iir滤波器c语言程序,请教C语言做iir滤波器问题
最近在做轴承故障检测,C语言编程,在滤波部分遇到了问题,由于本人对滤波知之甚少,想求助:
这是测得的振动信号,在这个基础上我分别用C语言与LabVIEW对其做了滤波,都是用iir巴特沃兹滤波,频域上两者结果一样(我就不放图了),但时域差距很大。
这是LabVIEW做得滤波之后的时域图像看上去很正常,iir巴特沃兹滤波3阶
这是C语言同样采用iir巴特沃兹滤波的时域结果,非常不像。为什么会出现这样的问题。C语言是用的双线性变换
void iirbcf(short ifilt,short band,short ns,short n,double f1,double f2,double f3,double f4,double db,double b[],double a[])
{
short k;
double omega,lamda,epslon,fl,fh;
double d[5],c[5];
if((band==1)||(band==4)) fl=f1;
if((band==2)||(band==3)) fl=f2;
if(band<=3) fh=f3;
if(band==4) fh=f4;
if(ifilt<3)
{ switch (band)
{ case 1:
case 2:
{ omega=warp(f2)/warp(f1);
break;
}
case 3:
{ omega=omin(bpsub(warp(f1),fh,fl),bpsub(warp(f4),fh,fl));
break;
}
case 4:
{ omega=omin(1.0/bpsub(warp(f2),fh,fl),1.0/bpsub(warp(f3),fh,fl));}
}
lamda=pow(10.0,(db/20.0));
epslon=lamda/cosh(2*ns*cosh1(omega));
}
for(k=0;k
{ switch(ifilt)
{ case 1:
{ chebyi(2*ns,k,4,epslon,d,c);
break;
}
case 2:
{ chebyii(2*ns,k,4,omega,lamda,d,c);
break;
}
case 3:
{ bwtf(2*ns,k,4,d,c);
break;
}
}
fblt(d,c,n,band,fl,fh,&b[k*(n+1)+0],&a[k*(n+1)+0]);
}
}
double cosh1(double x)
{ double z;
z=log(x+sqrt(x*x-1.0));
return(z);
}
double warp(double f)
{ double pi,z;
pi=4.0*atan(1.0);
z=tan(pi*f);
return(z);
}
double bpsub(double om,double fh,double fl)
{ double z;
z=(om*om-warp(fh)*warp(fl))/(warp(fh)-warp(fl)*om);
return(z);
}
double omin(double om1,double om2)
{ double z,z1,z2;
z1=fabs(om1);
z2=fabs(om2);
z=(z1
return(z);
}
void bwtf(short ln,short k,short n,double d[],double c[])
{ short i;
double pi,tmp;
pi=4.0*atan(1.0);
d[0]=1.0;
c[0]=1.0;
for(i=1;i<=n;i++)
{
d[i]=0.0;
c[i]=0.0;
}
tmp=(k+1)-(ln+1.0)/2.0;
if(tmp==0.0)
{ c[1]=1.0;
}
else
{
c[1]=-2.0*cos((2*(k+1)+ln-1)*pi/(2*ln));
c[2]=1.0;
}
}
void chebyi(short ln,short k,short n,double ep,double d[],double c[])
{ short i;
double pi,gam,omega,sigma;
pi=4.0*atan(1.0);
gam=pow(((1.0+sqrt(1.0+ep*ep))/ep),1.0/ln);
sigma=0.5*(1.0/gam-gam)*sin((2*(k+1)-1)*pi/(2*ln));
omega=0.5*(1.0/gam+gam)*cos((2*(k+1)-1)*pi/(2*ln));
for (i=0;i<=n;i++)
{ d[i]=0.0;
c[i]=0.0;
}
if (((ln%2)==1)&&((k+1)==(ln+1)/2))
{ d[0]=-sigma;
c[0]=d[0];
c[1]=1.0;
}
else
{ c[0]=sigma*sigma+omega*omega;
c[1]=-2.0*sigma;
c[2]=1.0;
d[0]=c[0];
if(((ln%2)==0)&&(k==0))
d[0]=d[0]/sqrt(1.0+ep*ep);
}
}
void chebyii(short ln,short k,short n,double ws,double att,double d[],double c[])
{ short i;
double pi,gam,alpha,beta,sigma,omega,scln,scld;
pi=4.0*atan(1.0);
