Discrete Filter

R2026b

构建无限冲激响应 (IIR) 滤波器模型

库:
Simulink / Discrete
DSP System Toolbox / Filtering / Filter Implementations

描述

Discrete Filter 模块使用指定的数字 IIR 滤波器单独对输入信号的每个通道进行滤波。您可以将滤波器结构指定为 Direct form I、Direct form I transposed、Direct form II 或 Direct form II transposed。该模块实现了具有固定系数的静态滤波器。您可以调整这些静态滤波器的系数。

此模块随时间的推移单独对输入信号的每个通道进行滤波。输入处理参数用于指定该模块如何处理输入的每个元素。您可以指定将输入元素作为独立通道处理（基于采样的处理），或将输入的每个列作为独立通道处理（基于帧的处理）。要执行基于帧的处理，您必须拥有 DSP System Toolbox™ 许可证。

输出维度等于输入维度，但为分子系数参数指定滤波器抽头矩阵时除外。当您执行此操作时，输出维度取决于您指定的不同滤波器抽头集的数量。

使用分子系数参数可以指定离散滤波器分子多项式的系数。使用分母系数参数可以指定函数的分母多项式的系数。分母系数参数必须为系数向量。

按 z^-1 的升幂顺序指定分子和分母多项式的系数。Discrete Filter 模块允许使用 z^-1（延迟算子）形式的多项式来表示离散系统。信号处理工程师通常使用这种方法。反之，Discrete Transfer Fcn 模块允许使用 z 形式的多项式来表示离散系统。控制工程师通常使用这种方法。当分子和分母多项式的长度相同时，两种方法相同。

指定初始状态

在对话框参数和输入端口模式下，该模块默认将内部滤波器状态初始化为零，这等效于假定过去的输入和输出为零。您可以选择使用初始状态参数为滤波器延迟指定非零初始状态。

要确定您必须指定的初始状态值数量以及如何指定这些状态值，请参阅下面的有关有效初始状态和延迟元素数（滤波器状态）的表。初始状态参数可采用下表所述的四种形式之一。

有效初始状态

初始状态示例描述

初始状态	示例	描述
标量	`5` 每个通道的每个延迟元素均设置为 `5`。	模块将滤波器中的所有延迟元素初始化为标量值。
向量（用于将相同的延迟元素应用于每个通道）	用于具有两个延迟元素的滤波器：[d₁ d₂] 所有通道的延迟元素均为 d1 和 d2。	每个向量元素均为相应的延迟元素指定一个唯一的初始条件。模块将相同的初始条件向量应用于输入信号的每个通道。向量长度必须等于滤波器中的延迟元素数（在表延迟元素数（滤波器状态）中指定）。
向量或矩阵（用于将不同的延迟元素应用于每个通道）	对于三通道输入信号和具有两个延迟元素的滤波器： [d₁ d₂ D₁ D₂ d₁ d₂] 或 $[\begin{array}{l} d_{1} & D_{1} & d_{1} \\ d_{2} & D_{2} & d_{2} \end{array}]$ 通道 1 的延迟元素为 d₁ 和 d₂。通道 2 的延迟元素为 D₁ 和 D₂。通道 3 的延迟元素为 d₁ 和 d₂。	每个向量或矩阵元素均为相应通道中的相应延迟元素指定唯一的初始条件：向量长度必须等于输入通道数与滤波器中延迟元素数（在表延迟元素数（滤波器状态）中指定）的乘积。矩阵的行数必须与滤波器中的延迟元素数（在表延迟元素数（滤波器状态）中指定）相同，并且每一列还须对应输入信号的一个通道。

标量

5

每个通道的每个延迟元素均设置为 5。

模块将滤波器中的所有延迟元素初始化为标量值。

向量
（用于将相同的延迟元素应用于每个通道）

用于具有两个延迟元素的滤波器：[d₁ d₂]

所有通道的延迟元素均为 d1 和 d2。

每个向量元素均为相应的延迟元素指定一个唯一的初始条件。模块将相同的初始条件向量应用于输入信号的每个通道。向量长度必须等于滤波器中的延迟元素数（在表延迟元素数（滤波器状态）中指定）。

向量或矩阵
（用于将不同的延迟元素应用于每个通道）

对于三通道输入信号和具有两个延迟元素的滤波器：

[d₁ d₂ D₁ D₂ d₁ d₂] 或

$[\begin{array}{l} d_{1} & D_{1} & d_{1} \\ d_{2} & D_{2} & d_{2} \end{array}]$

通道 1 的延迟元素为 d₁ 和 d₂。
通道 2 的延迟元素为 D₁ 和 D₂。
通道 3 的延迟元素为 d₁ 和 d₂。

每个向量或矩阵元素均为相应通道中的相应延迟元素指定唯一的初始条件：

向量长度必须等于输入通道数与滤波器中延迟元素数（在表延迟元素数（滤波器状态）中指定）的乘积。
矩阵的行数必须与滤波器中的延迟元素数（在表延迟元素数（滤波器状态）中指定）相同，并且每一列还须对应输入信号的一个通道。

