-1）
∙行向量（1-by-M）
∙矩阵（M-by-N）
∙标量
∙矩阵（M-by-N）
基于样本的处理
输入
通道数量
有效的初始状态（对话框）
有效的初始状态（输入端口）
∙标量
1
∙标量
∙列向量（M-by-1）
∙行向量（1-by-M）
∙标量
∙列向量（M-by-1）
∙行向量（1-by-M）
∙行向量（1-by-N）
∙列向量（N-by–1）
∙无定向矢量（N）
N
∙标量
∙列向量（M-by-1）
∙行向量（1-by-M）
∙矩阵（M-by-N）
标量
∙Matrix（K-by-N）
K×N
标量
∙列向量（M-by-1）
∙行向量（1-by-M）
∙矩阵（M-by-（K×N））
∙标量
当Initialstates是一个标量，块初始化所有的过滤器的状态是相同的标量值。
输入0，零初始化所有状态。
当Initialstates是矢量或矩阵，每个矢量或矩阵元素指定一个唯一的初始状态。
这种独特的状态对应于一个相应的通道中的一个延迟元件：
∙矢量长度必须等于在过滤器中的延迟元件数目，M=max（numberofzeros,numberofpoles）.
∙矩阵必须具有相同的行数，在过滤器中的延迟元件的数目，M=max（numberofzeros,numberofpoles）.该矩阵的一列也必须为每个信道的输入信号。
以下示例显示了初始过滤器输出与初始输入和状态之间的关系。
给定一个初始输入u1,第一输出y1是有关初始状态与最初的输入方式：
要了解如何设置的初始条件的向量的一个例子：
∙单击模型上的ex_discretefilter_nonzero_icex_discretefilter_nonzero_ic,或MATLAB命令提示符处键入。
∙双击DiscreteFilter模块，并设置参数。
下面显示了如何设置DiscreteFilter块的初始条件[12]
∙模拟模型，通过鼠标左键点击绿色的仿真图标。
∙双击scope。
你可以看到，由DiscreteFilter块滤波的信号，并且信号从滤波器的构造块之间的差异，是零
这表明，你可以输入初始条件的DiscreteFilter块作为一个矢量[12]。
您还可以设置第一个单位延迟时间为1，第二个单位延迟到2的初始条件。
将得到的输出是相同的。
数据类型支持
DiscreteFilter块接受任何signed的Simulink的数值数据类型，支持输出实数和复数的信号。
该块支持的相同类型的分子和分母系数。
分子和分母系数必须具有相同的复数。
它们可以有不同的字长和分数长度
下图显示了滤波器的结构和定点信号在DiscreteFilterr块使用的数据类型。
块忽略了虚线的分隔，当你选择Optimizebyskippingdividebyleadingdenominatorcoefficient（a0）参数
参数和对话框
DiscreteFilter块对话框中Main窗格显示如下。
Numerator
所述离散滤波器的分子系数。
要指定系数，设置Source为Dialog.然后，在Value输入系数为z的降幂。
使用一个行向量指定为一个单一的分子多项式的系数。
Denominator
离散滤波器的分母系数。
要指定系数，设置Source为Dialog.，在Value输入系数为z的降幂。
使用一个行向量指定为一个单一的分母多项式的系数
Initialstates
如果Source是Dialog,那么，在Value,指定滤波器的初始状态。
见SpecifyingInitialStates.
如果Source是Inputport,那么你就不需要指定Value.
