助力机械手升降系统滤波器的信号处理

   助力机械手升降系统速度实验中，实验系统中电路板驱动板的输出电压最大为24伏。实际实验系统中，升降系统的驱动电机的额定电压为48伏。在实验中，由于电机的电压不足会使编码器出现高频干扰信号，使得升降系统驱动电机速度信号出现较大的波动。系统的反馈速度由电机上的编码器采集的信号得到，这就使得系统的控制信号的波动也很大。需要对电机输出信号进行低通滤波，使反馈至控制器的控制信号波形尽量的平滑。

   助力机械手升降系统滤波器滤波器根据处理对象类型的不同，有模拟型和数字型滤波器之分。在半物理实验中，其实验环境是数字的，在实验中使用数字滤波器。

   根据助力机械手升降系统滤波器滤波器内部是否存在反馈回路，数字滤波器又由递归型和非递归型之分，所谓递归滤波器，就是对单位冲击响应可以延续到无限长的时间；非递归型即内部不存在反馈，传递函数不存在除零点意外的极点。选用滤波器，由于其在滤波器是否具有线性相位并不重要的条件下，具有更高的计算效率，应用也更为广泛。

   先按指标设计模拟助力机械手升降系统滤波器，然后将其离散化后得到数字滤波器。由于巴特沃兹滤波器在通带范围内的振幅平坦性最好，选择巴特沃兹方式逼近。数字滤波器的阶数N越大，滤波器通带、阻带与原信号的近似性能越好，过渡带所需时间越短。
       在实验中，要求从电机同轴的编码器测量出的信号尽可能的平滑，并尽量逼近于原信号。选择阶数N=1和阶数N=3的巴特沃兹滤波器分别对原信号进行滤波处理，通过观测滤波效果，从中选择合适的滤波器。
       助力机械手升降系统滤波器原信号经过一阶滤波器处理可滤掉电机运动时的高频干扰信号，处理后的信号的快速性有所降低，但使得信号变得平滑，能够在控制实验中使用。原信号经过三阶滤波器处理后其信号的快速性较好，并且高频干扰得到一定的过滤，但是其信号不够光滑，使用其作为控制信号仍将会造成很大的波动。所以选用截止频率为2dB的一阶巴特沃兹滤波器对升降系统的反馈信号进行滤波处理。