每输入通道的延迟元素数取决于滤波器结构，如下表所示。

延迟元素数（滤波器状态）

滤波器结构	每通道的延迟元素数
直接 I 型直接 I 型转置	`number of zeros - 1` `number of poles - 1`
直接 II 型直接 II 型转置	`max(number of zeros, number of poles)-1`

下表根据您将输入处理参数设置为基于帧还是基于采样，分两种情况说明采用不同输入大小和不同通道数时的有效初始状态。

基于帧的处理

输入	通道数	有效初始状态（对话框）	有效初始状态（输入端口）
列向量 (K×1) 无向向量 (K)	1	标量列向量 (M×1) 行向量 (1×M)	标量列向量 (M×1)
行向量 (1×N) 矩阵 (K×N)	N	标量列向量 (M×1) 行向量 (1×M) 矩阵 (M×N)	标量矩阵 (M×N)

基于采样的处理

输入	通道数	有效初始状态（对话框）	有效初始状态（输入端口）
无向标量	1	标量列向量 (M×1) 行向量 (1×M)	标量列向量 (M×1) 行向量 (1×M)
行向量 (1×N) 列向量 (N×1) 无向向量 (N)	N	标量列向量 (M×1) 行向量 (1×M) 矩阵 (M×N)	标量
矩阵 (K×N)	K×N	标量列向量 (M×1) 行向量 (1×M) 矩阵 (M×(K×N))	标量

当初始状态为标量时，模块将所有滤波器状态初始化为相同的标量值。输入 0 可将所有状态初始化为零。当初始状态为向量或矩阵时，每个向量或矩阵元素都指定一个唯一的初始状态。此唯一状态对应于相应通道中的一个延迟元素：

向量长度必须等于滤波器中的延迟元素数，M = max(number of zeros, number of poles)。
矩阵的行数必须与滤波器中的延迟元素数相同，M = max(number of zeros, number of poles)。矩阵的每一列还须对应输入信号的一个通道。

初始滤波器输出 y₁、初始输入 u₁ 和初始状态 [x₁, x₂] 之间的关系如以下方程所示。

$y_{1} = b_{1} [\frac{(u_{1} - a_{2} x_{1} - a_{3} x_{2})}{a_{1}}] + b_{2} x_{1} + b_{3} x_{2}$

其中

b₁、b₂ 和 b₃ 是离散滤波器的分子系数。
a₁、a₂ 和 a₃ 是离散滤波器的分母系数。

示例

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指定 Discrete Filter 模块的初始条件向量

打开模型

此示例说明如何为 Discrete Filter 模块指定由非零初始条件组成的向量。

示波器显示，当 Discrete Filter 模块的初始状态设置为 [1 2] 时，由 Discrete Filter 模块滤波后的信号与来自滤波器的构建块的信号之间的差值为零。这说明您可以将 Discrete Filter 模块的初始条件作为向量 [1 2] 来输入。为了获得相同的结果，您也可以将 Unit Delay 的初始条件设置为 1，并将 Unit Delay1 设置为 2。

扩展示例

容错燃油控制系统建模

此示例说明如何结合使用 Stateflow® 和 Simulink® 的功能来进行混合系统建模。这种类型的建模对于具有基于离散事件的多种可能运行模式的系统很有用。Simulink 处理传统信号流，而 Stateflow 实现控制配置中的更改。此示例描述一个汽油发动机的燃油控制系统。该系统具有稳健性，因为它可以检测到单个传感器的故障，并且可以动态重新配置控制系统以实现不间断运行。

打开模型

端口

输入

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u — 输入信号
标量 | 向量 | 矩阵

要滤波的输入信号，指定为标量、向量或矩阵。

当您将输入处理参数设置为列作为通道(基于帧)时，模块支持可变大小的输入信号，即您可以在仿真期间更改信号的帧大小（行数），但通道（列）的数量必须保持不变。 (自 R2024a 起)

依赖关系

此端口的名称取决于您为分子系数、分母系数和初始状态指定的源。将分子、分母和初始状态设置为对话框时，只有一个输入端口，且该端口没有标签。将分子、分母或初始状态设置为输入端口时，此端口的标签为 u。

数据类型: single | double | int8 | int16 | int32 | fixed point

Num — 分子系数
标量 | 向量

离散滤波器的分子系数，指定为 z 的降幂。使用行向量可指定单个分子多项式的系数。

依赖关系

要启用此端口，请将分子源设置为输入端口。

数据类型: single | double | int8 | int16 | int32 | fixed point

Den — 分母系数
标量 | 向量

离散滤波器的分母系数，指定为 z 的降幂。使用行向量可指定单个分母多项式的系数。

依赖关系

要启用此端口，请将分母源设置为输入端口。

要将分母源设置为输入端口，请选择通过跳过除以分母首项系数(a0)进行优化参数。该模块忽略分母首项系数值 a0，并用 1 替换它。

数据类型: single | double | int8 | int16 | int32 | fixed point

External reset — 外部重置信号
标量

外部重置信号，指定为标量。当指定的触发事件发生时，模块将状态重置为其初始条件。

提示

此端口的图标根据外部重置参数的值更改。

依赖关系

要启用此端口，请将外部重置设置为上升沿、下降沿、任一沿、电平或电平保持。

x0 — 初始状态
标量 | 向量 | 矩阵

初始状态，指定为标量、向量或矩阵。有关指定状态的详细信息，请参阅指定初始状态。

依赖关系

要启用此端口，请将滤波器结构设置为直接 II 型或直接 II 型转置，并将初始状态设置为输入端口。

数据类型: single | double | int8 | int16 | int32 | fixed point

输出

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Port_1 — 滤波后的输出信号
标量 | 向量 | 矩阵

