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移动有效值

移动平均线

类型: MovingRMS

图书馆中的路径:

/Signal Operations/Statistics/Moving RMS

说明

移动有效值 程序块计算每个通道上输入信号的移动有效值,与时间无关。

程序块使用滑动窗口法或指数加权法计算移动均方根值。

在滑动窗口法中,给定长度的窗口在数据中逐步移动,程序块根据窗口中的数据计算有效值。

在指数加权法中,程序块对输入信号的连续值进行平方,乘以一组加权因子,然后对加权数据求和。然后,程序块通过提取总和的平方根来计算有效值。

端口

输入

x - 数据输入
矩阵

该代码块计算该输入端口指定数据的移动平均值。程序块接受维数为 的多通道输入数据,其中 为实数或复数。

如果*允许固定大小输入信号的任意帧长度*参数已显示但未选择,且输入信号为固定大小,则帧长度必须是跳变大小的倍数,跳变大小定义为窗口长度与重叠长度之差。在所有其他情况下,输入帧的长度可以是任意的。

程序块接受大小可变的输入信号(帧长在建模过程中会发生变化)。当输入大小可变的信号时,信号帧的长度可以是任意的。

除非 Method 参数设置为 "指数加权 "并启用 Specify forgetting factor from input port 参数,否则该端口没有名称。

数据类型: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, Int128, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, UInt128

*支持复数:是

λ - 遗忘因子
从 0 到 1 的正实数标量

遗忘系数决定了过去数据的权重。遗忘系数为 0.9 时,旧数据的权重比遗忘系数为 0.1 时要高。遗忘率为 1.0 意味着无限记忆—​所有以前的样本具有相同的权重。

依赖关系

如果 Method 参数设置为 "指数加权 "并启用了 Specify forgetting factor from input port 参数,则会出现此端口。

数据类型: Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32

输出

端口_1 - 移动平均输出
向量 | `矩阵

以向量或矩阵形式返回的移动平均值。该块根据 Method 参数的设置,使用滑动窗口法或指数加权法计算移动平均数。

下表提供了输出维度的详细信息。

输入信号 输入信号尺寸 输出信号尺寸,允许固定尺寸输入信号的任意帧长 显示 输出信号尺寸,允许固定尺寸输入信号的任意帧长 未显示

固定尺寸信号

,其中 是跳转尺寸(窗口长度 - 重叠长度)的倍数

(跳转尺寸)在

固定大小信号

,其中 不是跳转大小的倍数(窗口长度-板块长度)

如果参数 *允许固定大小输入信号的任意帧长度 * 已启用,则将 ceil( 跳转大小) 设为 。如果关闭该参数,程序块将在以下位置出错

可变大小信号

ceil( jump-size") 在

当输出在 的 ceil( jump-size) 大小有一个上限时,在模拟过程中,第一个维度的大小会在这个上限内变化,而第二个维度的大小保持不变。

数据类型: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, Int128, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, UInt128

*支持复数:是

参数

主要参数

方法 - 平均方法
滑动窗口(默认) | 指数加权
  • 滑动窗口"- 沿每个通道在输入数据上移动*窗口长度*的窗口。对于窗口移动过的每个样本,程序块都会计算窗口中数据的平均值。

  • 指数加权"--程序块将样本乘以一组加权因子。随着数据年龄的增加,加权因子的值呈指数下降,但其值永远不会为零。该算法汇总加权数据以计算平均值。

指定窗口长度 - 指定窗口长度
已启用(默认)` |`enabled

如果选中该复选框,滑动窗口长度将等于 Window length 参数中指定的值。如果不选中,滑动窗口长度将为无限长。在此模式下,程序块将计算通道中当前采样和之前所有采样的平均值。

