Есть ли методы минимизации амплитуды overshoot для Step Response?, IIR Опции

[RCray]

В цепи контроля данные с датчика идут на HPF IIR 2-го порядка (Butterworth). Получаю нежелательный выброс (20%) на ступенько-образных сигналах.


Сейчас в цепь контроля я вставил велосипед для минимизации эффекта этого выброса, но хотелось бы знать может есть другие способы.
Поиск ничего не дал.

UPD. Поменял картинку (взято отсюда - http://unicorn.us.com/trading/allpolefilters.html) Выход с моего фильтра, как на этой картинке обозначен синим.

[serjj]

Этот "выброс" следствие импульсной характеристики выбранного вами фильтра. Предполагаю (судя по картинке), что у вас фильтр с достаточно широкой полосой (относительно частоты следования данных), скорее всего 0,3-0,5. У таких фильтров импульсная имеет относительно узкий главный лепесток и много боковых. У узкополосных фильтров, например с полосой 0,05-0,15 от частоты следования данных может быть всего 1 лепесток, импульсная похожа на параболу (главный лепесток функции sinc). Переходный процесс у таких фильтров может быть гладким без скачков. Но возможно вам он не подойдет, т.к. он может нежелательно ограничить полосу вашего сигнала.
Я расписал с точки зрения FIR, т.к. с IIR почти не работал, но для них эти принципы должны распространяться. Попробуйте в порядке эксперимента заузить полосу фильтра и посмотреть, что будет с вашим выбросом.

[ViKo]

У фильтра Бесселя не должно быть выбросов.

[thermit]

В цепи контроля данные с датчика идут на IIR 2-го порядка (Butterworth). Получаю нежелательный выброс (20%) на ступенько-образных сигналах.


Сейчас в цепь контроля я вставил велосипед для минимизации эффекта этого выброса, но хотелось бы знать может есть другие способы.
Поиск ничего не дал.

Выбросы-колебания есть следствие комплексных полюсов. Делайте полюсы вещественные. Никаких колебаний не будет.

[shf_05]

В цепи контроля данные с датчика идут на IIR 2-го порядка (Butterworth). Получаю нежелательный выброс (20%) на ступенько-образных сигналах.

с Баттервортом выброс должен быть.
по поводу велосипеда, убирающего выброс - любое искажение единичной функции влечет искажение импульсной характеристики и АЧХ/ФЧХ, так что выброс не трогать, если не хотите разрушить фильтр. А если выброс категорически не нужно - придется применять другой фильтр.

[Fourier]

В цепи контроля данные с датчика идут на IIR 2-го порядка (Butterworth). Получаю нежелательный выброс (20%) на ступенько-образных сигналах.

Попробуйте фильтр Бесселя.

Сообщение отредактировал Fourier - Jun 8 2015, 17:53

[thermit]

фильтр бесселя пробовать смысла нет. ибо цифровой фильтр бесселя совсем не фильтр бесселя, вообще говоря.
если колбасня критична, используют последовательное соединение звеньев

H(z)=k/(1+(k-1)*z^-1)
k=1-(1-L)^(1/Fs/t)

переходная характеристика такого звена монотонно достигнет значения L через t сек

[V_G]

цифровой фильтр бесселя совсем не фильтр бесселя, вообще говоря.

Это почему же?
IIR часто является цифровым аналогом аналогового фильтра, потому фильтры Бесселя (или очень близкие к ним) в цифре вполне можно построить.
Другое дело, эти фильтры вообще не будут иметь выброса в ПХ, а ТС просит оптимизировать (нормировать?) выброс, т.е. совсем от него не отказывается.
Сильно подозреваю, что запрашиваемое по своим частотным свойствам (и по сложности) будет стоять между фильтрами Бесселя и Баттерворта, но как оно называется, не знаю.

P.S. Самый простой по реализации фильтр с линейной фазой и без выбросов ПХ - это фильтр со скользящим средним, но он имеет уж совсем поганую ЧХ.

[thermit]

Это почему же?
IIR часто является цифровым аналогом аналогового фильтра, потому фильтры Бесселя (или очень близкие к ним) в цифре вполне можно построить.
Другое дело, эти фильтры вообще не будут иметь выброса в ПХ, а ТС просит оптимизировать (нормировать?) выброс, т.е. совсем от него не отказывается.
Сильно подозреваю, что запрашиваемое по своим частотным свойствам (и по сложности) будет стоять между фильтрами Бесселя и Баттерворта, но как оно называется, не знаю.

P.S. Самый простой по реализации фильтр с линейной фазой и без выбросов ПХ - это фильтр со скользящим средним, но он имеет уж совсем поганую ЧХ.

именно как раз часто не является. еще раз замечу, что выбросов в принципе небудет у фильтра с вещественными полюсами.

[RCray]

Этот "выброс" следствие импульсной характеристики выбранного вами фильтра. Предполагаю (судя по картинке), что у вас фильтр с достаточно широкой полосой (относительно частоты следования данных), скорее всего 0,3-0,5. У таких фильтров импульсная имеет относительно узкий главный лепесток и много боковых. У узкополосных фильтров, например с полосой 0,05-0,15 от частоты следования данных может быть всего 1 лепесток, импульсная похожа на параболу (главный лепесток функции sinc). Переходный процесс у таких фильтров может быть гладким без скачков. Но возможно вам он не подойдет, т.к. он может нежелательно ограничить полосу вашего сигнала.
Я расписал с точки зрения FIR, т.к. с IIR почти не работал, но для них эти принципы должны распространяться. Попробуйте в порядке эксперимента заузить полосу фильтра и посмотреть, что будет с вашим выбросом.

Спасибо за развернутый комментариий. От игр с полосой амплитуда выброса не меняться, только время отклика.

[blackfin]

От игр с полосой амплитуда выброса не меняется, только время отклика.

Известный факт.. Явлением Гиббса зовется..

[RCray]

именно как раз часто не является. еще раз замечу, что выбросов в принципе небудет у фильтра с вещественными полюсами.

Попробую построить цифровой HPF Бесселя и посмотрю что можно сделать с полюсами.

с Баттервортом выброс должен быть.
по поводу велосипеда, убирающего выброс - любое искажение единичной функции влечет искажение импульсной характеристики и АЧХ/ФЧХ, так что выброс не трогать, если не хотите разрушить фильтр. А если выброс категорически не нужно - придется применять другой фильтр.

Все верно. Один момент - амплитуда overshoot'a (превышение от значения послe стабилизации) тем больше, чем больше амплитуда ступеньки. Малые ступеньки не так страшны, так как и последствия от них незаметны - велосипед не активен. Велосипед включается при польших амплитудах входного сигнала и, хотя и искажает немного выход, на больших амплитудах это не критично. На больших амплитудах без велосипеда - катастрофа, 20% выброс очень заметен.

[RCray]

По поводу digital HPF Бесселя вот такая петрушка получается:
красный - вход
синий - LPF
зеленый - эквивалентный HPF

И как-то плохо уменьшает для HPF. Не исключаю правда, что намудрил где-то.



это вместе для сравнения до и послe

[ViKo]

Синие графики смотрите. Зачем вам HPF?
О, вижу, и картинка в первом сообщении изменилась...

[RCray]

Синие графики смотрите. Зачем вам HPF?
О, вижу, и картинка в первом сообщении изменилась...

Да изначально я привел выход цепи управления, а не фильтра, чем ввел в заблуждение всех вас.