在汽車電控系統應用層開發中，經常會用到低通濾波模塊，其主要作用是去除輸入信號中的高頻干擾，防止由于輸入信號的干擾引起后續執行系統的非預期頻繁波動。本文介紹簡要介紹低通濾波的定義及作用，并介紹一種低通濾波模塊simulink搭建方法。
目錄
一、低通濾波的定義及在simulink中的作用
1、低通濾波的定義
2、低通濾波在Simulink中的作用
二、一種低通濾波模塊搭建方法
1、一階低通濾波數學模型
2、simulink模型搭建方法
三、低通濾波模塊測試
四、總結
一、低通濾波的定義及在simulink中的作用
1、低通濾波的定義
低通濾波（Low-Pass Filter, LPF）是一種允許信號中低頻成分通過，同時衰減或阻斷高頻成分的濾波器。其核心特性如下：
?頻域定義：在截止頻率（fc?）以下的信號成分被保留，高于?fc??的成分被抑制。
?時域效果：平滑信號，減少快速變化（如噪聲、突變）。
2、低通濾波在Simulink中的作用
在Simulink中，低通濾波主要用于以下場景：
（1）信號去噪與平滑
去除傳感器信號、音頻或通信信號中的高頻噪聲（如白噪聲、電磁干擾）。
（2）抗混疊
在模擬信號數字化（AD采樣）前，限制信號帶寬以避免高頻混疊。
（3）控制系統中的信號調理
平滑控制指令（如PID輸出），避免執行器的高頻抖動。
濾除反饋信號中的高頻干擾（如振動噪聲）。
二、一種低通濾波模塊搭建方法
本文以一階低通濾波為例，介紹低通濾波器的simulink搭建方法
1、一階低通濾波數學模型
一階低通濾波器的傳遞函數為:
H(s)=1/(1+s)
低通濾波離散化后的差分公式如下：
差分公式 Y(n)=aX(n)+（1-a）Y(n-1)，
Y(n-1)是上一次濾波輸出，X(n)濾波輸入值，Y(n)是當前濾波輸出。
2、simulink模型搭建方法
（1）根據以上差分公式，搭建Simulink模型
（2）基于模型創建子系統，并命名為低通濾波
(3)生成庫文件，具體步驟參照之前發布的Simulink庫文件創建及使用方法
三、低通濾波模塊測試
1、新建simulink模塊
2、添加白噪聲模塊Band-Limited White Noise作為輸入量，a設置為0.8，添加示波器模塊scope觀測輸入量X(n)及經過濾波處理后的輸出量Y(n)
3、運行模型，觀測結果，其中黃色代表X(n)，藍色代表Y(n)，可以看出輸入量中一些突變信號被減弱變化
4、可以修改a值，達到不同的濾波效果，分別將a設定為0.5和0.3，觀察輸出結果。可以看到a值越小，濾波效果越明顯，突變削弱越厲害，但是與原輸入相比失真越厲害。實際應用中可根據情況設定合適的a值。
四、總結
本文介紹了低通濾波的定義及作用，并以一階低通濾波為例介紹了simulink搭建方法，此外通過白噪聲輸入模塊及不同參數設置，測試低通濾波模塊的效果，希望能給相關讀者帶來一些幫助。
