01
课程导论：什么是运动控制滤波？
为什么需要滤波？滤波算法的分类与选型指南。
导论选型
02
信号与噪声基础
时域与频域的基本概念，运动控制中常见的噪声类型（白噪声、低频漂移、高频振动）。
时频域噪声
03
一阶低通滤波（LPF）
原理推导、截止频率计算、C语言实现与参数整定。
低通C实现
04
二阶低通滤波
巴特沃斯与切比雪夫滤波器设计，代码实现与性能对比。
巴特沃斯切比雪夫
05
高通滤波与带通滤波
原理、应用场景（如加速度计去重力）、代码实现。
高通带通
06
移动平均滤波（MAF）
窗口长度选择、实时性分析、加权移动平均的改进。
MAF加权
07
中值滤波
原理、窗口大小对延迟的影响、在编码器毛刺去除中的应用。
中值毛刺
08
卡尔曼滤波（KF）基础
状态空间模型、预测与更新方程、一维卡尔曼滤波实现。
卡尔曼预测
09
扩展卡尔曼滤波（EKF）
非线性系统处理、雅可比矩阵计算、在机器人定位中的应用。
EKF非线性
10
无迹卡尔曼滤波（UKF）
UT变换原理、Sigma点选取、与EKF的对比。
UKFUT变换
11
粒子滤波（PF）
重要性采样、重采样、在非线性非高斯系统中的应用。
粒子滤波重采样
12
互补滤波
原理、在姿态解算（IMU）中的应用、代码实现与调参。
互补IMU
13
自适应滤波（LMS/NLMS）
最小均方算法、步长选择、在主动降噪中的应用。
LMS自适应
14
陷波滤波器（Notch Filter）
原理、在共振抑制中的应用、Q值调节。
陷波共振
15
滑动Goertzel算法
单频点检测、在电机振动分析中的应用。
Goertzel频点
16
小波变换滤波
小波阈值去噪原理、在信号突变检测中的应用。
小波去噪
17
H∞滤波
鲁棒滤波原理、与卡尔曼滤波的对比、在强干扰环境下的应用。
H∞鲁棒
18
限幅滤波与限速滤波
原理、在电机电流保护中的应用、代码实现。
限幅限速
19
滞后滤波（Hysteresis Filter）
原理、在开关信号防抖中的应用。
滞后防抖
20
α-β-γ滤波器
原理、在目标跟踪中的应用、与卡尔曼滤波的关系。
α-β-γ跟踪
21
多传感器融合滤波
加权平均法、协方差交叉法、在AGV定位中的应用。
融合AGV
22
实时滤波性能优化
定点数实现、查表法加速、SIMD指令优化。
优化SIMD
23
滤波器参数自动整定
基于梯度下降的参数优化、基于遗传算法的参数搜索。
整定遗传
24
滤波器稳定性分析
零极点图、Bode图、Nyquist判据在数字滤波器中的应用。
稳定性Bode
25
滤波器在伺服驱动器中的应用
速度环滤波、电流环滤波、位置环滤波。
伺服驱动器
26
滤波器在无人机飞控中的应用
加速度计滤波、陀螺仪滤波、高度融合滤波。
无人机飞控
27
滤波器在机器人关节控制中的应用
力矩滤波、碰撞检测滤波、柔顺控制滤波。
机器人关节
28
滤波器在自动驾驶中的应用
GPS/IMU融合滤波、雷达点云滤波、路径平滑滤波。
自动驾驶融合
29
滤波器在工业振动监测中的应用
FFT分析、包络分析、故障特征提取。
振动监测
30
课程总结与实战项目
综合运用多种滤波器设计一个运动控制系统滤波方案。
实战综合