Externalreset
使用指定的触发事件复位状态的初始条件。
复位模式
表现
None
不复位。
Rising
沿上升复位。
Falling
沿下降复位。
Either
沿上升或下降的复位。
Level
在这两种情况下复位：
当有一个非零在当前时间步骤
当前时间步长的时间步从非零的值发生变化，在以前的时间步长为零。
Levelhold
复位时，在当前时间步骤中返回非零值。
复位信号必须是标量。
Inputprocessing
指定块是否执行采样或基于帧的处理
∙Elementsaschannels（samplebased）—处理每个元素的输入作为一个独立的信道。
∙Columnsaschannels（framebased）—处理输入的每一列作为一个独立的信道
注：
基于帧的处理需要一个DSP系统工具箱许可证。
见Sample-andFrame-BasedConcepts
Optimizebyskippingdividebyleadingdenominatorcoefficient（a0）
选择时，主导的分母系数，a0,等于1。
此参数优化你的代码。
当您选择此复选框时，该块不执行divide-by-a0，无论是在模拟或在生成的代码。
发生错误时，如果a0是不等于1。
当您清除此复选框，在模拟过程中，该块是完全可调的。
它执行一个divide-by-A0仿真和代码生成。
Sampletime
指定样本之间的时间间隔。
要继承采样时间，此参数设置为-1。
看SpecifySampleTime.
DiscreteFilter块对话框中DataTypes窗格显示如下。
.
State
状态指定的数据类型。
您可以将此参数设置为：
∙继承规则的数据类型，例如，Inherit:
Sameasinput
∙内置的整数，例如，int8
∙数据类型的对象，例如，Simulink.NumericType对象
∙一个表达式，其值的数据类型，例如，fixdt（1,16,0）
点击Showdatatypeassistant按钮
显示DataTypeAssistant,它可以帮助您设置State参数
见SpecifyDataTypesUsingDataTypeAssistant
Numeratorcoefficients
分子系数指定的数据类型。
您可以将此参数设置为
∙继承规则的数据类型，例如Inherit:
Inheritviainternalrule
∙内置的整数，例如，int8
∙数据类型的对象，例如，Simulink.NumericType对象
∙一个表达式，其值的数据类型，例如，fixdt（1,16,0）
点击Showdatatypeassistant按钮
显示DataTypeAssistant,它可以帮助您设置Numeratorcoefficients参数.
见SpecifyDataTypesUsingDataTypeAssistant
Numeratorcoefficientminimum
指定的最小的值，该值可以有分子系数。
默认值是[]（未指定）。
Simulink软件使用这个值来执行：
∙参数范围检查（见CheckParameterValues）
∙自动缩放的定点数据类型
Numeratorcoefficientmaximum
指定分子系数的最大值。
默认值是[]（未指定）。
Simulink软件使用这个值来执行：
∙参数范围检查（见CheckParameterValues）
∙自动缩放的定点数据类型
Numeratorproductoutput
指定产品的输出的分子系数的数据类型。
您可以将此参数设置为：
∙继承规则的数据类型，例如，Inherit:
Inheritviainternalrule
∙内置的数据类型，例如，int8
∙数据类型的对象，例如，Simulink.NumericType对象
∙一个表达式，其值的数据类型，例如，fixdt（1,16,0）
点击Showdatatypeassistant按钮
显示DataTypeAssistant,它可以帮助您设置Numeratorproductoutput参数.
见SpecifyDataTypesUsingDataTypeAssistant
Numeratoraccumulator
指定累加器的分子系数的数据类型。
您可以将此参数设置为：
∙继承规则的数据类型，例如，Inherit:
Inheritviainternalrule
∙内置的数据类型，例如，int8
∙数据类型的对象，例如，Simulink.NumericType对象
∙一个表达式，其值的数据类型，例如，fixdt（1,16,0）
点击Showdatatypeassistant按钮
显示DataTypeAssistant,它可以帮助您设置Numeratoraccumulator参数.
见SpecifyDataTypesUsingDataTypeAssistant
Denominatorcoefficients
指定分母系数的数据类型。
您可以将此参数设置为：
∙继承规则的数据类型，例如，Inherit:
Inheritviainternalrule
∙内置的整数，例如，int8
∙数据类型的对象，例如，Simulink.NumericType对象
∙一个表达式，其值的数据类型，例如，fixdt（1,16,0）
点击Showdatatypeassistant按钮
显示DataTypeAssistant,它可以帮助您设置Denominatorcoefficients参数.