滤波后的输出信号。输出维度等于输入维度，但为分子系数参数指定滤波器抽头矩阵时除外。当您执行此操作时，输出维度取决于您指定的不同滤波器抽头集的数量。

当您将采样时间设置为 -1 时，输出信号的采样时间与输入信号 u 的采样时间相同。

数据类型: single | double | int8 | int16 | int32 | fixed point

参数

全部展开

常设

滤波器结构 — 滤波器结构
直接 II 型 (默认) | 直接 I 型转置 | 直接 I 型 | 直接 II 型转置

指定离散 IIR 滤波器结构。

依赖关系

要使用直接 II 型以外的任何滤波器结构，您必须具有可用的 DSP System Toolbox 许可证。

编程用法

模块参数：FilterStructure

类型：字符向量

值：'Direct form II' | 'Direct form I transposed' | 'Direct form I' | 'Direct form II transposed'

默认值：'Direct form II'

分子源 — 分子系数的信源
对话框 (默认) | 输入端口

将分子系数的信源指定为对话框或输入端口。

编程用法

模块参数：NumeratorSource

类型：字符向量

值：'Dialog' | 'Input port'

默认值：'Dialog'

分子值 — 分子系数
`[1]` (默认) | 标量 | 向量 | 矩阵

将离散滤波器的分子系数指定为 z 的降幂。使用行向量可指定单个分子多项式的系数。要指定多个滤波器的系数，请指定系数矩阵，其中每行表示一组不同滤波器抽头。要实现多个滤波器，滤波器结构必须为直接 II 型，输入处理必须为元素作为通道(基于采样)，并且输入必须为标量。

依赖关系

要启用此参数，请将分子源设置为对话框。

编程用法

模块参数：Numerator

类型：字符向量

值：标量 | 向量 | 矩阵

默认值：'[1]'

分母源 — 分母系数的信源
对话框 (默认) | 输入端口

将分母系数的信源指定为对话框或输入端口。

要将分母源设置为输入端口，请选择通过跳过除以分母首项系数(a0)进行优化参数。

编程用法

模块参数：DenominatorSource

类型：字符向量

值：'Dialog' | 'Input port'

默认值：'Dialog'

分母值 — 分母系数
`[1 0.5]` (默认) | 向量

将离散滤波器的分母系数指定为 z 的降幂。使用行向量可指定单个分母多项式的系数。

当您选择通过跳过除以分母首项系数(a0)进行优化参数时，如果您在模块对话框中指定分母系数且 a₀ ≠ 1，则会发生错误。

依赖关系

要启用此参数，请将分母源设置为对话框。

编程用法

模块参数：Denominator

类型：字符向量

值：标量 | 向量

默认值：'[1 0.5]'

初始状态源 — 初始状态的信源
对话框 (默认) | 输入端口

将初始状态的信源指定为对话框或输入端口。

编程用法

模块参数：InitialStatesSource

类型：字符向量

值：'Dialog' | 'Input port'

默认值：'Dialog'

初始状态值 — 初始滤波器状态
`0` (默认) | 标量 | 向量 | 矩阵

将初始滤波器状态指定为标量、向量或矩阵。要了解如何指定初始状态，请参阅指定初始状态。

依赖关系

要启用此参数，请将滤波器结构设置为直接 II 型或直接 II 型转置，并将初始状态源设置为对话框。

编程用法

模块参数：InitialStates

类型：字符向量

值：标量 | 向量 | 矩阵

默认值：'0'

此外，还可以使用 IC。

初始分子状态 — 初始分子状态
`0` (默认) | 标量 | 向量 | 矩阵

将初始分子滤波器状态指定为标量、向量或矩阵。要了解如何指定初始状态，请参阅指定初始状态。

依赖关系

要启用此端口，请将滤波器结构设置为直接 I 型或直接 I 型转置。

编程用法

模块参数：InitialStates

类型：字符向量

值：标量 | 向量 | 矩阵

默认值：'0'

初始分母状态 — 初始分母状态
`0` (默认) | 标量 | 向量 | 矩阵

将初始分母滤波器状态指定为标量、向量或矩阵。要了解如何指定初始状态，请参阅指定初始状态。

依赖关系

要启用此端口，请将滤波器结构设置为直接 I 型或直接 I 型转置。

编程用法

模块参数：InitialDenominatorStates

类型：字符向量

值：标量 | 向量 | 矩阵

默认值：'0'

外部重置 — 外部状态重置
无 (默认) | 上升沿 | 下降沿 | 任一沿 | 电平 | 电平保持

指定用于将状态重置为初始条件的触发事件。

重置模式	行为
无	不重置。
上升沿	基于上升沿重置。
下降沿	基于下降沿重置。
任一沿	基于上升或下降沿重置。
电平	在下列任一情况下重置：当重置信号在当前时间步为非零值时当重置信号值从上一时间步的非零更改为当前时间步的零时
电平保持	当重置信号在当前时间步为非零值时重置

