关于数字滤波的思考——绝对世界独创 点击：5821 | 回复：326
看到“征”关于滤波的问题有感。
大伙如果看到了垃圾，就吐口痰鄙视之，掩鼻而去即可
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平均值滤波用得最多，但是俺居然没曾想过把它“模拟化”。
俺最早用一阶滞后的时候，根本没有参照理论和书本，是灵光一闪想到的算法，事后在书本中才找到了理论支持。那玩意儿也叫最普通的“低通滤波”。
几年以后，我把它与“测不准原理”联系起来，从逻辑或语言范畴做了一些理解。测不准原理的动量与位置无法同时准确测量，这是因为，动量包含时间的量纲，所有包含时间这个基础量纲的物理量，在测控时，必然反映出对时间的积分或者微分效应，这个物理量，必然是“历史”的或者“未来”的，不可能是“现在”的。而不包含时间这基础量纲的物理量，比如说位置，你能看到的，一定只是“现在”，你看第二眼的时候，这个世界已经发生了变化，你看很多眼的时候，一定就成了历史，那不是一个位置点，而是一个轨迹。
如果你能理解我上面所说的。你可以把数值测控与它联系起来：测控数据的准确性与稳定性，是不可同时得到的。这与我理解的测不准原理，原因一样。准确性这文字背后，意味着“实时性”，实时性，意味着“现在”，只抓住现在，这个数据，一定不能经过滤波才是真正的“现在”，一旦滤波，就意味着你统计了这数据的“历史”，你看到的，将是一个“轨迹”。
对实时性要求高的运动控制，有时要放弃“历史”，着眼于“现在”和“未来”
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对于“征”同学的那问题言，其实很简单，Ｎ次滤波，每次采样周期假设为Ｔ，平均值滤波，只不过是在时间轴上，对测控数据进行了Ｎ*Ｔ这么长时间的积分处理。把这离散式，直接改成积分方程，然后除以那个Ｎ，就是模拟方程了。
其实理论问题不要太叫劲了，现在还在读博的或者在校的，肯定有优势，但干实际，有时候就不一定管用。古话说得好，胜者为王败者寇，或者白猫黑猫能抓老鼠就是好猫。记得10多年前，第一次干自控时，连什么叫模拟量，为什么传感器要用4-20毫安等等都搞不清楚，第一次听人家说PID调节更是一头雾水，只能偷偷去问什么叫PID，是干什么用的，就是在这种情况下接下了第一个自控项目，就是连铸结晶器液面控制，当时这个项目国内各大设计院没有一家能干，尽管已经花巨资引进过国外多套，但就是自己干不了，国外也经常失败不好用，但没办法，谁让自己不行呢。
一个偶然的机会落到了我手里，当时我记得是与5家外国大公司竞争，他们都有很多业绩，并且实力雄厚，我当时刚退休，没有任何实力，但我凭直觉这个项目没那样神秘，我们通过努力，终于拿到了项目，我临时请了一个懂一点自控的兼职工程师，利用星期天帮我装柜子，但真正搞控制他也不懂，没有办法，只好回设计院请教刚毕业的研究生，什么叫PID自动控制，但他们也说不清楚（可能是我水平低听不懂），后来，我自己来推导这个数字化的PID表达方式，终于搞明白了PID的物理含义，我这时才发现，这个PID调节太经典太微妙了，这三个参数互相配合，互相制约，基本上绝大部分项目都能搞定。于是，我让兼职工程师按我的思路编程，再加上我自己发明的专用数字缸，拿到现场一次投产成功，经过优化，两天后其控制精度就超过了宝钢花巨资从国外引进的系统，这不但为公司陶得了第一桶金，从此以后，外国公司就一个一个的退出了中国市场。就这一个领域，就将外国引进技术从几百万降到了今天的20多万，全国上千流连铸，节省的外汇多少亿啊。
两年后，国外最出名的公司来国内交流技术，专门来我们公司考察，并拍了录像和照片。承认中国的技术超过了他们，在这个领域外国公司都退出了中国，只有技术进步，才能现代版的。
印证了胜者为王败者寇的道理。
所以，不要死扣书本上的东西，关键是灵活应用。
至于征同学的问题，各位观众要是细看了，应该心明眼亮。
因为对征同学并不熟悉，如果此同学不是动不动上来就是“水平低”“回去读书去”，俺自然从没对他说类似的废话。他先删了自己的回复，然后再回来，我一样心平气和接受。即使他再次说了几句与讨论无关的话，俺也不是没有包容，因为攻击性语言，无助于大家增长见识。大家来自五湖四海，本是同行朋友，何必相互贬低？做成冤家呢？
可是大家看看，征同学“水平低”“回去读书去”类似的话，可曾中止？征同学的心态，可曾放在细心讨论技术问题上？俺本不想象批通讯网一样讽刺你，因为你读了硕士，自尊心恐怕比我们这些混江湖的要强，凭你删了以前的回复都可知一二。
你如果懂得尊重、懂得技术讨论，那么，少说一些与技术问题无关的话。如果你懂得讨论，懂得技术交流，请把技术概念明确。你知道Ti，并不代表我们不知道Ti，你不用Ki，不代表许多人不用Ki，连西门子的单回路控制器，都可以直接调Ki而不是调Ti。不考虑比例项，Ki刚好是Ti倒数，二者的增减趋势刚好是反的——这一点上，我问明白你，是我水平低需要读书，还是你需要多看资料，多了解实际工程？自动控制工程可不只是一个“基于模型的PI调节器”也不只是你的“运动控制”。
一阶滞后的时间常数也是如此，一个公式的变化有许多，各个应用者会用各种方式去计算或编程，也会产生各个人对参数的“重新定义”，如同你把1/RC当时间常数一样。你连公式都不列出，代号都不说明，还一个劲儿的让俺读书去。就你这样的技术思路，能搞清楚多少东西？说实在的，基于传统模型的PID调节器的设计与调节，比仿真技术强不多少。
本来不想对你说这些废话，看到你“为了负责任，我进一步解释了一下。看不懂或者不理解就不管我的事了！如果带宽、截止频率、波特图、香浓采样定理等都不明白，就别分析滤波器，别来讨论PI控制器参数整定！ ”，呵呵，俺笑了。你提的问题，我基于我对PID各参量的理解，说明一阶滞后滤波与平均滤波对参数调节的影响，你老人家连一阶滞后的时间常数都说不清，就直接调起P和I了。
说实在的，俺理解这些东西恐怕要比你小硕“物理”得多、“真实”得多，绝不象你所理解得那么深奥、虚幻，不就是个滞后嘛。滞后越大，越需要PID调节器的快速响应，P自然要往高里走。
一个人水平越高，表达的道理就越平实、容易理解。江湖术士一般都玩儿玄的
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