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Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP Literatur für digitalen Nothfilter


Autor: Moole (Gast)
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Hi,

ich studiere Informatik und will einen PID- und Noth-Filter mittels FPGA 
umsetzen.

Für den PID Filter hab ich die theoretische Betrachtung weitesgehend 
abgeschlossen und komme ganz gut zurecht.

Leider bei den Nothfilter nicht so, da find ich irgendwie keine passende 
Literatur. Ich kommme eigentlich aus einer anderen Ecke und habe bis 
jetzt noch keinen weitern Kontakt mit  Regelkreisen gehabt. Entweder bin 
ich blind und finde keine Bücher oder ich suche an den Falschen stellen 
(oder falsches Schlagwort)

Kann mir da jmd weiterhelfen? Kann mir da jmd Literatur empfehlen?


Danke

Schönen Tag noch allerseits.

: Verschoben durch Admin
Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Noth-Filter
Such mal nach Notch-Filter.
Das ist geläufiger   ;-)

Autor: Moole (Gast)
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ja ja .. meinte ich ja , kleiner schreibfehler :-(

ich hab natürlich nach notch gesucht.

Autor: Mark Brandis (markbrandis)
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Ich kenne ja nen PID-Regler, aber PID-Filter?

Ein Notch-Filter ist eigentlich auch nur eine Bandsperre mit (sehr) 
schmalem Frequenzband.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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http://www.mikrocontroller.net/articles/Digitalfil...
da habe ich auch ein Niederfrequenz-Notchfilter beschrieben. In FPGAs 
geht das Filtern fast genauso wie mit Mikrocontrollern, es gibt auch 
Multiplizierer, davon sollten natürlich ausreichend vorhanden sein, oder 
man muß das ganze "multiplexen und pipelinen".

Autor: Insider (Gast)
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PID-Filter ist einfach der Filterausgang selbst, ohne Rückkopplung auf 
den Reglerzweig :-)

>Nothfilter
Da scheint mir einer ein Not(h)-FPGA Programmierer zu sein: Man nimmt 
einen Informatiker, weil man einen Ingenieur nicht bezahlen kann.

Autor: Iulius (Gast)
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Mensch, da hattest du nun 2 Tage Zeit diesen kurzen Thread zu lesen und 
hast es trotzdem nicht geschafft zu erfassen das es hier um ein 
UNI-Projekt geht das wohl kaum bezahlt wird.

Ansonsten eine sehr eingeschränkte Sichtweise. Ich wüsste nicht wo ein 
.Ing einem .Inf etwas voraus hätte wenn es um den Entwurf von digitalen 
Schaltungen geht, noch wo letzterer spürbar schlechter bezahlt würde.


Gib Moole doch lieber einen Literaturhinweis wenn du glänzen willst. Mit 
so blödsinnigen Sprüchen wirds jedenfalls nix.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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OT:
> Ich wüsste nicht wo ein .Ing einem .Inf etwas voraus hätte wenn es
> um den Entwurf von digitalen Schaltungen geht
Hmmmmm....
Du meinst also so richtig mit Layout und so?

Autor: Iulius (Gast)
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Wenn es um Layout o.ä. ginge, dann würde ich zustimmen, aber darum geht 
es ja hier nicht.

Das Thema betrifft ja eher den theoretischen Ablauf und ggf noch 
hdl-code.
Hier sehe ich einen .inf ggf sogar im Vorteil.

Dem inf Studium an sich kann man auch nicht vorwerfen für diese Aufgabe 
schlechter geeignet zu sein und wer das tut hat sich noch angesehen was 
dort wirklich gelehrt wird.

Das Vielen gerade im Bereich von Logikschaltungen oder gar HDL die 
Erfahrung fehlt, sie sich nicht dafür interessieren und nur in 
Software-Art oder gleich gar nicht denken können, ist wieder eine andere 
Sache.
Deswegen kann man das trotzdem nicht pauschalisieren.

Autor: Andreas F. (chefdesigner)
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INF /ING . was soll die Diskussion?

Ein Notchfilter ist so ziemlich das simpelste, was es gibt. Ein paar 
Bauteile, das war es. Aus Informationssicht ist das einfach eine 
Mittelwertbildung mit Werten der halben Periodendauer.

Wenn man sich einen 50Hz-Sinus ansieht, dann ist auf der ersten Blick 
ersichtlich, dass man den wegbekommt, wenn man 2 Werte addiert, die 
genau 10ms entfernt liegen.

Dazu braucht man kein Studium sondern nur eine Brille.