编程用法

模块参数：ExternalReset

类型：字符向量

默认值：'None'

输入处理 — 基于采样或基于帧的处理
元素作为通道(基于采样) (默认) | 列作为通道(基于帧)

指定模块是执行基于采样还是基于帧的处理。

元素作为通道(基于采样) - 将输入的每个元素作为独立通道处理。
列作为通道(基于帧) - 将输入的每列作为独立通道处理。

依赖关系

基于帧的处理需要具有 DSP System Toolbox 许可证。

有关详细信息，请参阅Sample- and Frame-Based Concepts (DSP System Toolbox)。

编程用法

模块参数：InputProcessing

类型：字符向量

值：'Columns as channels (frame based)' | 'Elements as channels (sample based)'

默认值：'Elements as channels (sample based)'

通过跳过除以分母首项系数(a0)进行优化 — 跳过除以 a0 的运算
`off` (默认) | `on`

当选中此复选框时，该模块在仿真或生成的代码中不会除以 a₀。此参数可以优化您的代码。如果在“模块”对话框中指定分母系数并且 a₀≠1，则会出错。

如果从输入端口分母指定分母系数，则您必须选择通过跳过除以分母首项系数(a0)进行优化参数。选中此复选框时，模块会忽略分母首项系数 a₀ 并用 1 替换它。

当清除此复选框时，该模块在仿真期间完全可调。它在仿真和代码生成中均除以 a₀。

编程用法

模块参数：a0EqualsOne

类型：字符向量

值：'off' | 'on'

默认值：'off'

采样时间(-1 表示继承) — 采样之间的时间间隔
`-1` (默认) | 标量 | 向量

指定采样时间间隔。要继承采样时间，请将此参数设置为 -1。有关详细信息，请参阅指定采样时间。

依赖关系

仅当您将此参数设置为 -1 以外的值时才可见。要了解详细信息，请参阅不推荐设置采样时间的模块。

编程用法

要以编程方式设置模块参数值，请使用 set_param 函数。

参数:	`SampleTime`
值:	`"-1"` (默认) \| scalar or vector in quotes

查看滤波器响应 — 查看滤波器响应
按钮

点击此按钮以打开滤波器可视化工具 (fvtool (DSP System Toolbox))，并显示在模块对话框中定义的滤波器的滤波器响应。

依赖关系

要启用此参数，请将分子源和分母源参数设置为对话框。

仅当您有有效的 DSP System Toolbox 许可证时，此参数才会出现。

数据类型

状态 — 状态数据类型
`Inherit: Same as input` (默认) | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

指定状态数据类型。您可以将此参数设置为：

继承数据类型的规则，例如继承: 与输入相同
内置整数，例如 int8
数据类型对象，例如 Simulink.NumericType 对象
计算结果为数据类型的表达式，例如 fixdt(1,16,0)

数据类型助手可帮助您设置数据属性。要使用数据类型助手，请点击 the Show data type assistant button 。有关详细信息，请参阅使用数据类型助手指定数据类型。

编程用法

模块参数：StateDataTypeStr

类型：字符向量

值：'Inherit: Same as input' | 'int8' | 'int16' | 'int32' | 'int64' | 'fixdt(1,16,0)' | '<data type expression>'

默认值：'Inherit: Same as input'

分子系数 — 分子系数数据类型
继承: 从内部规则继承 (默认) | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16) | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

指定分子系数数据类型。您可以将此参数设置为：

继承数据类型的规则，例如继承: 从内部规则继承
内置有符号整数，例如 int8
数据类型对象，例如 Simulink.NumericType 对象
计算结果为数据类型的表达式，例如 fixdt(1,16,0)

编程用法

模块参数：NumCoefDataTypeStr

类型：字符向量

值：

'Inherit: Inherit via internal rule' | 'int8' | 'int16' | 'int32' | 'int64' | 'fixdt(1,16)' | 'fixdt(1,16,0)' | '<data type expression>'

默认值：'Inherit: Inherit via internal rule'

分子系数最小值 — 分子系数的最小值
`[]` (默认) | 标量

指定分子系数可以具有的最小值。默认值为 []（未指定）。Simulink^® 软件使用此值执行：

参数范围检查（请参阅指定模块参数的最小值和最大值）
定点数据类型的自动定标

编程用法

模块参数：NumCoefMin

类型：字符向量

值：标量

默认值：'[]'

分子系数最大值 — 分子系数的最大值
`[]` (默认) | 标量

指定分子系数可以具有的最大值。默认值为 []（未指定）。Simulink 软件使用此值执行：

参数范围检查（请参阅指定模块参数的最小值和最大值）
定点数据类型的自动定标

编程用法

模块参数：NumCoefMax

类型：字符向量

值：标量

默认值：'[]'

分子乘积输出 — 分子乘积输出数据类型
继承: 从内部规则继承 (默认) | 继承: 与输入相同 | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

指定分子系数的乘积输出数据类型。您可以将此参数设置为：

继承数据类型的规则，例如继承: 从内部规则继承
内置数据类型，例如 int8
数据类型对象，例如 Simulink.NumericType 对象
计算结果为数据类型的表达式，例如 fixdt(1,16,0)

