Razvalyaev/UPP
1
0
Fork 0
Code Issues Pull Requests Actions Packages Projects Releases Wiki Activity

Compare commits

base: Razvalyaev:2703f7efda2a9055521e12d0cc042a85aeea7c7d
Branches Tags
Razvalyaev:master
...
compare: Razvalyaev:9234b4508b25c0c91096aaff616188cb1c16b710
Branches Tags
Razvalyaev:master

2 Commits
2703f7efda ... 9234b4508b

Author SHA1 Message Date
Razvalyaev
9234b4508b Токи были странными из-за неправильного определения перехода через ноль и преждевременного открытия тиристоров. Добавлен полосовой фильтр на напряжения, чтобы коммутации тиристоров не смещали переход через ноль 
А также:
- общий rms ток считается через сумму rms фаз, а не по векторам
- в установку угла добавлен аргумент коррекции - пока только смщеение между фазными и линейными. Фильтр практически не смещает, но еще посмотрим
- коэф пид приведены к диапзону 0-1
- ПИД надо еще донастраивать. не нравится пока как он работает

И еще не были проверены тайминги. Мб это не будет успевать рассчитываться)))
 2025-12-06 18:14:56 +03:00
Razvalyaev
1690cdcb93 триггер режим у второго шим таймера 2025-12-06 07:51:00 +03:00
16 changed files with 610 additions and 140 deletions
Expand all files Collapse all files

4
MATLAB/app_wrapper/app_io.c
View File

@@ -175,8 +175,8 @@ void app_readInputs(const real_T* Buffer) {
MB_INTERNAL.param.nominal.U = ReadInputArray(2, 2) * 10;
MB_INTERNAL.param.nominal.I = ReadInputArray(2, 3) * 10;
MB_INTERNAL.param.angle.PID_Kp = ReadInputArray(2, 4) * 10000;
MB_INTERNAL.param.angle.PID_Ki = ReadInputArray(2, 5) * 10000;
MB_INTERNAL.param.angle.PID_Kp = ReadInputArray(2, 4) * 65535;
MB_INTERNAL.param.angle.PID_Ki = ReadInputArray(2, 5) * 65535;
/*MB_INTERNAL.param.angle.PID_Kd*/dbg_err_limit = ReadInputArray(2, 6);
MB_INTERNAL.param.angle.Angle_Max = ReadInputArray(2, 7)/180 * 65535;

4
MATLAB/upp_init.m
View File

@@ -9,4 +9,6 @@ Inom = 25;
Fnom = 50;
Temperature1 = 2.22; % 20 градусов
Temperature2 = 2.99; % 34 градусов
Temperature2 = 2.99; % 34 градусов

BIN
MATLAB/upp_r2023.slx
View File

Binary file not shown.

2
UPP/AllLibs/MyLibs

Submodule UPP/AllLibs/MyLibs updated: 1f7384c5ed...a6b27da4ce

6
UPP/Core/PowerMonitor/adc_tools.c
View File

@@ -12,6 +12,7 @@ static void ADC_EnableAllFilters(ADC_Periodic_t *adc)
for(int i = 0; i < ADC_NUMB_OF_CHANNELS; i++)
{
Filter_Start(&adc->filter[i]);
// FilterExpInt_Process(&adc->filter[i], adc->Coefs[i].lZero);
}
}
static void ADC_InitAllFilters(ADC_Periodic_t *adc)
@@ -198,8 +199,9 @@ HAL_StatusTypeDef ADC_Handle(ADC_Periodic_t *adc)
}
if(Filter_isDataReady(&adc->filter[0]))
adc->f.DataReady = 1;
// if(Filter_isDataReady(&adc->filter[0]))
// adc->f.DataReady = 1;
return HAL_OK;
}

32
UPP/Core/PowerMonitor/power_monitor.c
View File

@@ -67,6 +67,16 @@ HAL_StatusTypeDef PowerMonitor_Init(PowerMonitor_t *hpm)
Filter_Start(&hpm->avg[ADC_TEMP_CHANNELS_START+i]);
}
/* Инициализация фильтра для сглаживания синусоиды*/
for(int i = 0; i < 2; i++)
{
if(FilterBandPassDerivative_Init(&hpm->ufltr[i], (50.0f*PM_FAST_PERIOD_US/1000000), 0.1))
return HAL_ERROR;
Filter_Start(&hpm->ufltr[i]);
}
return HAL_OK;
}
@@ -115,6 +125,7 @@ void PowerMonitor_SlowCalc(PowerMonitor_t *hpm)
/* Расчет всякого для трех фаз отдельно */
float fmean = 0; // средняя частота по трем фазам
float imean = 0; // средний ток по трем фазам
float iphase_mean = 0; // средний ток каждой фазы
float uphase_mean = 0; // среднее напряжение каждой фазы
// Дополнительно посчитаем значения в реальных Вольтах/Амперах
@@ -140,6 +151,7 @@ void PowerMonitor_SlowCalc(PowerMonitor_t *hpm)
// meas->final.I[i] = iphase_mean*PI/2/SQRT2; /*PI/2 - получить амплитудное, SQRT2 - получить действующее */
iphase_mean = Filter_Process(&hpm->rms[RMS_I+i], meas->slow.I[i]);
meas->final.I[i] = Filter_Process(&hpm->rms_exp[RMS_I+i], iphase_mean);
imean += meas->final.I[i];
/* Реальные единицы измерения (Вольты/Амперы) */
meas->real.I[i] = meas->final.I[i]*i_base;
@@ -160,7 +172,8 @@ void PowerMonitor_SlowCalc(PowerMonitor_t *hpm)
/* Расчет амплитуд трехфазной сети */
float uamp = vector_abs_linear_calc(meas->slow.U[U_AB], meas->slow.U[U_CA])/SQRT2; /* SQRT2 - получить действующее */
float iamp = vector_abs_phase_calc(meas->slow.I[I_A], meas->slow.I[I_C]);
// float iamp = vector_abs_phase_calc(meas->slow.I[I_A], meas->slow.I[I_C]);
float iamp = imean / 3;
meas->final.Uamp = Filter_Process(&hpm->rms_exp[RMS_EXP_U], uamp);
meas->final.Iamp = Filter_Process(&hpm->rms_exp[RMS_EXP_I], iamp);
@@ -178,16 +191,19 @@ void PowerMonitor_SlowCalc(PowerMonitor_t *hpm)
void PowerMonitor_FastCalc(PowerMonitor_t *hpm)
{
if(hpm == NULL)
return;
/* Считываем АЦП с пересчетами и медианой фильтрацией от выбросов */
ADC_Handle(&hpm->adc);
/* Заполняем Напряжения/Токи в о.е. */
return;
float u_base = u2f(PARAM_INTERNAL.nominal.U, 10);
float i_base = u2f(PARAM_INTERNAL.nominal.I, 10);
PowerMonitor_Measured_t *meas = &hpm->measured;
meas->fast.U[U_AB] = hpm->adc.Data[ADC_CHANNEL_UBA]/u_base;
meas->fast.U[U_CA] = hpm->adc.Data[ADC_CHANNEL_UAC]/u_base;
/* Считываем АЦП с пересчетами и медианой фильтрацией от выбросов */
ADC_Handle(&hpm->adc);
/* Заполняем Напряжения/Токи в о.е. */
float uba_fast = hpm->adc.Data[ADC_CHANNEL_UBA]/u_base;
float uac_fast = hpm->adc.Data[ADC_CHANNEL_UAC]/u_base;
meas->fast.U[U_AB] = Filter_Process(&hpm->ufltr[U_AB], uba_fast);
meas->fast.U[U_CA] = Filter_Process(&hpm->ufltr[U_CA], uac_fast);
meas->fast.U[U_BC] = U_BC_calc(meas->fast.U[U_AB], meas->fast.U[U_CA]);
meas->fast.I[I_C] = hpm->adc.Data[ADC_CHANNEL_IC]/i_base;

