基于自適應指數增益的滑模濾波器
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摘要:為了提高傳統濾波器的性能，改善其在遠距離跟蹤目標時(shí)收斂速度慢的問(wèn)題。本文提出一種自適應指數增益滑模濾波器，此濾波器能夠在距離滑模面遠處獲得大的增益，迫使系統狀態(tài)加速收斂，在距離滑模面近時(shí)獲得一個(gè)小增益，不損失濾波器的濾波效果。并將基于自適應指數增益的滑模濾波器進(jìn)行仿真驗證，證明了其在開(kāi)環(huán)條件下具有更優(yōu)越的性能。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202207/436856.htm基金項目：本論文受吉林省自然科學(xué)基金(20210101471JC)和吉林省產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)專(zhuān)項(2019004-2)資助
1 引言
控制系統中常使用傳感器進(jìn)行信號采集，但由于環(huán)境等各種不確定因素，傳感器采集的信號容易被噪聲破壞干擾，被干擾后的傳感器信號會(huì )降低系統的性能甚至影響系統的穩定性。因此，需要使用濾波器對被噪聲干擾的信號進(jìn)行濾波處理。很多學(xué)者為達到不同的目的，提出了各種不同的濾波器 [1-5]，如卡爾曼濾波器、中值濾波器、滑模濾波器等，滑模濾波器作為一種物理實(shí)現簡(jiǎn)單的非線(xiàn)性濾波器，被國內外學(xué)者廣泛研究。
Jin 等提出的一種結構簡(jiǎn)單的滑模濾波器（ TD-J ），此濾波器的主要優(yōu)點(diǎn)是并不需要對信號源進(jìn)行建模，且當輸入恒定時(shí)，可以實(shí)現輸出對輸入信號的有限時(shí)間收斂，并可以有效去除隨機噪聲。但其存在系統狀態(tài)遠離跟蹤目標時(shí)收斂速度過(guò)慢的缺點(diǎn)。針對 TD-J 這一缺點(diǎn)，本文提出一種基于自適應指數增益的滑模濾波器，在距離滑模面遠時(shí)此濾波器獲得大的增益，迫使系統狀態(tài)在遠離滑模面時(shí)加速收斂。在距離滑模面近時(shí)獲得一個(gè)小增益，提高濾波器的濾波效果。
接下來(lái)在第二部分是 TD-J 的工作原理，第三部分是本文所提出的基于自適應指數增益濾波器的工作原理，第四部分是 TD-J 和基于自適應指數增益濾波器的仿真驗證，第五部分是結論。
2 傳統濾波器的工作原理
3 基于自適應指數增益的滑模濾波器
為了解決 TD-J 存在的問(wèn)題，本文提出一種基于自適應指數增益的滑模濾波器，其表達式如下：
4 仿真驗證
5 結語(yǔ)
本文提出的基于自適應指數增益的濾波器相對于 TD-J 響應更快，達到了遠距離加快收斂的目的。下一步工作如下：
（1）還需對提出的新濾波器用其他信號進(jìn)行效果驗證，觀(guān)察新濾波器是否達到預期提高濾波器性能的目的；
（2）還需進(jìn)一步調整指數項 β 的值，尋找最佳值；
（3）還需采用另一種無(wú)抖振的離散方式，消除抖振。
參考文獻：
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(注：本文轉載自《電子產(chǎn)品世界》2022年7月期)
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