编程用法

模块参数：NumProductDataTypeStr

类型：字符向量

值：

'Inherit: Inherit via internal rule' | 'Inherit: Same as input' | 'int8' | 'int16' | 'int32' | 'int64' | 'fixdt(1,16,0)' | '<data type expression>'

默认值：'Inherit: Inherit via internal rule'

分子累加器 — 分子累加器数据类型
继承: 从内部规则继承 (默认) | 继承: 与输入相同 | 继承: 与乘积输出相同 | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

指定分子系数的累加器数据类型。您可以将此参数设置为：

继承数据类型的规则，例如继承: 从内部规则继承
内置数据类型，例如 int8
数据类型对象，例如 Simulink.NumericType 对象
计算结果为数据类型的表达式，例如 fixdt(1,16,0)

编程用法

模块参数：NumAccumDataTypeStr

类型：字符向量

值：

'Inherit: Inherit via internal rule' | 'Inherit: Same as input' | 'Inherit: Same as product output' | 'int8' | 'int16' | 'int32' | 'int64' | 'fixdt(1,16,0)' | '<data type expression>'

默认值：'Inherit: Inherit via internal rule'

分母系数 — 分母系数数据类型
继承: 从内部规则继承 (默认) | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16) | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

指定分母系数数据类型。您可以将此参数设置为：

继承数据类型的规则，例如继承: 从内部规则继承
内置整数，例如 int8
数据类型对象，例如 Simulink.NumericType 对象
计算结果为数据类型的表达式，例如 fixdt(1,16,0)

编程用法

模块参数：DenCoefDataTypeStr

类型：字符向量

值：

'Inherit: Inherit via internal rule' | 'int8' | 'int16' | 'int32' | 'int64' | 'fixdt(1,16)' | 'fixdt(1,16,0)' | '<data type expression>'

默认值：'Inherit: Inherit via internal rule'

分母系数最小值 — 分母系数的最小值
`[]` (默认) | 标量

指定分母系数可以具有的最小值。默认值为 []（未指定）。Simulink 软件使用此值执行：

参数范围检查（请参阅指定模块参数的最小值和最大值）
定点数据类型的自动定标

编程用法

模块参数：DenCoefMin

类型：字符向量

值：标量

默认值：'[]'

分母系数最大值 — 分母系数的最大值
`[]` (默认) | 标量

指定分母系数可以具有的最大值。默认值为 []（未指定）。Simulink 软件使用此值执行：

参数范围检查（请参阅指定模块参数的最小值和最大值）
定点数据类型的自动定标

编程用法

模块参数：DenCoefMax

类型：字符向量

值：标量

默认值：'[]'

分母乘积输出 — 分母乘积输出数据类型
继承: 从内部规则继承 (默认) | 继承: 与输入相同 | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

指定分母系数的乘积输出数据类型。您可以将此参数设置为：

继承数据类型的规则，例如继承: 从内部规则继承
内置数据类型，例如 int8
数据类型对象，例如 Simulink.NumericType 对象
计算结果为数据类型的表达式，例如 fixdt(1,16,0)

编程用法

模块参数：DenProductDataTypeStr

类型：字符向量

值：

'Inherit: Inherit via internal rule' | 'Inherit: Same as input' | 'int8' | 'int16' | 'int32' | 'int64' | 'fixdt(1,16,0)' | '<data type expression>'

默认值：'Inherit: Inherit via internal rule'

分母累加器 — 分母累加器数据类型
继承: 从内部规则继承 (默认) | 继承: 与输入相同 | 继承: 与乘积输出相同 | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

指定分母系数的累加器数据类型。您可以将此参数设置为：

继承数据类型的规则，例如继承: 从内部规则继承
内置数据类型，例如 int8
数据类型对象，例如 Simulink.NumericType 对象
计算结果为数据类型的表达式，例如 fixdt(1,16,0)

编程用法

模块参数：DenAccumDataTypeStr

类型：字符向量

值：

'Inherit: Inherit via internal rule' | 'Inherit: Same as input' | 'Inherit: Same as product output' | 'int8' | 'int16' | 'int32' | 'int64' | 'fixdt(1,16,0)' | '<data type expression>'

默认值：'Inherit: Inherit via internal rule'

输出 — 输出数据类型
继承: 从内部规则继承 (默认) | 继承: 与输入相同 | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16) | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

指定输出数据类型。您可以将此参数设置为：

继承数据类型的规则，例如继承: 从内部规则继承
内置数据类型，例如 int8
数据类型对象，例如 Simulink.NumericType 对象
计算结果为数据类型的表达式，例如 fixdt(1,16,0)

编程用法

模块参数：OutDataTypeStr

类型：字符向量

值：

'Inherit: Inherit via internal rule' | 'Inherit: Same as input' | 'int8' | 'int16' | 'int32' | 'int64' | 'fixdt(1,16)' | 'fixdt(1,16,0)' | '<data type expression>'

默认值：'Inherit: Inherit via internal rule'

输出最小值 — 输出的最小值
`[]` (默认) | 标量

指定模块可以输出的最小值。默认值为 []（未指定）。Simulink 软件使用此值执行：

仿真范围检查（请参阅指定信号范围）
定点数据类型的自动定标

编程用法

模块参数：OutMin

类型：字符向量

值：标量

默认值：'[]'

