文档介绍：广西师范大学
硕士学位论文
FIR和IIR数字滤波器的设计及稳定性研究
姓名:林志源
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:罗晓曙
20090401
摘要
FIR 和 IIR 数字滤波器的设计及稳定性研究
指导老师:罗晓曙研究生:林志源
学科专业:电路与系统研究方向:数字信号处理年级:2006 级
摘要
数字滤波器是 DSP(数字信号处理)系统独特而又重要的一类,是通过计算算
法将输入数字序列转换为不同输出序列的离散时间系统,具有更高的精确度和可
靠性,使用灵活、方便,已经成为数字信号处理技术中的重要手段。而数字滤波
器的设计中通常会用到各种各样流行的现代算法,包括遗传算法(GA),模拟退
火算法(SA),禁忌搜索(TS),蚁群最优化算法(ACO),神经网络算法(NNs)
和人工免疫算法(IA)等等。然而,每一种算法都有自己的特点和缺陷,找到一
种合适的算法可以大大减少运行时间,节约内存。
本文针对 PSO 算法易于在初始循环不久陷入局部最小值,及当滤波器阶数比
较大时运行慢的缺点,研究了一种改进的 PSO 算法,并成功地运用于滤波器系数
估计,二维分母可分离状态空间数字滤波器的实现等。
IIR 滤波器的设计中必须考虑到系统的稳定性,即系统的极点必须位于单位
圆内。然而并不是极点位于单位圆内的系统就一定是稳定的。例如由于用来存储
数据的寄存器都是有限字长的,对实际数据的处理中必须要经过量化或舍入步
骤,这样就有可能使极点移到单位圆上而造成系统的不稳定(极限环现象)。本
文在由一维和二维 Roesser 模型所描述的状态空间滤波器不存在极限环判据的
基础上,推广了三维空间的 Roesser 模型,并给出三维空间模型中不存在溢出振
荡的两个判据。
关键词:改进的 PSO 算法,滤波器系数估计,分母可分离状态空间滤波器,溢
出振荡,三维状态空间 Roesser 模型
I
摘要
The design and study of stability for FIR and IIR
digital filters
Mentor: Prof. Luo-Xiaoshu
Name: Lin-Zhiyuan
Specialty: circuitry and system
Direction of study: digital signal processing
Grade:2006
ABSTRACT
Digital filter is one of the particular and important classes in DSP
(digital signal processing) and discrete time system which converts input
digital sequence into different output ones puting algorithm. It
has being the most important means in DSP because of its flexible ,
convenient, higher precision and reliability. As we all know, there are
many modern algorithms in digital filter designing, including ic
algorithms (GA), simulated annealing (SA), taboo search (TS), the ant
colony optimization (ACO), works (NNs) and artificial immune
algorithm (IA) etc. Nevertheless, each method has its advantage and
disadvantage. A right algorithm can not only reduce more runtime but
save EMS memory as well.
In this paper, an improved PSO (the particle swarm optimization) is
proposed due to the ing of PSO that the convergence of PSO is
premature soon after the iteration begins, and that PSO often run slowly if
t