1
UPP/Core/PowerMonitor/power_monitor.h
View File

@@ -105,6 +105,7 @@ typedef struct
PowerMonitor_Measured_t measured; ///< Измеренные/рассчитанные величины
FilterBandPassDerivative_t ufltr[2]; ///< Фильтры для сглаживаний напряжений в синусы
FilterRMS_t rms[RMS_ALL]; ///< Фильтры для расчета действующего значения Напряжения/Токов
FilterExp_t rms_exp[RMS_EXP_ALL]; ///< Фильтры для сглаживания действующего значения Напряжения/Токов +2 для результируюзих U, I
FilterAverage_t avg[AVG_ALL]; ///< Фильтры для сглаживания медленных величин АЦП

11
UPP/Core/Src/tim.c
View File

@@ -53,7 +53,7 @@ void MX_TIM1_Init(void)
htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
htim1.Init.Period = 65535;
htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
htim1.Init.RepetitionCounter = 20;
htim1.Init.RepetitionCounter = 0;
htim1.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
if (HAL_TIM_Base_Init(&htim1) != HAL_OK)
{
@@ -268,6 +268,7 @@ void MX_TIM8_Init(void)
/* USER CODE END TIM8_Init 0 */
TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
TIM_SlaveConfigTypeDef sSlaveConfig = {0};
TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
TIM_BreakDeadTimeConfigTypeDef sBreakDeadTimeConfig = {0};
@@ -280,7 +281,7 @@ void MX_TIM8_Init(void)
htim8.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
htim8.Init.Period = 65535;
htim8.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
htim8.Init.RepetitionCounter = 20;
htim8.Init.RepetitionCounter = 0;
htim8.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
if (HAL_TIM_Base_Init(&htim8) != HAL_OK)
{
@@ -299,6 +300,12 @@ void MX_TIM8_Init(void)
{
Error_Handler();
}
sSlaveConfig.SlaveMode = TIM_SLAVEMODE_TRIGGER;
sSlaveConfig.InputTrigger = TIM_TS_ITR0;
if (HAL_TIM_SlaveConfigSynchro(&htim8, &sSlaveConfig) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim8, &sMasterConfig) != HAL_OK)

31
UPP/Core/UPP/angle_control.c
View File

@@ -70,7 +70,7 @@ HAL_StatusTypeDef Angle_PID_Init(Angle_Handle_t *hangle, float kp, float ki, flo
* @param setpoint Уставка куда регулировать
* @param measurement Измеренные регулируемые величины
*/
void Angle_PID(Angle_Handle_t *hangle, float setpoint, float measurement)
void Angle_PID(Angle_Handle_t *hangle, float setpoint, float measurement, float Correction)
{
if(assert_upp(hangle))
return;
@@ -81,15 +81,15 @@ void Angle_PID(Angle_Handle_t *hangle, float setpoint, float measurement)
/* Ошибка регулирования = уставка - измеренное */
float err = hangle->Iref - hangle->Imeas;
/* Ограничение скорости изменения */
extern float dbg_err_limit;
if(err > dbg_err_limit)
{
err = dbg_err_limit;
}
else if (err < -dbg_err_limit)
{
err = -dbg_err_limit;
}
// extern float dbg_err_limit;
// if(err > dbg_err_limit)
// {
// err = dbg_err_limit;
// }
// else if (err < -dbg_err_limit)
// {
// err = -dbg_err_limit;
// }
/* ПИД регулирование */
float open_level = arm_pid_f32(&hangle->pid, err); // 0 - открыть максимально поздно, 1 - открыть макситмально рано
@@ -114,7 +114,7 @@ void Angle_PID(Angle_Handle_t *hangle, float setpoint, float measurement)
float alpha = alpha_rad/PI*hangle->Config.AngleMax; // угол открытия тиристора в о.е. от максимально заданного
/* Выставляем заданный уровень открытия */
Angle_SetAlpha(hangle, alpha);
Angle_SetAlpha(hangle, alpha, Correction);
}
/**
@@ -136,7 +136,7 @@ void Angle_PID_Reset(Angle_Handle_t *hangle)
Filter_Start(&hangle->refFilter);
Filter_Process(&hangle->refFilter, 0);
Angle_SetAlpha(hangle, 1); // максимально закрываем
Angle_SetAlpha(hangle, 1, 30); // максимально закрываем
Angle_Reset(hangle, UPP_PHASE_A);
Angle_Reset(hangle, UPP_PHASE_B);
@@ -147,12 +147,13 @@ void Angle_PID_Reset(Angle_Handle_t *hangle)
/**
* @brief Выставление степени открытия тиристоров.
* @param hangle Указатель на таймер
* @param Alpha Угол открытия тиристора в о.е. от 180 градусов:
* @param Alpha Угол открытия тиристора в о.е. от 180 градусов:
- 0 - максимально закрыт,
- 1 - максимально открыт
* @param Коррекция угла в градусах
* @return HAL Status.
*/
HAL_StatusTypeDef Angle_SetAlpha(Angle_Handle_t *hangle, float Alpha)
HAL_StatusTypeDef Angle_SetAlpha(Angle_Handle_t *hangle, float Alpha, float Correction)
{
if(assert_upp(hangle))
return HAL_ERROR;
@@ -165,7 +166,7 @@ HAL_StatusTypeDef Angle_SetAlpha(Angle_Handle_t *hangle, float Alpha)
Alpha = hangle->Config.AngleMin;
// сколько надо выжидать исходя из заданного угла
hangle->alpha_real = Alpha + (30.0/180.0); // 30 градусов - сдвиг между линейными и фазными напряжениями
hangle->alpha_real = Alpha + (Correction/180.0);
hangle->alpha = Alpha;

4
UPP/Core/UPP/angle_control.h
View File

@@ -53,9 +53,9 @@ HAL_StatusTypeDef Angle_PID_Init(Angle_Handle_t *hangle, float kp, float ki, flo
// ====== УПРАВЛЕНИЕ ==========
/* Управление углом через ПИД регулятор */
void Angle_PID(Angle_Handle_t *hangle, float setpoint, float measurement);
void Angle_PID(Angle_Handle_t *hangle, float setpoint, float measurement, float Correction);
/* Выставление текущего угла открытия тиристоров. */
HAL_StatusTypeDef Angle_SetAlpha(Angle_Handle_t *hangle, float Angle);
HAL_StatusTypeDef Angle_SetAlpha(Angle_Handle_t *hangle, float Angle, float Correction);
/* Установка угла открытия в таймер. */
HAL_StatusTypeDef Angle_Start(Angle_Handle_t *hangle, UPP_Phase_t Phase, float PeriodMs);