见SpecifyDataTypesUsingDataTypeAssistant
Denominatorcoefficientminimum
Specifytheminimumvaluethatadenominatorcoefficientcanhave.默认值是[]（未指定）。
Simulink软件使用这个值来执行：
∙参数范围检查（见CheckParameterValues）
∙自动缩放的定点数据类型
Denominatorcoefficientmaximum
指定分母系数的最大值。
默认值是[]（未指定）。
Simulink软件使用这个值来执行：
∙参数范围检查（见CheckParameterValues）
∙自动缩放的定点数据类型
Denominatorproductoutput
指定产品的输出为分母系数的数据类型。
您可以将此参数设置为：
∙继承规则的数据类型，例如，Inherit:
Inheritviainternalrule
∙内置的数据类型，例如，int8
∙数据类型的对象，例如，Simulink.NumericType对象
∙一个表达式，其值的数据类型，例如，fixdt（1,16,0）
点击Showdatatypeassistant按钮
显示DataTypeAssistant,它可以帮助您设置Denominatorproductoutput参数.
见SpecifyDataTypesUsingDataTypeAssistant
Denominatoraccumulator
指定累加器的分母系数的数据类型。
您可以将此参数设置为：
∙继承规则的数据类型，例如，Inherit:
Inheritviainternalrule
∙内置的数据类型，例如，int8
∙数据类型的对象，例如，Simulink.NumericType对象
∙一个表达式，其值的数据类型，例如，fixdt（1,16,0）
点击Showdatatypeassistant按钮
显示DataTypeAssistant,它可以帮助您设置Denominatoraccumulator参数.
见SpecifyDataTypesUsingDataTypeAssistant
Output
指定输出的数据类型。
您可以将此参数设置为：
∙继承规则的数据类型，例如，Inherit:
Inheritviainternalrule
∙内置的数据类型，例如，int8
∙数据类型的对象，例如，Simulink.NumericType对象
∙一个表达式，其值的数据类型，例如，fixdt（1,16,0）
点击Showdatatypeassistant按钮
显示DataTypeAssistant,它可以帮助您设置Output参数.
见SpecifyBlockOutputDataTypes
Outputminimum
指定块可以输出的最小值。
默认值是[]（未指定）。
Simulink软件使用这个值来执行：
∙模拟范围检查（见SignalRanges）
∙自动缩放的定点数据类型
Outputmaximum
指定块可以输出的最大值。
默认值是[]（未指定）。
Simulink软件使用这个值来执行：
∙模拟范围检查（见SignalRanges）
∙自动缩放的定点数据类型
Lockdatatypesettingsagainstchangesbythefixed-pointtools
选择锁定所有对这个块的数据类型设置的定点工具和定点顾问。
参见LockingtheOutputDataTypeSetting
Integerroundingmode
指定定点运算的舍入模式。
参见Rounding
Saturateonintegeroverflow
作用
采取此项操作的原因
溢出会发生什么事
例子
选中此复选框。
你的模型有可能溢出，并在生成的代码，你要显式的饱和保护。
溢出饱和到任何的数据类型可以表示的最小或最大值。
有符号的8位整数溢出饱和为-128或127。
请不要选择此复选框。
你想生成的代码，以优化效率。
你要避免过度指定块如何处理范围的信号。
有关详细信息，请参阅CheckingforSignalRangeErrors.
溢出换到数据类型表示的适当的值。
数130不适合在有符号的8位整数，换到-126。
当您选择此复选框，饱和度适用于每一个块的内部运作，而不仅仅是输出或结果。
一般情况下，代码生成过程中可以检测到溢出是不可能的。
在这种情况下，代码生成器不产生饱和的代码。
DiscreteFilter块对话框中StateAttributes窗格显示如下。
Statename
使用此参数可以指定一个唯一的名称为block状态。
默认值是''。
当该字段为空，没有名字的分配。
使用此参数时，请记住以下注意事项：
∙一个有效的标识符开始以字母或下划线，其次是字母，数字或下划线字符。
∙状态名称仅适用于选定的块。
使用此参数可StatenamemustresolvetoSimulinksignalobject当你点击Apply.
见States
StatenamemustresolvetoSimulinksignalobject
选中此复选框要求状态名称解析为一个Simulink信号对象。
默认情况下，此复选框被清除。
Statename启用此参数
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