gam=pow((att+sqrt(att*att-1.0)),1.0/ln);
alpha=0.5*(1.0/gam-gam)*sin((2*(k+1)-1)*pi/(2*ln));
beta=0.5*(1.0/gam+gam)*cos((2*(k+1)-1)*pi/(2*ln));
sigma=ws*alpha/(alpha*alpha+beta*beta);
omega=-1.0*ws*beta/(alpha*alpha+beta*beta);
for (i=0;i<=n;i++)
{ d[i]=0.0;
c[i]=0.0;
}
if(((ln%2)==1)&&((k+1)==(ln+1)/2))
{ d[0]=-1.0*sigma;
c[0]=d[0];
c[1]=1.0;
}
else
{ scln=sigma*sigma+omega*omega;
scld=pow((ws/cos((2*(k+1)-1)*pi/(2*ln))),2);
d[0]=scln*scld;
d[2]=scln;
c[0]=d[0];
c[1]=-2.0*sigma*scld;
c[2]=scld;
}
}
void fblt(double d[],double c[],short n,short band,double fln,double fhn,double b[],double a[])
{
short i,k,m,n1,n2,ls;
double pi,w,w0,w1,w2,tmp,tmpd,tmpc,*work;
pi=4.0*atan(1.0);
w1=tan(pi*fln);
for(i=n;i>=0;i--)
{ if((c[i]!=0.0)||(d[i]!=0.0))
break;
}
m=i;
switch (band)
{
case 1:
case 2:
{ n2=m;
n1=n2+1;
if(band==2)
{ for(i=0;i<=m/2;i++)
{ tmp=d[i];
d[i]=d[m-i];
d[m-i]=tmp;
tmp=c[i];
c[i]=c[m-i];
c[m-i]=tmp;
}
}
for(i=0;i<=m;i++)
{
d[i]=d[i]/pow(w1,i);
c[i]=c[i]/pow(w1,i);
}
break;
}
case 3:
case 4:
{n2=2*m;
n1=n2+1;
work=malloc(n1*n1*sizeof(double));
w2=tan(pi*fhn);
w=w2-w1;
w0=w1*w2;
if(band==4)
{ for(i=0;i<=m/2;i++)
{ tmp=d[i];
d[i]=d[m-i];
d[m-i]=tmp;
tmp=c[i];
c[i]=c[m-i];
c[m-i]=tmp;
}
}
for(i=0;i<=n2;i++)
{ work[0*n1+i]=0.0;
work[1*n1+i]=0.0;
}
for(i=0;i<=m;i++)
{tmpd=d[i]*pow(w,(m-i));
tmpc=c[i]*pow(w,(m-i));
for(k=0;k<=i;k++)
{ ls=m+i-2*k;
tmp=combin(i,i)/(combin(k,k)*combin(i-k,i-k));
work[0*n1+ls]+=tmpd*pow(w0,k)*tmp;
work[1*n1+ls]+=tmpc*pow(w0,k)*tmp;
}
}
for(i=0;i<=n2;i++)
{d[i]=work[0*n1+i];
c[i]=work[1*n1+i];
}
free(work);
}
}
bilinear(d,c,b,a,n);
}
double combin(short i1,short i2)
{ short i;
double s;
s=1.0;
if(i2==0) return (s);
for(i=i1;i>(i1-i2);i--)
{ s*=i; }
return (s);
}
void bilinear(double d[],double c[],double b[],double a[],short n)
{short i,j,n1;
double sum,atmp,scale, *temp;
n1=n+1;
temp=malloc(n1*n1*sizeof(double));
for(j=0;j<=n;j++)
{
temp[j*n1+0]=1.0;
}
sum=1.0;
for(i=1;i<=n;i++)
{
sum=sum*(double)(n-i+1)/(double)i;
temp[0*n1+i]=sum;
}
for(i=1;i<=n;i++)
for(j=1;j<=n;j++)
{ temp[j*n1+i]=temp[(j-1)*n1+i]-temp[j*n1+i-1]-temp[(j-1)*n1+i-1];
}
for(i=n;i>=0;i--)
{ b[i]=0.0;
atmp=0.0;
for(j=0;j<=n;j++)
{ b[i]=b[i]+temp[j*n1+i]*d[j];
atmp=atmp+temp[j*n1+i]*c[j];
}
scale=atmp;
if(i!=0) a[i]=atmp;
}
for(i=0;i<=n;i++)
{ b[i]=b[i]/scale;
a[i]=a[i]/scale;
}
a[0]=1.0;
free(temp);
}
这是C语言滤波程序,我只用了里面的巴特沃兹
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