9
UPP/Core/UPP/upp_main.c
View File

@@ -182,9 +182,14 @@ int UPP_While(void)
// если пришла команда на остановку
if (!upp.call->go)
upp.workmode = UPP_Init;
// Коррекция для отсчета угла открытия
// 30 градусов - сдвиг между линейными и фазными напряжениями
// 30 градусов - фазовое смщеение эксп. фильтра АЦП для сглаживания напряжений
float Correction = 30 + 0;
// Регулирование тиристоров
Angle_PID(&upp.hangle, u2f(PARAM_PUI.Iref,100), upp.pm.measured.final.Iamp);
Angle_PID(&upp.hangle, u2f(PARAM_PUI.Iref,100), upp.pm.measured.final.Iamp, Correction);
// если слишком долгий запуск
if((local_time() - upp.StartTick) > (upp.PUI.params->Tdelay*1000))

18
UPP/Core/UPP/upp_params.c
View File

@@ -141,15 +141,15 @@ void UPP_Params_ControlInternal(void)
{
alpha_update = 1;
}
if(__CheckParamF(&angle_pid_kp, PARAM_INTERNAL.angle.PID_Kp, 10000))
if(__CheckParamF(&angle_pid_kp, PARAM_INTERNAL.angle.PID_Kp, 65535))
{
alpha_update = 1;
}
if(__CheckParamF(&angle_pid_ki, PARAM_INTERNAL.angle.PID_Ki, 10000))
if(__CheckParamF(&angle_pid_ki, PARAM_INTERNAL.angle.PID_Ki, 65535))
{
alpha_update = 1;
}
if(__CheckParamF(&angle_pid_kd, PARAM_INTERNAL.angle.PID_Kd, 10000))
if(__CheckParamF(&angle_pid_kd, PARAM_INTERNAL.angle.PID_Kd, 65535))
{
alpha_update = 1;
}
@@ -279,9 +279,9 @@ HAL_StatusTypeDef UPP_Params_Init(void)
/*====== ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ МОДУЛЯ angle_control ======*/
// Инициализация ПИД
if(Angle_PID_Init(&upp.hangle,
u2f(PARAM_INTERNAL.angle.PID_Kp, 10000),
u2f(PARAM_INTERNAL.angle.PID_Ki, 10000),
u2f(PARAM_INTERNAL.angle.PID_Kd, 10000),
u2f(PARAM_INTERNAL.angle.PID_Kp, 65535),
u2f(PARAM_INTERNAL.angle.PID_Ki, 65535),
u2f(PARAM_INTERNAL.angle.PID_Kd, 65535),
PUI_Tnt_CalcAlpha(u2f(PARAM_PUI.Tnt, 1000), PM_SLOW_PERIOD_US)) != HAL_OK)
return HAL_ERROR;
@@ -456,9 +456,9 @@ void UPP_Params_SetDefault(int pui_default, int internal_default)
PARAM_INTERNAL.zc.DebouneCouner = ZERO_CROSS_DEBOUNCE_CNT_DEFAULT;
PARAM_INTERNAL.angle.PID_Kp = ANGLE_PID_KP_COEF_DEFAULT*10000;
PARAM_INTERNAL.angle.PID_Ki = ANGLE_PID_KI_COEF_DEFAULT*10000;
PARAM_INTERNAL.angle.PID_Kd = ANGLE_PID_KD_COEF_DEFAULT*10000;
PARAM_INTERNAL.angle.PID_Kp = ANGLE_PID_KP_COEF_DEFAULT*65535;
PARAM_INTERNAL.angle.PID_Ki = ANGLE_PID_KI_COEF_DEFAULT*65535;
PARAM_INTERNAL.angle.PID_Kd = ANGLE_PID_KD_COEF_DEFAULT*65535;
PARAM_INTERNAL.angle.Angle_Max = ANGLE_MAX_PERCENT_DEFAULT*65535;
PARAM_INTERNAL.angle.Angle_Min = ANGLE_MIN_PERCENT_DEFAULT*65535;
PARAM_INTERNAL.angle.PulseLengthReserve = ANGLE_PULSE_LENGTH_RESERVE_PERCENT_DEFAULT*100;

20
UPP/UPP.ioc
View File

@@ -136,14 +136,16 @@ Mcu.Pin61=VP_TIM2_VS_no_output2
Mcu.Pin62=VP_TIM2_VS_no_output3
Mcu.Pin63=VP_TIM3_VS_ClockSourceINT
Mcu.Pin64=VP_TIM5_VS_ClockSourceINT
Mcu.Pin65=VP_TIM8_VS_ClockSourceINT
Mcu.Pin66=VP_TIM8_VS_OPM
Mcu.Pin67=VP_TIM11_VS_ClockSourceINT
Mcu.Pin68=VP_TIM12_VS_ClockSourceINT
Mcu.Pin65=VP_TIM8_VS_ControllerModeTrigger
Mcu.Pin66=VP_TIM8_VS_ClockSourceINT
Mcu.Pin67=VP_TIM8_VS_ClockSourceITR
Mcu.Pin68=VP_TIM8_VS_OPM
Mcu.Pin69=VP_TIM11_VS_ClockSourceINT
Mcu.Pin7=PC15/OSC32_OUT
Mcu.Pin70=VP_TIM12_VS_ClockSourceINT
Mcu.Pin8=PF6
Mcu.Pin9=PF7
Mcu.PinsNb=69
Mcu.PinsNb=71
Mcu.ThirdPartyNb=0
Mcu.UserConstants=angletim,htim2;mb_huart,huart3;mbdbg_htim,htim11;PWM_CHANNEL_1,TIM_CHANNEL_1;PWM_CHANNEL_2,TIM_CHANNEL_2;PWM_CHANNEL_3,TIM_CHANNEL_3;PWM_CHANNEL_4,TIM_CHANNEL_4;mem_hspi,hspi3;ANGLE_CHANNEL_2,TIM_CHANNEL_2;ANGLE_CHANNEL_3,TIM_CHANNEL_3;ANGLE_CHANNEL_1,TIM_CHANNEL_1;PWM_CHANNEL_5,TIM_CHANNEL_3;PWM_CHANNEL_6,TIM_CHANNEL_4;mb_htim,htim12;adc_tim,htim3;usTick,ustim.Instance->CNT;hpwm2,htim8;mb_dbg_huart,huart6;ustim,htim5;hpwm1,htim1
Mcu.UserName=STM32F427ZGTx
@@ -474,7 +476,7 @@ TIM1.Channel-PWM\ Generation3\ CH3=TIM_CHANNEL_3
TIM1.Channel-PWM\ Generation4\ CH4=TIM_CHANNEL_4
TIM1.IPParameters=Prescaler,Channel-PWM Generation1 CH1,Channel-PWM Generation2 CH2,Channel-PWM Generation4 CH4,Channel-PWM Generation3 CH3,TIM_MasterOutputTrigger,RepetitionCounter
TIM1.Prescaler=0
TIM1.RepetitionCounter=20
TIM1.RepetitionCounter=0
TIM1.TIM_MasterOutputTrigger=TIM_TRGO_UPDATE
TIM11.IPParameters=Prescaler
TIM11.Prescaler=180-1
@@ -498,7 +500,7 @@ TIM8.IPParameters=Prescaler,Period,TIM_MasterSlaveMode,TIM_MasterOutputTrigger,C
TIM8.OC4Preload_PWM=ENABLE
TIM8.Period=65535
TIM8.Prescaler=0
TIM8.RepetitionCounter=20
TIM8.RepetitionCounter=0
TIM8.TIM_MasterOutputTrigger=TIM_TRGO_RESET
TIM8.TIM_MasterSlaveMode=TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE
USART3.IPParameters=VirtualMode
@@ -535,6 +537,10 @@ VP_TIM5_VS_ClockSourceINT.Mode=Internal
VP_TIM5_VS_ClockSourceINT.Signal=TIM5_VS_ClockSourceINT
VP_TIM8_VS_ClockSourceINT.Mode=Internal
VP_TIM8_VS_ClockSourceINT.Signal=TIM8_VS_ClockSourceINT
VP_TIM8_VS_ClockSourceITR.Mode=TriggerSource_ITR0
VP_TIM8_VS_ClockSourceITR.Signal=TIM8_VS_ClockSourceITR
VP_TIM8_VS_ControllerModeTrigger.Mode=Trigger Mode
VP_TIM8_VS_ControllerModeTrigger.Signal=TIM8_VS_ControllerModeTrigger
VP_TIM8_VS_OPM.Mode=OPM_bit
VP_TIM8_VS_OPM.Signal=TIM8_VS_OPM
board=custom