输出最大值 — 输出的最大值
`[]` (默认) | 标量

指定模块可以输出的最大值。默认值为 []（未指定）。Simulink 软件使用此值执行：

仿真范围检查（请参阅指定信号范围）
定点数据类型的自动定标

编程用法

模块参数：OutMax

类型：字符向量

值：标量

默认值：'[]'

被乘数数据类型 — 被乘数数据类型
`Inherit: Same as input` (默认) | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

指定被乘数数据类型。您可以将此参数设置为：

继承数据类型的规则，例如继承: 与输入相同
内置数据类型，例如 int8
数据类型对象，例如 Simulink.NumericType 对象
计算结果为数据类型的表达式，例如 fixdt(1,16,0)

依赖关系

要启用此参数，请将滤波器结构设置为直接 I 型转置

编程用法

模块参数：MultiplicandDataTypeStr

类型：字符向量

值：'Inherit: Same as input' | 'int8' | 'int16' | 'int32' | 'int64' | 'fixdt(1,16,0)' | '<data type expression>'

默认值：'Inherit: Same as input'

锁定数据类型设置以防止被定点工具更改 — 防止定点工具覆盖数据类型
`off` (默认) | `on`

选择此选项可锁定数据类型设置，防止使用定点工具和定点顾问进行更改。有关详细信息，请参阅Lock the Output Data Type Setting (Fixed-Point Designer)。

编程用法

要以编程方式设置模块参数值，请使用 set_param 函数。

参数:	`LockScale`
值:	`'off'` (默认) \| `"on"`

整数舍入模式 — 定点运算的舍入模式
向下 (默认) | 向上 | 收敛 | 最邻近值 | 舍入 | 最简 | 零

指定定点运算的舍入模式。有关详细信息，请参阅舍入模式 (Fixed-Point Designer)。

编程用法

模块参数：RndMeth

类型：字符向量

默认值：'Floor'

对整数溢出进行饱和处理 — 溢出操作的方法
`off` (默认) | `on`

指定对溢出是进行饱和处理还是绕回处理。

on - 将溢出饱和处理为数据类型能够表示的最小值或最大值。
off - 溢出将绕回到数据类型可以表示的合适值。

例如，有符号 8 位整数 int8 可以表示的最大值是 127。任何大于此最大值的模块运算结果都会导致 8 位整数溢出。

选择此参数后，模块输出将在达到 127 时饱和。类似地，模块输出将在达到最小输出值 -128 时饱和。
清除此参数后，软件会将导致溢出的值解释为 int8，这可能产生意外结果。例如，以 int8 表示的模块结果 130（二进制 1000 0010）为 -126。

提示

如果您的模型存在可能的溢出，而您希望在生成的代码中进行显式饱和保护，请考虑选中此参数。
如果您希望优化生成的代码的效率，请考虑清除此参数。清除此参数还可以帮助您避免过度地指定信号超出范围时模块的处理方式。有关详细信息，请参阅信号范围错误故障排除。
如果选中此参数，饱和将应用于模块中的每个内部操作，而不仅仅应用于输出或结果。
一般情况下，代码生成进程可以检测到何时不可能发生溢出。在这种情况下，代码生成器不会生成饱和代码。

编程用法

要以编程方式设置模块参数值，请使用 set_param 函数。

参数:	`SaturateOnIntegerOverflow`
值:	`'off'` (默认) \| `'on'`

状态属性

状态名称 — 为每个状态指定唯一名称
`' '` (默认) | `'position'` | `{'a', 'b', 'c'}` | `a` | ...

为每个状态分配唯一名称。如果此字段为空 (' ')，则不会分配任何名称。

要为单个状态分配名称，请输入名称并用引号引起来，例如 'position'。
要为多个状态分配名称，请输入以逗号分隔的列表并用花括号括起来，例如 {'a', 'b', 'c'}。每个名称都必须是唯一的。
要在 MATLAB^® 工作区中分配带变量的状态名称，请输入不带引号的变量。变量可以是字符向量、元胞数组或结构体。

限制

状态名称只会应用于所选模块。
状态数量必须能够被状态名称的数量均分。
指定的名称数量可以少于状态数量，但不能多于状态数量。
例如，可以在具有四个状态的系统中指定两个名称。第一个名称应用于前两个状态，第二个名称应用于后两个状态。

依赖关系

要启用此参数，请将滤波器结构设置为直接 II 型。

编程用法

模块参数：StateName

类型：字符向量

值：' ' | 用户定义

默认值：' '

状态名称必须解析为 Simulink 信号对象 — 要求将状态名称解析为信号对象
`off` (默认) | `on`

选中此复选框会要求将状态名称解析为 Simulink 信号对象。

依赖关系

要启用此参数，请将滤波器结构设置为直接 II 型，并为状态名称指定值。仅当将模型配置参数信号解析设置为除无以外的值时，才会显示此参数。

编程用法

模块参数：StateMustResolveToSignalObject

类型：字符向量

值：'off' | 'on'

默认值：'off'

