50HZ自适应陷波器

一课题意义的及要求陷波器也叫带阻滤波器，能保证在其他频率信号不损失的情况下，有效地抑制输入信号中某一频率的干扰。由丁我国采用的是50Hz的交流电，所以在平时需要对信号进行采集处理和分析时，经常会存在50Hz工频干扰，对丁信号的处理造成很大的干扰，丁是，很有必要设计50Hz的陷波器。采用自适应滤波组成的陷波器，与一般硬件组成的固定网络的陷波器比较，它既能自适应地准确跟踪干扰频率乂容易控制带宽。在本次设计中，应用自适应滤波器滤除输入随机信号中的50Hz工频干扰，并分析比较了不同算法在此设计中的优缺点，及在何种参数下效果最优和那一种机构更适合此设计。二白适应陷波器原理噪声对消株自适应陷波器原理图其原始输入为任意信号s（t）与cos钏t单频干扰的叠加，经采样后送入dk端,dk=dk+cos饥kt）。参考输入分两路，其中一路经90向移，两路都经过采样后加到Xi及X2端，它门分别是x1,k=ccos（0kt+*）x2,k=csin（切0kt十。）所以，采用两个权可以使组合后的正弦波的振幅和相位都能加以调整，而两个权也意味着有两个自由度待调整。经过wi,kXi,k与W2,kX2,k相加得到yk,其相位和振幅得到相应调整后可与原输入中的干扰分量相一致，使输出弁中的切0频率的干扰得以抵消，达到陷波的目的。三结构及方法的选择自适应滤波器的结构有横向滤波器和格型结构，用自适应横向滤波器实现陷波，比较简单且易丁实现，而格型滤波器的计算复杂，不易丁实际运用。故本设计中选择横向滤波器结构。在算法选择方面，分别对LMS算法，RLS算法，进行了仿真实验。比较了其优劣。四LMS算法不同参数的实验结果分析3.1带有50Hz工频干扰的随机信号及其功率谱图3.2不同步长对输出结果的影响原始输入功率谱图频率(He)下图依次是u=0.003,u=0.03u=0.3时的输出功率谱图输出功率谱图-10-20-50矿3。E.惬粤-40-70010020030040050060070030090010001110012001300140015001600170016001900200021002200230024002500输出功率谱图观察得出当u比较小，取0.003时，对干扰信号的削弱比较小，对干扰信号临近频率的信号削弱也很小，随着u的不断增大，对50Hz干扰信号的削弱越来越强，但同时对临近信号的影响也越大。如上图所示u为0.3时，50Hz临近频率的80Hz信号幅值变得小丁-30db,同时其临近频率信号幅值也相应减小，直到大约400Hz处影响才逐渐消失。当u为0.003时，50Hz频率干扰削减不大,50Hz临近频率的80Hz信号幅值及其临近频率信号幅值变化也很小，没有达到陷波效果。当u为0.03时，对干扰信号的削减作用比较大，同时对临近频率的信号的影响也比较小，达到了比较好的结果。故u的取值应该在0.03这个值的数量级上和其附近取值。五RLS算法不同参数的实验结果分析不同步长对输出结果的影响4.1输入信号功率谱4.2u分别取0.0030.030.3时的输出功率谱图mPJ藉U三幅图相比较，u的变化对干扰频率临近频率的消减存在，但是影响不大。相比较LMS算法，有了很大改善。六LMS算法和RLS算法结果比较5.1下图分别是LMS算法和RLS算法在u均取0.03时的输出功率谱图LMS算法RLS算法相比较LMS算法RLS算法对干扰频率的临近频率的消减相应要小得多，而且随着u取值变化，这种影响没有较大波动。5.2LMS算法及RLS算法输出结果从下图观察得出：相比丁LMS算法的输出结果，RLS算法的输出结果更稳定,收敛更快。LMS算法陷波结果输出10I1118-4020040060080010001200频率（血）RLS算法陷波结果输出10111118-6-4LLJJ10200400600800100012DD5.3最佳权值RLS算法的最佳权值权向量