179
Информация для программиста (УПП СП СЭД)/CALC/calc_biquad.m
View File

@@ -2,10 +2,11 @@
clear all; close all; clc;
%% Параметры моделирования
Fs = 100000; % Частота дискретизации [Гц]
Fs = 1/25e-6; % Частота дискретизации [Гц]
T = 0.5; % Время моделирования [с]
t = 0:1/Fs:T-1/Fs; % Временной вектор
N = length(t); % Количество отсчетов
Fsrez = 50;
%% Уровни шума для разных каналов
noise_levels.voltage = 0.2; % 2% шума для напряжений
@@ -17,28 +18,28 @@ fprintf('=== АВТОМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТО
% 1. Полосовой фильтр 45-55 Гц для напряжений
% [b_bpf, a_bpf, coeffs_bpf] = BiquadFilterDesigner.bpf(20, 10, Fs);
[b_bpf, a_bpf, coeffs_bpf] = BiquadFilterDesigner.lpf(100, Fs);
[b_bpf, a_bpf, coeffs_bpf] = BiquadFilterDesigner.lpf(Fsrez, Fs);
fprintf('1. Полосовой фильтр 45-55 Гц:\n');
BiquadFilterDesigner.generate_c_code(coeffs_bpf, 'voltage_bpf');
% 2. ФНЧ 100 Гц для токов
[b_lpf_current, a_lpf_current, coeffs_lpf_current] = BiquadFilterDesigner.lpf(100, Fs);
[b_lpf_current, a_lpf_current, coeffs_lpf_current] = BiquadFilterDesigner.lpf(Fsrez, Fs);
fprintf('2. ФНЧ 100 Гц (токи):\n');
BiquadFilterDesigner.generate_c_code(coeffs_lpf_current, 'current_lpf');
% 3. ФНЧ 10 Гц для температур
[b_lpf_temp, a_lpf_temp, coeffs_lpf_temp] = BiquadFilterDesigner.lpf(10, Fs);
fprintf('3. ФНЧ 10 Гц (температуры):\n');
BiquadFilterDesigner.generate_c_code(coeffs_lpf_temp, 'temperature_lpf');
%
% % 3. ФНЧ 10 Гц для температур
% [b_lpf_temp, a_lpf_temp, coeffs_lpf_temp] = BiquadFilterDesigner.lpf(10, Fs);
% fprintf('3. ФНЧ 10 Гц (температуры):\n');
% BiquadFilterDesigner.generate_c_code(coeffs_lpf_temp, 'temperature_lpf');
% Вывод коэффициентов в консоль
fprintf('\n=== РАСЧЕТНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ ===\n');
fprintf('Напряжение (BPF 45-55 Гц): b = [%.6f, %.6f, %.6f], a = [1, %.6f, %.6f]\n', ...
b_bpf, a_bpf(2), a_bpf(3));
fprintf('Ток (LPF 100 Гц): b = [%.6f, %.6f, %.6f], a = [1, %.6f, %.6f]\n', ...
b_lpf_current, a_lpf_current(2), a_lpf_current(3));
fprintf('Температура (LPF 10 Гц): b = [%.6f, %.6f, %.6f], a = [1, %.6f, %.6f]\n\n', ...
b_lpf_temp, a_lpf_temp(2), a_lpf_temp(3));
% fprintf('Ток (LPF 100 Гц): b = [%.6f, %.6f, %.6f], a = [1, %.6f, %.6f]\n', ...
% b_lpf_current, a_lpf_current(2), a_lpf_current(3));
% fprintf('Температура (LPF 10 Гц): b = [%.6f, %.6f, %.6f], a = [1, %.6f, %.6f]\n\n', ...
% b_lpf_temp, a_lpf_temp(2), a_lpf_temp(3));
%% Генерация тестовых сигналов
@@ -53,25 +54,25 @@ f_current = 50;
current_clean = 1 * sin(2*pi*f_current*t); %.* ...
%(1 + 0.2 * sin(2*pi*2*t)); % амплитудная модуляция 2 Гц
% 3. Температура (медленно меняющийся сигнал)
temperature_clean = 25 + 2 * sin(2*pi*0.1*t) + ... % медленные колебания 0.1 Гц
0.5 * sin(2*pi*1*t); % быстрые колебания 1 Гц
% % 3. Температура (медленно меняющийся сигнал)
% temperature_clean = 25 + 2 * sin(2*pi*0.1*t) + ... % медленные колебания 0.1 Гц
% 0.5 * sin(2*pi*1*t); % быстрые колебания 1 Гц
%% Добавление шума
voltage_noisy = voltage_clean + noise_levels.voltage * randn(size(t));
current_noisy = current_clean + noise_levels.current * randn(size(t));
temperature_noisy = temperature_clean + noise_levels.temperature * randn(size(t));
% temperature_noisy = temperature_clean + noise_levels.temperature * randn(size(t));
%% Фильтрация сигналов
voltage_filtered = filter(b_bpf, a_bpf, voltage_noisy);
current_filtered = filter(b_lpf_current, a_lpf_current, current_noisy);
temperature_filtered = filter(b_lpf_temp, a_lpf_temp, temperature_noisy);
% temperature_filtered = filter(b_lpf_temp, a_lpf_temp, temperature_noisy);
%% НОРМАЛИЗАЦИЯ УСИЛЕНИЯ (важно для правильного SNR)
% Получаем АЧХ для нормализации
[h_bpf, f_bpf] = freqz(b_bpf, a_bpf, 1024, Fs);
[h_lpf_curr, f_lpf_curr] = freqz(b_lpf_current, a_lpf_current, 1024, Fs);
[h_lpf_temp, f_lpf_temp] = freqz(b_lpf_temp, a_lpf_temp, 1024, Fs);
% [h_lpf_temp, f_lpf_temp] = freqz(b_lpf_temp, a_lpf_temp, 1024, Fs);
% Нормализация полосового фильтра на центральной частоте
[~, idx_50hz] = min(abs(f_bpf - 50));
@@ -85,11 +86,11 @@ gain_lpf_current = sum(b_lpf_current) / (1 + sum(a_lpf_current(2:end)));
if gain_lpf_current > 0
current_filtered = current_filtered / gain_lpf_current;
end
gain_lpf_temp = sum(b_lpf_temp) / (1 + sum(a_lpf_temp(2:end)));
if gain_lpf_temp > 0
temperature_filtered = temperature_filtered / gain_lpf_temp;
end
%
% gain_lpf_temp = sum(b_lpf_temp) / (1 + sum(a_lpf_temp(2:end)));
% if gain_lpf_temp > 0
% temperature_filtered = temperature_filtered / gain_lpf_temp;
% end
%% ОКНО 1: НАПРЯЖЕНИЕ
figure('Name', 'Анализ напряжения');
@@ -213,68 +214,68 @@ text(0.1, 0.4, sprintf('Улучшение: %.1f дБ', improvement_current), 'F
text(0.1, 0.2, sprintf('Задержка 50 Гц: %.1f мс', gd_lpf_curr(idx_50hz_curr)/Fs*1000), 'FontSize', 12);
title('Статистика фильтрации тока');
axis off;
%% ОКНО 3: ТЕМПЕРАТУРА
figure('Name', 'Анализ температуры');
% Временные характеристики
subplot(2,3,1);
plot(t, temperature_noisy, 'b', 'LineWidth', 1); hold on;
plot(t, temperature_filtered, 'r', 'LineWidth', 2);
plot(t, temperature_clean, 'g--', 'LineWidth', 1);
title('Температура: временная область');
legend('С шумом', 'Фильтрованный', 'Идеальный', 'Location', 'best');
xlabel('Время [с]'); ylabel('Температура [°C]');
grid on;
% АЧХ фильтра
subplot(2,3,2);