Autor: Moole (Gast)
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hihi, die ing und inf diskussion ist ja lustig und eure vermutungen sind 
sind gar nicht schlecht.

dann will ich sie mal aufklären :
1) bin angehender inf => daher au die theoretischen lücken (vhdl sollte 
nich das problem sein )
2) uni-projekt : teilweise , also irgendwie schon geld sparen :-)

aber das alles hat mich leider immernoch nicht zur richtigen 
einstiegsliteratur geführt :(

(zur erleuterung mir fehlen wirklich wirklich die grundlagen, sowas wie 
regelungstechnik ist zumindest bei uns nicht einmal während des studi 
erwähnt worden )

bin also immernoch offen für hinweise

Autor: Gebhard Raich (geb)
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Ein Notch-Filter ist im Grund ein ganz normales (IIR) Filter mind. 2. 
Ordnung mit entsprechenden Koeffizienten.
Gleichung:
Y(n)=B0*X(n)+B1*X(n-1)+B2*X(n-2)-A1*(Yn-1)-A2*Y(n-2)


wobei: Y(n)...Ausgangswert
       X(n)...Eingangswert
       X/Y(n-1/n-2)... alte Ein/Ausgangswerte
       Ax,Bx....Filterkoeffizienten

Grüße

Autor: Michael O. (mischu)
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Die Berechnung der Koeffizienten für ein IIR-Filter kann einfach über 
matlab und sie SPTool-Box realisiert werden.

Grundsätzlich führt der Weg über Formel für ein Peak/Notch-filter über 
den Z-Bereich (Z-Transformation ist die zeitdiskrete Form der 
Fouriertransformation).
Liegt die Abtastrate sehr viel höher als die Filterfrequenz (>>10) so 
reicht die direkte Berechnung der Koeffizienten aus. Nähert sich die 
Filterfrequenz der Abtastrate gibt es einen drastisch steigenden Fehler 
(Filterfrequenz liegt nicht annähernd da wo sie hinsoll, Spektrum ist 
asymmetrisch).

Um diesen Fehler zu kompensieren muss man zusätzlich die Bilineare 
Transformation nutzen. Bei dieser Transformation wird nur die 
Sollfrequenz des Filters umgerechnet und mit dieser modifizierten 
Sollfrequenz die eigentlichen IIR-Koeffizienten berechnet.
(http://cnx.org/content/m12757/latest/)


Programm (shell) zur Berechnung - ungetestet :)
http://www.moshier.net/ellfdoc.html

(http://www.amazon.de/Digitale-Audiosignalverarbeit... 
-> Grundlagen der Signalverarbeitung, hier mit Blickpunkt Audiotechnik)
http://www.music.mcgill.ca/~gary/307/week2/filters.html

Autor: Gast (Gast)
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Da du ja den Hinweis auf Regelkreise gegeben hast, will ich mal 
mutmaßen, dass es dir um einen PID-Regler mit nachgeschaltetem 
Notch-Filter geht. Normalerweise wird sowas für nichtlineare Systeme 
verwendet, um bestimmte Eigenfrequenzen bei der Regelung überhaupt nicht 
erst anzuregen. Ist zwar nicht besonders schnell, ist aber meist 
bedeutend einfacher als ein nichtlinearer Regler.
Ich verstehe jetzt bei der ganzen Sache nicht so richtig dein Problem. 
Ein PID-Regler und auch ein Notch-Filter sind doch eigentlich recht 
einfach zu verstehen. Wie du das im FPGA implementierst, ist ja 
anscheinend nicht dein Problem, sondern eher die generelle Theorie 
dahinter?

Und noch mal hier aus dem Thread zu zitieren:
Ein Notch-Filter ist eigentlich auch nur eine Bandsperre mit (sehr)
schmalem Frequenzband.

Da sollte sich doch mit allgemeiner Literatur zu Filtern was machen 
lassen, oder?

Autor: Michael O. (mischu)
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Notchfilter in Verbindung mit einem Regelkreis kann sehr heikel werden.
Ein Nochtfilter (insbesondere die IIR-Implementierung) kann erhebliche 
Gruppenlaufzeit aufweisen. Zwar ist die unerwünschte Frequenz weg, das 
Ausgangssignal ist aber verzögert zum Eingang.
Als Filter ist das kein Problem, jedoch in einem geschlossenen 
Regelkreis zu Oszillationen führen.

Autor: Gast (Gast)
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@Michael:

Man beachte deshalb meinen Satz: Ist zwar nicht besonders schnell, ist 
aber meist bedeutend einfacher als ein nichtlinearer Regler.

Natürlich muss man dann den dahinterliegenden Regler entsprechend 
parametrieren. ;-)

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