Necesitas voltear la pregunta a la inversa. Es bastante fácil hacer un filtro a una especificación, una vez que tienes una especificación. Lo que necesita es obtener la especificación correcta para su aplicación.
El objetivo principal de su sistema es mantener la altura de su soplete de corte por plasma, es decir, el servo de su voltaje, que es un proxy de la altura. Supongo que existe algún tipo de motor que puede subir y bajar la antorcha.
Entonces, lo que tienes es un problema de control de bucle cerrado. Creo que entiendes esto, me doy cuenta de tu comentario sobre el desfase. Supongo que entiendes que esto puede hacer que el bucle sea más difícil de diseñar y estabilizar. Pero una cosa es estar nervioso por el retraso de fase cuando se trata de diseñar un filtro, y otra muy distinta pasar de los requisitos del ancho de banda y la estabilidad del control de bucle, para llegar a una especificación para el filtro.
Una de las primeras cosas que debe reconocerse en este problema de control es que el ruido en la medición de voltaje se pasará a la antorcha como una fluctuación de altura. Sin embargo, al diseñar su bucle, podrá atenuar este jitter. En un bucle bien diseñado, se atenuará tanto como para ser despreciable. ¡"Lo más ajustado posible" no es realmente una especificación!
Entonces, el primer punto importante de especificación es, ¿cuál es la fluctuación de la altura permitida de la antorcha en cualquier frecuencia de fluctuación de fase dada? Si la dependencia de la frecuencia de esa especificación hace que sea demasiado difícil de alcanzar, se puede sustituir la fluctuación de fase máxima a máxima en un ancho de banda, pero eso necesitaría otras aproximaciones.
Sabiendo que la fluctuación de la antorcha permitida, y el ruido en su medición de voltaje, le permitirá especificar su función de transferencia de bucle cerrado que logrará la atenuación. Esto incluye las ganancias del sistema, los retrasos del motor, las sensibilidades de aceleración, así como cualquier filtro explícito que agregue.
Si esto es suficiente para ponerte en la ruta del bucle de control, todo va bien. Sin embargo, puede ser completamente nuevo para ti, y si es así, no vas a convertirte en un experto de la noche a la mañana. Esta es probablemente una situación demasiado compleja para aprender.
Entonces, como segundo mejor, volvamos la pregunta a lo que preguntaste. Supongo que una vez que tenga un filtro lo suficientemente rápido, puede usarlo para controlar un controlador de altura empaquetado, y espero algún tipo de bucle estable.
El filtro más rápido, el desfase más bajo, será el uso de una función de promedio digital 'box-car', en el procesamiento después del ADC. Simplemente agrega todas las muestras en el período de tiempo más reciente. Si está muestreando a 1000Hz, entonces un segundo vagón de cuadro de 20 mS sumará las 20 lecturas anteriores. Este filtro tendrá una latencia, un retardo de tiempo promedio, de 10 ms segundos, la mitad de la longitud del vagón. Ese retraso de tiempo establecerá un límite en el ancho de banda del bucle que puede alcanzar en su bucle, puede ser aceptable, puede que no. Es muy fácil de ajustar.
Donde se espera que su ruido sea periódico, y aquí esperaría que la frecuencia de la red tuviera una gran contribución al ruido medido, el filtro de cabina se destacará al poner muescas de atenuación profunda en la frecuencia de la línea. Por ejemplo, en un terreno de 50Hz donde vivo, un furgón con una longitud de 20 mS (o un múltiplo de 20 mS) eliminará completamente todo el ruido de frecuencia de la red y sus armónicos. En tierra de 60Hz, haga que la caja sea un múltiplo de 16.7mS de largo.
El ADC deberá ir precedido por un filtro anti-alias analógico. El ancho de banda de este filtro se elige para que sea lo suficientemente estrecho para la velocidad de muestreo, y no más estrecho. Esto significa que su retraso de fase será despreciable en comparación con el filtro digital y los componentes mecánicos en el ajuste de altura.