plot(f_lpf_temp, 20*log10(abs(h_lpf_temp)), 'LineWidth', 2);
title('АЧХ: ФНЧ 10 Гц');
xlabel('Частота [Гц]'); ylabel('Усиление [дБ]');
grid on; xlim([0, 20]);
% Спектр фильтрованного сигнала
subplot(2,3,3);
[P_temp, f_temp] = pwelch(temperature_filtered, [], [], 1024, Fs);
plot(f_temp, 10*log10(P_temp), 'LineWidth', 2);
title('Спектр фильтрованной температуры');
xlabel('Частота [Гц]'); ylabel('Мощность [дБ]');
grid on; xlim([0, 10]);
% Групповая задержка
subplot(2,3,4);
[gd_lpf_temp, f_gd_temp] = grpdelay(b_lpf_temp, a_lpf_temp, 1024, Fs);
plot(f_gd_temp, gd_lpf_temp/Fs*1000, 'LineWidth', 2);
title('Групповая задержка фильтра');
xlabel('Частота [Гц]'); ylabel('Задержка [мс]');
grid on; xlim([0, 20]);
% Детальный вид (последне 0.1 секунды)
idx_end_temp = max(1, length(t) - 0.1*Fs + 1):length(t); % последние 100 мс
subplot(2,3,5);
plot(t(idx_end_temp), temperature_noisy(idx_end_temp), 'b', 'LineWidth', 2); hold on;
plot(t(idx_end_temp), temperature_filtered(idx_end_temp), 'r', 'LineWidth', 2);
plot(t(idx_end_temp), temperature_clean(idx_end_temp), 'g--', 'LineWidth', 2);
title('Температура: УВЕЛИЧЕННЫЙ ВИД (900-1000 мс)');
legend('С шумом', 'Фильтрованный', 'Идеальный', 'Location', 'best');
xlabel('Время [с]'); ylabel('Температура [°C]');
grid on;
xlim([t(idx_end_temp(1)) t(idx_end_temp(end))]);
% Статистика
subplot(2,3,6);
snr_temp_in = snr(temperature_clean, temperature_noisy - temperature_clean);
snr_temp_out = snr(temperature_clean, temperature_filtered - temperature_clean);
improvement_temp = snr_temp_out - snr_temp_in;
[~, idx_1hz] = min(abs(f_gd_temp - 1));
text(0.1, 0.8, sprintf('SNR вход: %.1f дБ', snr_temp_in), 'FontSize', 12);
text(0.1, 0.6, sprintf('SNR выход: %.1f дБ', snr_temp_out), 'FontSize', 12);
text(0.1, 0.4, sprintf('Улучшение: %.1f дБ', improvement_temp), 'FontSize', 12);
text(0.1, 0.2, sprintf('Задержка 1 Гц: %.1f мс', gd_lpf_temp(idx_1hz)/Fs*1000), 'FontSize', 12);
title('Статистика фильтрации температуры');
axis off;
%
% %% ОКНО 3: ТЕМПЕРАТУРА
% figure('Name', 'Анализ температуры');
%
% % Временные характеристики
% subplot(2,3,1);
% plot(t, temperature_noisy, 'b', 'LineWidth', 1); hold on;
% plot(t, temperature_filtered, 'r', 'LineWidth', 2);
% plot(t, temperature_clean, 'g--', 'LineWidth', 1);
% title('Температура: временная область');
% legend('С шумом', 'Фильтрованный', 'Идеальный', 'Location', 'best');
% xlabel('Время [с]'); ylabel('Температура [°C]');
% grid on;
%
% % АЧХ фильтра
% subplot(2,3,2);
% plot(f_lpf_temp, 20*log10(abs(h_lpf_temp)), 'LineWidth', 2);
% title('АЧХ: ФНЧ 10 Гц');
% xlabel('Частота [Гц]'); ylabel('Усиление [дБ]');
% grid on; xlim([0, 20]);
%
% % Спектр фильтрованного сигнала
% subplot(2,3,3);
% [P_temp, f_temp] = pwelch(temperature_filtered, [], [], 1024, Fs);
% plot(f_temp, 10*log10(P_temp), 'LineWidth', 2);
% title('Спектр фильтрованной температуры');
% xlabel('Частота [Гц]'); ylabel('Мощность [дБ]');
% grid on; xlim([0, 10]);
%
% % Групповая задержка
% subplot(2,3,4);
% [gd_lpf_temp, f_gd_temp] = grpdelay(b_lpf_temp, a_lpf_temp, 1024, Fs);
% plot(f_gd_temp, gd_lpf_temp/Fs*1000, 'LineWidth', 2);
% title('Групповая задержка фильтра');
% xlabel('Частота [Гц]'); ylabel('Задержка [мс]');
% grid on; xlim([0, 20]);
%
% % Детальный вид (последне 0.1 секунды)
% idx_end_temp = max(1, length(t) - 0.1*Fs + 1):length(t); % последние 100 мс
% subplot(2,3,5);
% plot(t(idx_end_temp), temperature_noisy(idx_end_temp), 'b', 'LineWidth', 2); hold on;
% plot(t(idx_end_temp), temperature_filtered(idx_end_temp), 'r', 'LineWidth', 2);
% plot(t(idx_end_temp), temperature_clean(idx_end_temp), 'g--', 'LineWidth', 2);
% title('Температура: УВЕЛИЧЕННЫЙ ВИД (900-1000 мс)');
% legend('С шумом', 'Фильтрованный', 'Идеальный', 'Location', 'best');
% xlabel('Время [с]'); ylabel('Температура [°C]');
% grid on;
% xlim([t(idx_end_temp(1)) t(idx_end_temp(end))]);
%
% % Статистика
% subplot(2,3,6);
% snr_temp_in = snr(temperature_clean, temperature_noisy - temperature_clean);
% snr_temp_out = snr(temperature_clean, temperature_filtered - temperature_clean);
% improvement_temp = snr_temp_out - snr_temp_in;
%
% [~, idx_1hz] = min(abs(f_gd_temp - 1));
% text(0.1, 0.8, sprintf('SNR вход: %.1f дБ', snr_temp_in), 'FontSize', 12);
% text(0.1, 0.6, sprintf('SNR выход: %.1f дБ', snr_temp_out), 'FontSize', 12);
% text(0.1, 0.4, sprintf('Улучшение: %.1f дБ', improvement_temp), 'FontSize', 12);
% text(0.1, 0.2, sprintf('Задержка 1 Гц: %.1f мс', gd_lpf_temp(idx_1hz)/Fs*1000), 'FontSize', 12);
% title('Статистика фильтрации температуры');
% axis off;
%% Вывод результатов в командное окно
fprintf('\n=== ИТОГИ ФИЛЬТРАЦИИ С АВТОРАСЧЕТОМ КОЭФФИЦИЕНТОВ ===\n\n');
@@ -288,7 +289,7 @@ fprintf(' SNR вход: %.1f дБ, выход: %.1f дБ, улучшение: %
snr_current_in, snr_current_out, improvement_current);
fprintf(' Задержка на 50 Гц: %.1f мс\n\n', gd_lpf_curr(idx_50hz_curr)/Fs*1000);
fprintf('ТЕМПЕРАТУРА (ФНЧ 10 Гц):\n');
fprintf(' SNR вход: %.1f дБ, выход: %.1f дБ, улучшение: %.1f дБ\n', ...
snr_temp_in, snr_temp_out, improvement_temp);
fprintf(' Задержка на 1 Гц: %.1f мс\n\n', gd_lpf_temp(idx_1hz)/Fs*1000);
% fprintf('ТЕМПЕРАТУРА (ФНЧ 10 Гц):\n');
% fprintf(' SNR вход: %.1f дБ, выход: %.1f дБ, улучшение: %.1f дБ\n', ...
% snr_temp_in, snr_temp_out, improvement_temp);
% fprintf(' Задержка на 1 Гц: %.1f мс\n\n', gd_lpf_temp(idx_1hz)/Fs*1000);

