Discrete Filter.docx

1、Discrete FilterDiscrete Filter无限脉冲响应（IIR）滤波器模型库离散的描述Discrete Filter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| Direct form I | Direct form I transposed | Direct form II | Direct form II transposed.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。Input processing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

2、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Numerator coefficients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Numerator coefficients参数指定的离散滤波器分子多项式的系数。使用Denominator coefficients参数指定的函数的分母多项式的系数。Denominator coefficients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.Discr

3、ete Filter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， Discrete Transfer Fcn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Coefficient source组框。Dialog parameters输入信息过滤器的结构和系数块中的掩码。Input port(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

4、是很有用的。Discrete-time filter object (DFILT)指定过滤器使用dfilt对象支持的滤波器结构当您选择Discrete-time filter object (DFILT), 下面dfilt支持结构：dfilt.df1dfilt.df1tdfilt.df2dfilt.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Specify Static Filters和Specify Time-Varying Filters.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Direct

5、form IDirect form I transposedDirect form IIDirect form II transposed分母系数向量b0, b1, b2, ., bn分母系数向量a0, a1, a2, ., am见Special Consideration for the Leading Denominator Coefficient.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

6、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-point instrumentation mode参数设置Minimums, maximums and overflows.Coefficient source有一个设置Dialog或Input port(s). 注：在前面的bullet定点建模的情况下，需要额外的设置，如果Coefficient source被设置为Input port(s).您必须选择First denominator coefficient = 1还可以选择remove a0 term in the structure如果你使用

7、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Dialog parameters和Input port(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Initial states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，Number of Delay Elements (Filter States). Initial states参数可以采用四种形式之

8、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Number of Delay Elements (Filter States) 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：d1

9、d2D1D2d1d2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：Number of Delay Elements (Filter States).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Number of Delay Elements (Filter States),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，,

10、是Initial conditions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Direct form I Direct form I transposed零点个数- 1极点数量- 1Direct form II Direct form II transposed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Input processing参数。基于帧的处理输入通道数量有效的初始状态（对话

11、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-by1)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Matri

12、x (K-by-N)KN标量列向量(M-by-1)行向量(1-by-M)矩阵(M-by-(KN)标量当Initial states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Initial states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(number of zeros, number of poles).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(number of zeros, number of po

13、les). 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Discrete Filter模块，并设置参数。下面显示了如何设置Discrete Filter块的初始条件1 2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Discrete Filter块滤

14、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Discrete Filter块作为一个矢量1 2。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Discrete Filter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Discrete Filter r块使用的数据类型。块忽略了虚线的分隔，当你选择Optimize by skipping

15、divide by leading denominator coefficient (a0)参数参数和对话框Discrete Filter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Initial states如果Source是Dialog, 那么，在Value,指定滤

16、波器的初始状态。见Specifying Initial States.如果Source是Input port,那么你就不需要指定Value.External reset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。Level hold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。Input processing指定块是否执行采样或基于帧的处理Elements as c

17、hannels (sample based) 处理每个元素的输入作为一个独立的信道。Columns as channels (frame based) 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- and Frame-Based ConceptsOptimize by skipping divide by leading denominator coefficient (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

18、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。Sample time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Specify Sample Time.Discrete Filter块对话框中Data Types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: Same as input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Show dat

19、a type assistant按钮显示Data Type Assistant, 它可以帮助您设置State参数见Specify Data Types Using Data Type AssistantNumerator coefficients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: Inherit via internal rule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Show data type assistant按钮显示Dat

20、a Type Assistant, 它可以帮助您设置Numerator coefficients参数.见Specify Data Types Using Data Type AssistantNumerator coefficient minimum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Check Parameter Values)自动缩放的定点数据类型Numerator coefficient maximum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Check Pa

21、rameter Values)自动缩放的定点数据类型Numerator product output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: Inherit via internal rule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Show data type assistant按钮显示Data Type Assistant, 它可以帮助您设置Numerator product output参数.见Specify D

22、ata Types Using Data Type AssistantNumerator accumulator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: Inherit via internal rule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Show data type assistant按钮显示Data Type Assistant, 它可以帮助您设置Numerator accumulator参数.见Specify

23、Data Types Using Data Type AssistantDenominator coefficients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: Inherit via internal rule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Show data type assistant按钮显示Data Type Assistant, 它可以帮助您设置Denominator coefficients参数.见Specify

24、 Data Types Using Data Type AssistantDenominator coefficient minimumSpecify the minimum value that a denominator coefficient can have. 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Check Parameter Values)自动缩放的定点数据类型Denominator coefficient maximum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Check Paramet

25、er Values)自动缩放的定点数据类型Denominator product output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: Inherit via internal rule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Show data type assistant按钮显示Data Type Assistant, 它可以帮助您设置Denominator product output参数.见Specify Da

26、ta Types Using Data Type AssistantDenominator accumulator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: Inherit via internal rule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Show data type assistant按钮显示Data Type Assistant, 它可以帮助您设置Denominator accumulator参数.见Speci

27、fy Data Types Using Data Type AssistantOutput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: Inherit via internal rule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Show data type assistant按钮显示Data Type Assistant, 它可以帮助您设置Output参数.见Specify Block Output Data TypesOutput mi

28、nimum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Signal Ranges)自动缩放的定点数据类型Output maximum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Signal Ranges)自动缩放的定点数据类型Lock data type settings against changes by the fixed-point tools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Locking the Output Data Type SettingI

29、nteger rounding mode指定定点运算的舍入模式。参见RoundingSaturate on integer overflow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Checking for Signal Range Errors.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

30、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。Discrete Filter块对话框中State Attributes窗格显示如下。State name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State name must resolve to Simulink signal object当你点击Apply.见StatesState name must resolve to Simulink signal object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。State name启用此参数