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针对单个正弦信号采用具有二维状态变量和一维参数变量的三维自适应陷波滤波器。通过单个正弦信号的基波频率估计算法，获得了它的状态变量和输出频率特性及各正弦分量幅值的准确估计。在平均方法的基础上用李雅普诺夫方法对基波频率更新法则的稳定性进行了分析，使其由渐进稳定推广到了全局稳定。采用四阶龙格-库塔方法实现该正弦信号的离散化，定义各参数变量，给出了离散化过程的微分方程组及流程图。并通过Matlab编程仿真，研究了基波的频率和幅值的跟随性能，同时分析带宽参数和自适应增益对基频响应速度的影响，从而验证了该算法的精确性和优越性。