230
Информация для программиста (УПП СП СЭД)/CALC/calc_filter.m Normal file
View File

@@ -0,0 +1,230 @@
%% ===== РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТОВ БИКВАДРАТНОГО ФИЛЬТРА 50 Гц =====
% Запуск: Ctrl+S (сохранить), потом F5 (запустить)
clear all; close all; clc;
%% 1. ПАРАМЕТРЫ (МЕНЯТЬ ЗДЕСЬ)
fs = 1/25e-6; % Частота дискретизации (Гц)
fc = 100; % Частота среза 50 Гц
Q = 0.707; % Добротность (0.707 = Баттерворт)
filter_type = 'lpf'; % 'lpf', 'hpf', 'bpf', 'notch'
test_freq = 55;
%% 2. РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТОВ
w0 = 2 * pi * fc / fs;
alpha = sin(w0) / (2 * Q);
cos_w0 = cos(w0);
switch filter_type
case 'lpf' % ФНЧ
b0 = (1 - cos_w0) / 2;
b1 = 1 - cos_w0;
b2 = b0;
a0 = 1 + alpha;
a1 = -2 * cos_w0;
a2 = 1 - alpha;
case 'hpf' % ФВЧ
b0 = (1 + cos_w0) / 2;
b1 = -(1 + cos_w0);
b2 = b0;
a0 = 1 + alpha;
a1 = -2 * cos_w0;
a2 = 1 - alpha;
case 'bpf' % Полосовой
b0 = alpha;
b1 = 0;
b2 = -alpha;
a0 = 1 + alpha;
a1 = -2 * cos_w0;
a2 = 1 - alpha;
case 'notch' % Режекторный (50 Гц)
b0 = 1;
b1 = -2 * cos_w0;
b2 = 1;
a0 = 1 + alpha;
a1 = -2 * cos_w0;
a2 = 1 - alpha;
end
% Нормализация
b = [b0, b1, b2] / a0;
a = [1, a1/a0, a2/a0];
% Проверка полюсов
poles = roots([1, a(2), a(3)]);
if any(abs(poles) >= 1)
error('Фильтр НЕУСТОЙЧИВ! Полюса: %s', mat2str(poles));
end
%% 3. ВЫВОД РЕЗУЛЬТАТОВ
fprintf('\n══════════════════════════════════════════════════\n');
fprintf('ПАРАМЕТРЫ ФИЛЬТРА:\n');
fprintf('Тип: %s\n', upper(filter_type));
fprintf('Частота среза: %.1f Гц\n', fc);
fprintf('Частота дискретизации: %.0f Гц\n', fs);
fprintf('Добротность Q: %.3f\n', Q);
fprintf('══════════════════════════════════════════════════\n');
fprintf('\nКОЭФФИЦИЕНТЫ ДЛЯ CMSIS-DSP:\n');
fprintf('float32_t coeffs[5] = {\n');
fprintf(' %ff, // b0\n', b(1));
fprintf(' %ff, // b1\n', b(2));
fprintf(' %ff, // b2\n', b(3));
fprintf(' %ff, // a1\n', a(2));
fprintf(' %ff // a2\n', a(3));
fprintf('};\n');
fprintf('\nФОРМАТ ДЛЯ Biquad_InitDirect:\n');
fprintf('Biquad_InitDirect(&filter, %.6ff, %.6ff, %.6ff, %.6ff, %.6ff);\n', ...
b(1), b(2), b(3), a(2), a(3));
%% 4. ПРОВЕРКА ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
[h, f] = freqz(b, a, 2048, fs);
figure();
% АЧХ
subplot(1, 2, 1);
plot(f, 20*log10(abs(h)), 'LineWidth', 2);
grid on; hold on;
xline(fc, '--r', 'Частота среза', 'LineWidth', 1.5);
xlim([0, fs/2]);
ylim([-60, 5]);
xlabel('Частота (Гц)');
ylabel('Усиление (дБ)');
title(['АЧХ: ' upper(filter_type) ' фильтр ' num2str(fc) ' Гц']);
% ФЧХ
subplot(1, 2, 2);
plot(f, angle(h)*180/pi, 'LineWidth', 2);
grid on; hold on;
xline(fc, '--r', 'Частота среза', 'LineWidth', 1.5);
xlim([0, fs/2]);
xlabel('Частота (Гц)');
ylabel('Фазовый сдвиг (градусы)');
title(['ФЧХ: ' upper(filter_type) ' фильтр ' num2str(fc) ' Гц']);
%% 4b. ГРАФИК ЗАДЕРЖКИ (40-60 Гц)
figure();
% Рассчитываем на нужном диапазоне частот
f_range = 40:0.1:60; % Частоты с шагом 0.1 Гц
h_range = freqz(b, a, f_range, fs);
% Групповая задержка (численная производная)
phase_unwrapped = unwrap(angle(h_range));
w_range = 2*pi*f_range/fs;
group_delay = -gradient(phase_unwrapped) ./ gradient(w_range);
% Фазовая задержка
phase_delay = -angle(h_range) ./ w_range;
% График 1: Групповая задержка
subplot(1, 2, 1);
plot(f_range, group_delay * 1000, 'LineWidth', 3);
grid on; hold on;
xline(test_freq, '--r', '50 Гц', 'LineWidth', 2, 'FontSize', 12);