模块特性

数据类型	`double` \| `fixed point^a` \| `integer^a` \| `single`
直接馈通	`否`
多维信号	`否`
可变大小信号	`是`
过零检测	`否`
^a 此模块仅支持有符号定点数据类型。

详细信息

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模型覆盖率

如果您有 Simulink Coverage™ 许可证，并且您将外部重置模块参数设置为除无之外的任何选项，则 Discrete Filter 模块会接收决策覆盖率。如果您的模型使用 State Control (HDL Coder) 模块，则当状态控制参数为同步时，您无法收集外部重置端口的覆盖率。

决策覆盖率测量模块重置的时间步的 true 结果和模块未重置的时间步的 false 结果。要接收 100% 的决策覆盖率，该模块必须在至少一个时间步内重置，并且在至少一个时间步内不重置。

如果选择对整数溢出进行饱和处理 (Simulink Coverage)参数，Discrete Filter 模块会接收整数溢出饱和覆盖率。有关详细信息，请参阅整数溢出饱和处理覆盖率 (Simulink Coverage)。

扩展功能

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C/C++ 代码生成
使用 Simulink® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

PLC 代码生成
使用 Simulink® PLC Coder™ 生成结构化文本代码。

定点转换
使用 Fixed-Point Designer™ 设计和仿真定点系统。

此模块仅支持有符号定点数据类型。

Discrete Filter 模块接受并输出 Simulink 支持的任何有符号数值数据类型的实信号和复信号。该模块支持相同类型的分子和分母系数。

分子和分母系数必须具有相同的复/实性。它们可以有不同的字长和小数长度。

下图显示了 Discrete Filter 模块内用于定点信号的滤波器结构和数据类型。

选择通过跳过除以分母首项系数(a0)进行优化参数时，该模块将忽略标虚线的除法。

版本历史记录

在 R2006a 之前推出

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R2024b: 查看滤波器响应

点击查看滤波器响应按钮，以可视化您在模块对话框中指定的滤波器的频率响应。

R2024a: Discrete Filter 模块支持可变大小的输入信号

当您将输入处理参数设置为列作为通道(基于帧) 时，Discrete Filter 模块支持可变大小的输入信号。

当输入是可变大小信号时，您可以在仿真期间更改信号的帧大小（行数），但通道（列）数必须保持不变。

R2023b: 采样时间参数的条件显示

默认情况下，Discrete Filter 模块不再在“模块参数”对话框中显示采样时间参数。仅在命令行或现有模型中将采样时间设置为默认值 (-1) 以外的值时，该参数才可见。有关详细信息，请参阅不推荐设置采样时间的模块。

另请参阅

模块

Discrete FIR Filter | Allpole Filter (DSP System Toolbox) | Digital Filter Design (DSP System Toolbox)

函数

dsp.IIRFilter (DSP System Toolbox) | dsp.AllpoleFilter (DSP System Toolbox)

主题

Sample- and Frame-Based Concepts (DSP System Toolbox)
使用状态

Discrete Filter

描述

指定初始状态

示例

指定 Discrete Filter 模块的初始条件向量

扩展示例

容错燃油控制系统建模

端口

输入

u — 输入信号 标量 | 向量 | 矩阵

依赖关系

Num — 分子系数 标量 | 向量

依赖关系

Den — 分母系数 标量 | 向量

依赖关系

External reset — 外部重置信号 标量

依赖关系

x0 — 初始状态 标量 | 向量 | 矩阵

依赖关系

输出

Port_1 — 滤波后的输出信号 标量 | 向量 | 矩阵

参数

常设

滤波器结构 — 滤波器结构 直接 II 型 (默认) | 直接 I 型转置 | 直接 I 型 | 直接 II 型转置

依赖关系

编程用法

分子源 — 分子系数的信源 对话框 (默认) | 输入端口

编程用法

分子值 — 分子系数 [1] (默认) | 标量 | 向量 | 矩阵

依赖关系

编程用法

分母源 — 分母系数的信源 对话框 (默认) | 输入端口

编程用法

分母值 — 分母系数 [1 0.5] (默认) | 向量

依赖关系

编程用法

初始状态源 — 初始状态的信源 对话框 (默认) | 输入端口

编程用法

初始状态值 — 初始滤波器状态 0 (默认) | 标量 | 向量 | 矩阵

依赖关系

编程用法

初始分子状态 — 初始分子状态 0 (默认) | 标量 | 向量 | 矩阵

依赖关系

编程用法

初始分母状态 — 初始分母状态 0 (默认) | 标量 | 向量 | 矩阵

依赖关系

编程用法

外部重置 — 外部状态重置 无 (默认) | 上升沿 | 下降沿 | 任一沿 | 电平 | 电平保持

编程用法

输入处理 — 基于采样或基于帧的处理 元素作为通道(基于采样) (默认) | 列作为通道(基于帧)

依赖关系

编程用法

通过跳过除以分母首项系数(a0)进行优化 — 跳过除以 a0 的运算 off (默认) | on

编程用法

采样时间(-1 表示继承) — 采样之间的时间间隔 -1 (默认) | 标量 | 向量

依赖关系

编程用法

查看滤波器响应 — 查看滤波器响应 按钮

依赖关系

数据类型

状态 — 状态数据类型 Inherit: Same as input (默认) | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

