Second-Order Filter

Реализуйте фильтр второго порядка

Библиотека

Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / Контроль / Фильтры

Описание

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

Lowpass:

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

Высокочастотный фильтр:

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

Полосовой фильтр:

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

Полосообразный (узкополосный) фильтр:

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

$\begin{matrix} s = Оператор Лапласа \\ ω_{n} = естественная частота; ω_{n} = 2 π f_{n} \\ ζ = Коэффициент затухания (называется Zeta в блочном меню) \end{matrix}$

Ключевые характеристики блока Second-Order Filter:

Вход принимает векторизованный вход N сигналов, реализуя N фильтров. Эта функция особенно полезна для разработки контроллеров в трехфазных системах (N = 3).
Состояния фильтра могут быть инициализированы для заданных входов DC и AC.
Это позволяет вам вычислить и построить график фильтрации.

Параметры

Filter type

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

Natural frequency fn (Hz)

Задайте естественную частоту фильтра, в герц. Это значение должно быть скаляром или вектором. По умолчанию это 120.

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

Задайте коэффициент затухания фильтра. Обычно коэффициент затухания является значением от 0 до 1. По умолчанию это 0.707.

Это коэффициент затухания связано с коэффициентом качества фильтра Q:

$Q = \frac{1}{2 ζ}$

Для полосы пропускания или полосно-заграждающего фильтра пропускная способность 3 дБ определяется как

$B W = \frac{f_{n}}{Q} = 2 ζ f_{n}$

Sample time

Задайте шаг расчета блока в секундах. Установите значение 0, чтобы реализовать непрерывный блок. По умолчанию это 0.

Initialize filter states

Когда этот флажок установлен, состояния фильтра инициализируются согласно параметрам AC initial input и DC initial input. Выбран параметр по умолчанию.

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

Задайте величину начального компонента переменного тока входного сигнала, его фазу, в степенях и его частоту, в герцах. По умолчанию это [0, 0, 60].

Когда вход векторизирован (N сигналов), задайте матрицу N-by-3, где каждая строка матрицы соответствует конкретному входу.

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

DC initial input

Задайте значение начального компонента постоянного тока входного сигнала. Когда входной сигнал векторизирован, задайте вектор 1-by-N, где каждое значение соответствует конкретному входу. По умолчанию это 0.

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

Plot filter response

Когда этот флажок установлен, переходная характеристика фильтра и его схема Bode (величина и фаза передаточной функции как функции частоты) строятся на рисунке. Значение по умолчанию сброшено.

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

Задайте частотную область значений для графического изображения схемы Bode фильтра. Укажите вектор, содержащий начальную частоту, конечную частоту и инкрементную частоту, в hertz. По умолчанию это [0, 500, 1].

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

Особенности

Прямое сквозное соединение	Да
Шаг расчета	Задан в параметре Sample Time Непрерывный, если Sample Time = 0
Скалярное расширение	Да, из параметров
Государства	Два состояния на фильтр
Определенный размерность	Да

Примеры

The power_SecondOrderFilter пример показывает блок Second-Order Filter с использованием двух Filter type параметров настройки (Lowpass и Bandstop).

Шаг расчета модели параметризован переменной Ts (значение по умолчанию Ts = 50e-6). Чтобы симулировать непрерывные фильтры, задайте Ts = 0 в MATLAB^® Командное окно перед началом симуляции.

Введенный в R2013a

Документация