xlim([40, 60]);
ylim([0, max(group_delay*1000)*1.1]);
xlabel('Частота (Гц)', 'FontSize', 12);
ylabel('Групповая задержка (мс)', 'FontSize', 12);
title(['Групповая задержка: ' upper(filter_type) ' фильтр'], 'FontSize', 14);
% Значение на 50 Гц
idx_50 = find(f_range >= test_freq, 1);
if ~isempty(idx_50)
delay_50hz = group_delay(idx_50) * 1000;
plot(test_freq, delay_50hz, 'ro', 'MarkerSize', 15, 'LineWidth', 3);
text(test_freq + 0.5, delay_50hz*1.05, sprintf('%.2f мс', delay_50hz), ...
'FontSize', 14, 'FontWeight', 'bold', 'BackgroundColor', 'white');
end
% График 2: Фазовая задержка
subplot(1, 2, 2);
plot(f_range, phase_delay * 1000, 'LineWidth', 3, 'Color', [0, 0.5, 0]);
grid on; hold on;
xline(test_freq, '--r', '50 Гц', 'LineWidth', 2, 'FontSize', 12);
xlim([40, 60]);
xlabel('Частота (Гц)', 'FontSize', 12);
ylabel('Фазовая задержка (мс)', 'FontSize', 12);
title(['Фазовая задержка: ' upper(filter_type) ' фильтр'], 'FontSize', 14);
% Значение на 50 Гц
if ~isempty(idx_50)
phase_delay_50hz = phase_delay(idx_50) * 1000;
plot(test_freq, phase_delay_50hz, 'ro', 'MarkerSize', 15, 'LineWidth', 3);
text(test_freq + 0.5, phase_delay_50hz*1.05, sprintf('%.2f мс', phase_delay_50hz), ...
'FontSize', 14, 'FontWeight', 'bold', 'BackgroundColor', 'white');
end
%% 4c. ГРАФИК УСИЛЕНИЯ (40-60 Гц)
figure();
% Усиление в дБ
gain_db = 20*log10(abs(h_range));
plot(f_range, gain_db, 'LineWidth', 3, 'Color', [0.8, 0, 0]);
grid on; hold on;
xline(test_freq, '--r', '50 Гц', 'LineWidth', 2, 'FontSize', 12);
xlim([40, 60]);
ylim([min(gain_db)-1, max(gain_db)+1]);
xlabel('Частота (Гц)', 'FontSize', 12);
ylabel('Усиление (дБ)', 'FontSize', 12);
title(['Усиление: ' upper(filter_type) ' фильтр (40-60 Гц)'], 'FontSize', 14);
% Значение на 50 Гц
if ~isempty(idx_50)
gain_50hz = gain_db(idx_50);
plot(test_freq, gain_50hz, 'ro', 'MarkerSize', 15, 'LineWidth', 3);
text(test_freq +0.5, gain_50hz, sprintf('%.2f дБ', gain_50hz), ...
'FontSize', 14, 'FontWeight', 'bold', 'BackgroundColor', 'white');
end
%% 5. ТЕСТОВЫЙ СИГНАЛ
t = 0:1/fs:0.2; % 200 мс
f_test = test_freq; % Тест на 50 Гц
signal = sin(2*pi*f_test*t);
% Фильтрация
filtered = filter(b, a, signal);
figure();
subplot(2, 1, 1);
plot(t, signal, 'b', 'LineWidth', 1.5);
hold on; grid on;
plot(t, filtered, 'r', 'LineWidth', 2);
xlabel('Время (с)');
ylabel('Амплитуда');
legend('Исходный', 'После фильтра', 'Location', 'best');
title(['Тест фильтра: ' num2str(f_test) ' Гц']);
% Спектр
subplot(2, 1, 2);
[P1, f1] = pwelch(signal, [], [], [], fs);
[P2, f2] = pwelch(filtered, [], [], [], fs);
plot(f1, 10*log10(P1), 'b', 'LineWidth', 1.5);
hold on; grid on;
plot(f2, 10*log10(P2), 'r', 'LineWidth', 2);
xlim([0, 200]);
xlabel('Частота (Гц)');
ylabel('Мощность (дБ)');
legend('Исходный', 'После фильтра', 'Location', 'best');
title('Спектр сигнала');
fprintf('\n══════════════════════════════════════════════════\n');
fprintf('ЗНАЧЕНИЯ НА %d Гц:\n', f_test);
if ~isempty(idx_50)
fprintf('Групповая задержка: %.2f мс\n', delay_50hz);
fprintf('Фазовая задержка: %.2f мс\n', phase_delay_50hz);
fprintf('Усиление: %.2f дБ (%.3f в линейном масштабе)\n', ...
gain_50hz, abs(h_range(idx_50)));
else
fprintf('Не удалось рассчитать значения на 50 Гц\n');
end
fprintf('══════════════════════════════════════════════════\n');

199
Информация для программиста (УПП СП СЭД)/CALC/test_filt.m Normal file
View File