依赖关系

要启用此参数,请将 Method 参数设置为 "滑动窗口"。

窗口长度 - 滑动窗口长度
4(默认)` |正整数

指定样本中滑动窗口的长度。

依赖关系

要启用此参数,请将 Method 参数设置为 "滑动窗口",并选择 Specify window length 复选框。

重叠长度 - 窗口之间的重叠长度
3(默认值)"|"非负整数"。

以非负整数形式指定窗口间的重叠长度。重叠长度范围为 0 到 窗口长度-1。

依赖关系

要启用此参数,请将 Method 参数设置为 "滑动窗口",并选中 Specify window length 复选框。

允许固定大小输入信号的任意帧长度 - 允许固定大小输入信号的任意帧长度
关闭(默认)` | 开启

指定固定大小的输入信号(其大小在仿真过程中不会改变)是否可以有任意帧长,帧长不必是跳变大小的倍数。跳变大小定义为 Window lengthOverlap length 参数值之差。程序块仅对固定大小的输入信号使用该参数,如果输入信号大小可变,则忽略该参数。

当输入信号大小可变时,信号可以有任意的帧长,即帧长不能是跳转大小的倍数。

对于固定大小的输入信号

  • 如果选择 "允许固定大小输入信号的任意帧长 "*,则信号的帧长不一定是跳变大小的倍数。如果输入信号不是跳转大小的倍数,输出通常是可变大小的信号。因此,要支持任意输入信号大小,程序块还必须支持可变大小操作,可通过选择*允许固定大小输入信号的任意帧长*来启用可变大小操作。

  • 如果禁用*允许固定大小输入信号的任意帧长度*,则输入帧长度必须是跳转大小的倍数。

依赖关系

要启用此参数,请将 Method 参数设置为 "滑动窗口",并选择 Specify window length 复选框。

从输入端口指定遗忘因子 - 从输入端口指定遗忘因子
关闭(默认)` | 开启

选中该复选框时,遗忘因数将通过 λ 端口输入。取消选中时,遗忘因数通过 Forgetting factor 参数输入。

依赖关系

要启用此参数,请将 Method 参数设置为 "指数加权"。

忽略因子 - 指数加权因子
0.9(默认)"|"小于或等于 1.0 的正标量"。

遗忘系数决定了过去数据的权重。遗忘系数为 0.9 时,旧数据的权重高于遗忘系数为 0.1 时的权重。遗忘率为 1.0 意味着无限记忆—​所有以前的样本具有相同的权重。

依赖关系

要启用此参数,请将 Method 参数设置为 "指数加权",并取消选中 Specify forgetting factor from input port 参数。

算法

滑动窗口法

在滑动窗口法中,每个输入样本的输出都是当前样本和 之前样本的平均值,其中 是以样本为单位的窗口长度。在计算第一个输入样本时,算法会等待,直到获得具有跳变大小的输入样本数。跳跃大小定义为窗口长度与板块长度之差。窗口中的其余样本视为零。例如,如果窗口长度为 5,重叠长度为 2,算法会等到收到 3 个输入样本后才计算输出信号的第一个样本。在生成第一个输出样本后,它将为每一个跳跃大小的输入样本数生成后续输出样本。

如果没有指定窗口长度,算法会选择无限窗口长度。在这种模式下,输出是当前采样和通道中所有先前采样的移动平均值。

指数加权法

在指数加权法中,移动平均值使用以下公式递归计算:

,

,

其中

  • - 是当前样本的移动平均值。

  • - 当前输入的数据样本。

  • - 是上一个样本的移动平均值。

  • - 遗忘率。

  • - 应用于当前数据样本的加权系数。

  • - 先前数据对平均值的影响。

对于 的第一个样本,算法会选择 。对于下一个样本,根据递归公式更新加权因子并用于计算平均值。随着数据年龄的增加,加权因子值呈指数下降,永远不会为零。换句话说,新数据比旧数据对当前均值的影响更大。

遗忘系数决定了过去数据的权重。遗忘系数为 0.9 时,旧数据的权重大于遗忘系数为 0.1 时的权重。遗忘率为 1.0 意味着无限记忆—​所有以前的样本具有相同的权重。