Low-Pass Filter (Discrete or Continuous)
Фильтр нижних частот дискретного или непрерывного времени.
Тип: SubSystem
Путь в библиотеке:
|
Описание
Блок Low-Pass Filter (Discrete or Continuous) реализует фильтр нижних частот в соответствии со стандартом IEEE 421.5-2016 [1]. По стандарту фильтр называется простой постоянной времени.
Переключаться между непрерывной и дискретной реализациями фильтра можно с помощью параметра Sample time (-1 for inherited).
Уравнения
Непрерывный режим
Чтобы настроить фильтр для работы в непрерывном режиме, установите для параметра Sample time (-1 for inherited) значение 0. Это представление эквивалентно непрерывной передаточной функции:
где
-
— коэффициент усиления фильтра;
-
— постоянная времени фильтра.
Из приведенной выше передаточной функции уравнения, определяющие фильтр, имеют вид:
где
-
— время моделирования;
-
— входной сигнал фильтра;
-
— выходной сигнал фильтра;
-
— состояние фильтра;
-
— начальный входной сигнал блока.
Дискретный режим
Чтобы настроить фильтр для работы в дискретном режиме, установите для параметра Sample time (-1 for inherited) положительное ненулевое значение или значение −1, чтобы унаследовать период дискретизации от вышестоящего блока. Дискретное представление эквивалентно передаточной функции:
где
-
— коэффициент усиления фильтра;
-
— постоянная времени фильтра;
-
— период дискретизации фильтра.
Исходя из дискретной передаточной функции, уравнения фильтра определяются с помощью прямого метода Эйлера:
где
-
— временной шаг моделирования;
-
— входной сигнал фильтра;
-
— выходной сигнал фильтра;
-
— состояние фильтра;
-
— начальный входной сигнал блока.
Определение начальных условий
Начальные условия блока можно задать с помощью параметра Initialization. Установите значение:
-
Inherited from block input— блок установит начальные условия состояния и выходного сигнала равными начальному входному значению; -
Specify as parameter— блок установит начальное условие состояния равным значению параметра Initial state.
Ограничение интеграла
Чтобы ограничить выходной сигнал интеграла, задайте параметры Upper saturation limit и Lower saturation limit, чтобы использовать метод насыщения с защитой от перенасыщения.
Метод защиты от перенасыщения (anti-windup) ограничивает состояние интегратора диапазоном между нижним пределом насыщения и верхним пределом насыщения :
Поскольку состояние ограничено, выходной сигнал может немедленно реагировать на изменение знака входного сигнала, когда интеграл насыщен. Следующая блок-схема иллюстрирует реализацию метода насыщения с защитой от перенасыщения в фильтре.

Этот блок не предоставляет метод интегрального насыщения (windup). Чтобы использовать метод интегрального насыщения, установите для параметра Upper saturation limit значение Inf, а для параметра Lower saturation limit значение −Inf и подключите блок Насыщение к выходному сигналу.
Обход динамики фильтра
Установите для постоянной времени значение, меньшее или равное периоду дискретизации, чтобы игнорировать динамику фильтра. При обходе блока откалиброванный по усилению входной сигнал подается непосредственно на выход:
В непрерывном режиме период дискретизации и постоянная времени должны быть равны нулю.
Порты
Вход
#
u
—
входной сигнал фильтра
вектор
Details
Входной сигнал фильтра нижних частот. Блок использует начальное значение входного сигнала для определения начального значения состояния.
| Типы данных |
|
| Поддержка комплексных чисел |
Нет |
Выход
#
y
—
выходной сигнал фильтра
вектор
Details
Выходной сигнал фильтра нижних частот.
| Типы данных |
|
| Поддержка комплексных чисел |
Нет |
Параметры
Main group
# Gain — коэффициент усиления фильтра
Details
Коэффициент усиления фильтра нижних частот.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
# Time constant — постоянная времени фильтра
Details
Постоянная времени фильтра нижних частот. В дискретной реализации установите для этого параметра значение меньше значения параметра Sample time (-1 for inherited), чтобы обойти динамику фильтра.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
# Upper saturation limit — верхний предел состояния
Details
Верхний предел состояния фильтра нижних частот. Установите значение Inf для ненасыщенного верхнего предела или конечное значение для предотвращения переполнения верхнего предела интегратора фильтра.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
# Lower saturation limit — нижний предел состояния
Details
Нижний предел состояния фильтра нижних частот. Установите значение −Inf для ненасыщенного нижнего предела или конечное значение для предотвращения переполнения нижнего предела интегратора фильтра.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
#
Initialization —
способ задания начального состояния
Inherited from block input | Specify as parameter
Details
Выберите начальное состояние для этого блока. Дополнительную информацию см. в разделе Определение начальных условий.
| Значения |
|
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
# Initial state — начальное состояние
Details
Начальное состояние блока.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Initialization значение Specify as parameter.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |
# Sample time (-1 for inherited) — период дискретизации блока
Details
Время между последовательными выполнениями блока. Во время выполнения блок генерирует выходные сигналы и, при необходимости, обновляет свое внутреннее состояние.
Для наследуемого режима дискретного времени установите для этого параметра значение −1. Для дискретного режима установите для этого параметра положительное целое число. Для непрерывного режима установите для этого параметра значение 0.
| Значение по умолчанию |
|
| Имя для программного использования |
|
| Вычисляемый |
Да |