@@ -0,0 +1,199 @@
%% МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛОСОВОГО ФИЛЬТРА С ДИФФЕРЕНЦИАТОРОМ
clear all; close all; clc;
%% 1. ПАРАМЕТРЫ ФИЛЬТРА (подставь свои значения)
b0 = 0.000392540911;
b1 = 0.0;
b2 = -0.000392540911;
a1 = -1.99915338;
a2 = 0.999214947;
% Или рассчитай новые:
center_freq = 50; % Центральная частота (Гц)
sample_freq = 40000; % Частота дискретизации (Гц)
bandwidth = 5; % Ширина полосы (Гц)
% %% 2. РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТОВ (если нужно)
% if 1 % Поставь 0 если используешь готовые коэффициенты выше
% % Отношение частот
% fc_ratio = center_freq / sample_freq;
% bandwidth_ratio = bandwidth / center_freq;
%
% % Расчет коэффициентов полосового фильтра
% w0 = 2 * pi * fc_ratio;
% Q = 1 / bandwidth_ratio;
% alpha = sin(w0) / (2 * Q);
% cos_w0 = cos(w0);
%
% % Коэффициенты биквадратного полосового фильтра
% b0_bp = alpha;
% b1_bp = 0;
% b2_bp = -alpha;
% a0_bp = 1 + alpha;
% a1_bp = -2 * cos_w0;
% a2_bp = 1 - alpha;
%
% % Нормализация (a0 = 1)
% b0 = b0_bp / a0_bp;
% b1 = b1_bp / a0_bp;
% b2 = b2_bp / a0_bp;
% a1 = a1_bp / a0_bp;
% a2 = a2_bp / a0_bp;
% end
fprintf('Коэффициенты фильтра:\n');
fprintf('b0 = %.6f\n', b0);
fprintf('b1 = %.6f\n', b1);
fprintf('b2 = %.6f\n', b2);
fprintf('a1 = %.6f\n', a1);
fprintf('a2 = %.6f\n', a2);
%% 3. ПРОВЕРКА УСТОЙЧИВОСТИ
poles = roots([1, a1, a2]);
fprintf('\nПолюса фильтра:\n');
for i = 1:length(poles)
fprintf(' pole%d = %.6f %+.6fj (|pole| = %.6f)\n', ...
i, real(poles(i)), imag(poles(i)), abs(poles(i)));
end
if any(abs(poles) >= 1)
fprintf('⚠️ ВНИМАНИЕ: Фильтр НЕУСТОЙЧИВ!\n');
else
fprintf('✅ Фильтр устойчив\n');
end
%% 5. ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛНОГО ФИЛЬТРА (с дифференциатором)
% Дифференциатор: H_diff(z) = 1 - z^-1
b_diff = [1, -1];
a_diff = 1;
% % Каскадное соединение: дифференциатор + полосовой фильтр
% b_total = conv(b_diff, b_bp); % Перемножение полиномов
% a_total = conv(a_diff, a_bp);
% полосовой фильтр
b_total = [b0, b1, b2];
a_total = [1, a1, a2];
[h_total, f_total] = freqz(b_total, a_total, 2048, sample_freq);
figure();
subplot(1,2,1);
plot(f_total, 20*log10(abs(h_total)), 'r', 'LineWidth', 2);
grid on; hold on;
xline(center_freq, '--r', sprintf('%d Гц', center_freq), 'LineWidth', 1.5);
xlim([0, sample_freq/2]);
ylim([-60, 20]);
xlabel('Частота (Гц)');
ylabel('Усиление (дБ)');
title('АЧХ полного фильтра (дифференциатор + полосовой)');
subplot(1,2,2);
plot(f_total, angle(h_total)*180/pi, 'r', 'LineWidth', 2);
grid on; hold on;
xline(center_freq, '--r', sprintf('%d Гц', center_freq), 'LineWidth', 1.5);
xlim([0, sample_freq/2]);
xlabel('Частота (Гц)');
ylabel('Фаза (градусы)');
title('ФЧХ полного фильтра (дифференциатор + полосовой)');
%% 6. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ
% Создаем тестовый сигнал
duration = 0.2; % 200 мс
t = 0:1/sample_freq:duration;
% Сигнал 50 Гц + шум
signal_freq = 50;
signal = sin(2*pi*signal_freq*t) + 0.1*randn(size(t));
% Имитация работы твоего кода на C
% Прямая форма II с дифференциатором
x1 = 0; x2 = 0; % Состояния входа фильтра
y1 = 0; y2 = 0; % Состояния выхода фильтра
prev_input = 0; % Для дифференциатора
filtered_signal = zeros(size(signal));
for i = 1:length(signal)
% 1. Дифференциатор
diff = signal(i);
prev_input = signal(i);
% 2. Полосовой фильтр (прямая форма II)
y = b0*diff + b1*x1 + b2*x2 - a1*y1 - a2*y2;
% 3. Обновление состояний
x2 = x1;
x1 = diff;
y2 = y1;
y1 = y;
filtered_signal(i) = y;
end
% Встроенная функция MATLAB для сравнения
filtered_matlab = filter(b_total, a_total, signal);
figure();
% Сигнал и выход
subplot(2,1,1);
plot(t, signal, 'b', 'LineWidth', 1);
hold on; grid on;
plot(t, filtered_signal, 'r', 'LineWidth', 2);
plot(t, filtered_matlab, 'g--', 'LineWidth', 1);
xlabel('Время (с)');
ylabel('Амплитуда');
legend('Исходный сигнал', 'Наш фильтр (имитация C)', 'MATLAB filter()', ...
'Location', 'best');
title(sprintf('Тестовый сигнал: %d Гц + помеха 150 Гц + шум', signal_freq));
% Ошибка между нашей реализацией и MATLAB
subplot(2,1,2);
error = filtered_signal - filtered_matlab;
plot(t, error, 'k', 'LineWidth', 1);
grid on;
xlabel('Время (с)');
ylabel('Ошибка');
title('Разница между нашей реализацией и MATLAB filter()');
fprintf('\nМаксимальная ошибка: %.2e\n', max(abs(error)));
%% 7. АНАЛИЗ НА ЧАСТОТЕ 50 Гц
freq_test = 50;
w_test = 2*pi*freq_test/sample_freq;
z = exp(1i*w_test);
% Передаточная функция полного фильтра
H_z = (b0 + b1*z^-1 + b2*z^-2) / (1 + a1*z^-1 + a2*z^-2) * (1 - z^-1);
fprintf('\n══════════════════════════════════════════════════\n');
fprintf('АНАЛИЗ НА %d Гц:\n', freq_test);
fprintf('Усиление: %.3f (%.2f дБ)\n', abs(H_z), 20*log10(abs(H_z)));
fprintf('Фазовый сдвиг: %.1f градусов\n', angle(H_z)*180/pi);
fprintf('Задержка: %.2f мс (фазовая)\n', -angle(H_z)*1000/(2*pi*freq_test));
fprintf('══════════════════════════════════════════════════\n');
%% 8. ГРАФИК ПОЛЮСОВ И НУЛЕЙ
figure();
% Единичная окружность
theta = linspace(0, 2*pi, 100);
plot(cos(theta), sin(theta), 'k--', 'LineWidth', 1);
hold on; grid on; axis equal;
% Полюса (красные кресты)
plot(real(poles), imag(poles), 'rx', 'MarkerSize', 15, 'LineWidth', 2);
% Нули полосового фильтра
zeros_bp = roots([b0, b1, b2]);
plot(real(zeros_bp), imag(zeros_bp), 'bo', 'MarkerSize', 10, 'LineWidth', 2);
% Нули дифференциатора (z=1)
plot(1, 0, 'go', 'MarkerSize', 10, 'LineWidth', 2);
xlim([-1.2, 1.2]);
ylim([-1.2, 1.2]);
xlabel('Re(z)');
ylabel('Im(z)');
title('Диаграмма полюсов и нулей фильтра');
legend('Единичная окружность', 'Полюса', 'Нули полосового фильтра', ...
'Нуль дифференциатора (z=1)', 'Location', 'best');