编程用法

分子系数 — 分子系数数据类型 继承: 从内部规则继承 (默认) | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16) | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

编程用法

分子系数最小值 — 分子系数的最小值 [] (默认) | 标量

编程用法

分子系数最大值 — 分子系数的最大值 [] (默认) | 标量

编程用法

分子乘积输出 — 分子乘积输出数据类型 继承: 从内部规则继承 (默认) | 继承: 与输入相同 | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

编程用法

分子累加器 — 分子累加器数据类型 继承: 从内部规则继承 (默认) | 继承: 与输入相同 | 继承: 与乘积输出相同 | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

编程用法

分母系数 — 分母系数数据类型 继承: 从内部规则继承 (默认) | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16) | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

编程用法

分母系数最小值 — 分母系数的最小值 [] (默认) | 标量

编程用法

分母系数最大值 — 分母系数的最大值 [] (默认) | 标量

编程用法

分母乘积输出 — 分母乘积输出数据类型 继承: 从内部规则继承 (默认) | 继承: 与输入相同 | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

编程用法

u — 输入信号
标量 | 向量 | 矩阵

Num — 分子系数
标量 | 向量

Den — 分母系数
标量 | 向量

External reset — 外部重置信号
标量

x0 — 初始状态
标量 | 向量 | 矩阵

Port_1 — 滤波后的输出信号
标量 | 向量 | 矩阵

滤波器结构 — 滤波器结构
直接 II 型 (默认) | 直接 I 型转置 | 直接 I 型 | 直接 II 型转置

分子源 — 分子系数的信源
对话框 (默认) | 输入端口

分子值 — 分子系数
`[1]` (默认) | 标量 | 向量 | 矩阵

分母源 — 分母系数的信源
对话框 (默认) | 输入端口

分母值 — 分母系数
`[1 0.5]` (默认) | 向量

初始状态源 — 初始状态的信源
对话框 (默认) | 输入端口

初始状态值 — 初始滤波器状态
`0` (默认) | 标量 | 向量 | 矩阵

初始分子状态 — 初始分子状态
`0` (默认) | 标量 | 向量 | 矩阵

初始分母状态 — 初始分母状态
`0` (默认) | 标量 | 向量 | 矩阵

外部重置 — 外部状态重置
无 (默认) | 上升沿 | 下降沿 | 任一沿 | 电平 | 电平保持

输入处理 — 基于采样或基于帧的处理
元素作为通道(基于采样) (默认) | 列作为通道(基于帧)

通过跳过除以分母首项系数(a0)进行优化 — 跳过除以 a0 的运算
`off` (默认) | `on`

采样时间(-1 表示继承) — 采样之间的时间间隔
`-1` (默认) | 标量 | 向量

查看滤波器响应 — 查看滤波器响应
按钮

状态 — 状态数据类型
`Inherit: Same as input` (默认) | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

分子系数 — 分子系数数据类型
继承: 从内部规则继承 (默认) | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16) | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

分子系数最小值 — 分子系数的最小值
`[]` (默认) | 标量

分子系数最大值 — 分子系数的最大值
`[]` (默认) | 标量

分子乘积输出 — 分子乘积输出数据类型
继承: 从内部规则继承 (默认) | 继承: 与输入相同 | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

分子累加器 — 分子累加器数据类型
继承: 从内部规则继承 (默认) | 继承: 与输入相同 | 继承: 与乘积输出相同 | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

分母系数 — 分母系数数据类型
继承: 从内部规则继承 (默认) | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16) | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

分母系数最小值 — 分母系数的最小值
`[]` (默认) | 标量

分母系数最大值 — 分母系数的最大值
`[]` (默认) | 标量

分母乘积输出 — 分母乘积输出数据类型
继承: 从内部规则继承 (默认) | 继承: 与输入相同 | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

分母累加器 — 分母累加器数据类型
继承: 从内部规则继承 (默认) | 继承: 与输入相同 | 继承: 与乘积输出相同 | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

输出 — 输出数据类型
继承: 从内部规则继承 (默认) | 继承: 与输入相同 | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16) | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

输出最小值 — 输出的最小值
`[]` (默认) | 标量

输出最大值 — 输出的最大值
`[]` (默认) | 标量

被乘数数据类型 — 被乘数数据类型
`Inherit: Same as input` (默认) | int8 | int16 | int32 | int64 | fixdt(1,16,0) | <数据类型表达式>

锁定数据类型设置以防止被定点工具更改 — 防止定点工具覆盖数据类型
`off` (默认) | `on`

整数舍入模式 — 定点运算的舍入模式
向下 (默认) | 向上 | 收敛 | 最邻近值 | 舍入 | 最简 | 零

对整数溢出进行饱和处理 — 溢出操作的方法
`off` (默认) | `on`

状态名称 — 为每个状态指定唯一名称
`' '` (默认) | `'position'` | `{'a', 'b', 'c'}` | `a` | ...

状态名称必须解析为 Simulink 信号对象 — 要求将状态名称解析为信号对象
`off` (默认) | `on`

C/C++ 代码生成
使用 Simulink® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

PLC 代码生成
使用 Simulink® PLC Coder™ 生成结构化文本代码。

定点转换
使用 Fixed-Point Designer™ 设计和仿真定点系统。