Second-Order Filter

Реализуйте фильтр второго порядка

Библиотека

Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Управление / Фильтры

Описание

На основе Filter type, выбранного в меню блока, блок Second-Order Filter реализует следующую передаточную функцию:

Фильтр lowpass:

$H (s) = \frac{ω_{n}^{2}}{s^{2} + 2 ζ ω_{n} s + ω_{n}^{2}}$

Фильтр высоких частот:

$H (s) = \frac{s^{2}}{s^{2} + 2 ζ ω_{n} s + ω_{n}^{2}}$

Полосовой фильтр:

$H (s) = \frac{2 ζ ω_{n} s}{s^{2} + 2 ζ ω_{n} s + ω_{n}^{2}}$

Остановка полосы (метка) фильтр:

$H (s) = \frac{s^{2} + ω_{n}^{2}}{s^{2} + 2 ζ ω_{n} s + ω_{n}^{2}}$

$\begin{matrix} s = Оператор Лапласа \\ ω_{n} = собственная частота; ω_{n} = 2 π f_{n} \\ ζ = коэффициент затухания (названная Дзэта в меню блока) \end{matrix}$

Ключевые характеристики блока Second-Order Filter:

Введите принимает векторизованный вход сигналов N, реализуя N фильтры. Эта функция особенно полезна для разработки контроллеров в трехфазных системах (N = 3).
Состояния фильтра могут быть инициализированы для заданного DC и входных параметров AC.
Это позволяет вам вычислить и построить ответ фильтра.

Параметры

Filter type

Задайте тип фильтра: Lowpass, Highpass, Bandpass (значение по умолчанию) или Bandstop (notch).

Natural frequency fn (Hz)

Задайте собственную частоту фильтра в герц. Это значение должно быть скаляром или вектором. Значением по умолчанию является 120.

Damping ratio Zeta (Q = 1/(2*Zeta))

Задайте коэффициент затухания фильтра. Коэффициент затухания обычно является значением между 0 и 1. Значением по умолчанию является 0.707.

Коэффициент затухания связан с добротностью фильтра Q:

$Q = \frac{1}{2 ζ}$

Для полосы пропускания или заграждающего фильтра, пропускной способностью на 3 дБ дают

$B W = \frac{f_{n}}{Q} = 2 ζ f_{n}$

Sample time

Задайте шаг расчета блока в секундах. Установите на 0, чтобы реализовать непрерывный блок. Значением по умолчанию является 0.

Initialize filter states

Когда этот флажок устанавливается, состояния фильтра инициализируются согласно параметрам DC initial input и AC initial input. Значение по умолчанию выбрано.

AC initial input: [ Mag, Phase (degrees), Freq (Hz) ]

Задайте величину начального компонента AC входного сигнала, его фазы, в градусах, и его частоты, в герц. Значением по умолчанию является [0, 0, 60].

Когда вход векторизован (N сигналы), задайте матрицу N-3, где каждая строка матрицы соответствует конкретному входу.

Параметр AC initial input отображается только, когда параметр Initialize filter states выбран.

DC initial input

Задайте значение начального компонента DC входного сигнала. Когда входной сигнал векторизован, задайте вектор 1 на n, где каждое значение соответствует конкретному входу. Значением по умолчанию является 0.

Параметр DC initial input отображается только, когда параметр Initialize filter states выбран.

Plot filter response

Когда этот флажок устанавливается, переходной процесс фильтра и его диаграмма Боде (величина и фаза передаточной функции в зависимости от частоты) построены на рисунке. Значение по умолчанию очищено.

Frequency range (Hz): [Start, End, Inc.]

Задайте частотный диапазон для графического вывода диаграммы Боде фильтра. Задайте вектор, содержащий стартовую частоту, частоту конца и инкрементную частоту, в герц. Значением по умолчанию является [0, 500, 1].

Параметр Frequency range отображается только, когда параметр Plot filter response выбран.

Характеристики

Прямое сквозное соединение	Да
Размер шага	Заданный в параметре Sample Time Непрерывный, если Sample Time = 0
Скалярное расширение	Да, параметров
Состояния	Два состояния на фильтр
Определенный размерность	Да

Примеры

power_SecondOrderFilter пример показывает блок Second-Order Filter с помощью двух установок параметров Filter type (Lowpass и Bandstop).

Шаг расчета модели параметрируется с переменной Ts (значение по умолчанию Ts = 50e-6). Чтобы симулировать непрерывные фильтры, задайте Ts = 0 в Командном окне MATLAB^® прежде, чем запустить симуляцию.

Введенный в R2013a

Документация