Фильтр для систем автоматического управления

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИК

Зсю G 05 В 5/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й kETOPCKOIIIV СИИДВТЮЪСТВУ.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3442588/18=24 (22) 26.03.82 (46) 23.08.83. Ben. Í 31 (72) В.Г.Соловьев, А.И.Капелистый, Т.H.Ôðîëîâà и В.Н.Федас (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (53) 62-50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 307394,. кл. G.05 G 1/00, 1967, 2.. Авторское свидетельство СССР

Ю. 470781, кл. G 05 В 5/01, 1974.. . 3. Авторское свидетельство СССР

И 490078, кл. С 05 В 5/01, 1974 (прототип) .

Я0„, 3 037205 А (54) (57) ФИЛЬТР ДЛЯ СИСТЕМ AST0MATNЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ, содержащий последовательно соединенные сумматор, уси-; литель, дифференциатор, апвриодическое звено и поросовое звено, о т л.ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности фильтра, в нем установлен ключ, входом соединен-. ный с выходом дифференциатора, управляющим входом - с выходом порогового звена, а выходом - с одним из входов сумматора.

1037205

Изобретение относится к элементам систем автоматического управления и может быть использовано в качестве фильтра в системах автоматического управления, в выходных сигналах датчиков которых имеются импульсные помехи. Примером таких систем могут служить системы автоматического управления доменными процессами, использующие в качестве. датчиков температуры 10 оптические пирометры излучения.

Известен фильтр для систем автоиатического управления, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, блок сигнатуры, второй суи- 15 матор, интегратор и инввртор, выходом подключенный к одному из входов первого суииатора, и дифференциатор, выходом подключенный к второиу входу второго сумматора 1 . 20

Изв-стен также фильтр для систем автоматического управления, содержащий последовательно соединенные генератор гармонического сигнала, пер" вый сумматор, второй сумматор, релей- 25 ный блок и интегратор, выходои подключеныый к второму входу второго сумма" тора 1.2) ..

Недостатком этих фильтров является их низкая эффективность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является фильтр для систем автоматического управления, содержащий последовательно соединенные сумматор, усилитель, дифференциатор, апериодическое звено и пороговое звено, подключенное выходом к одному из входов сумматора (3 1 .

Недостатком известного фильтра является его низкая эффективность 40 что связано с наличием в цепи отрицательной обратной связи апериодичес" кого .звена, причем эффективность фильтрации тем ниже, чем больше постОянная вреиени апериодического 45 звека.

Цель изобретения " повышение эффективности фильтра.

Поставленная цель достигается тем, 50 что в фильтре для систем автоматического управления, содержащем последовательно соединенные сумиатор, усилитель, дифференциатор, апериодичес" кое звено и пороговое звено, дополни- 55 тельно установлен ключ, входом соединенный с Ъыходом дифференциатора, уп-: равляющим входом - с выходом noporo" вого звена, а выходом - с одним из входов сумматора.

На чертеже представлена блок-схема фильтра.

Фильтр содержит сумматор I, пред» ставляющий собой вычитающий операционный усилитель, суииирующнй вход которого является входом фильтра.

Выход сумматора 1 подключен к входу усилителя 2, выход которого является выходом фильтра и подключен также к входу дифференциатора 3, выполненного в виде дифференцирующей RC-цепочки. Выход дифференциатрра 3 подключен к входам апериодического звена 4, выполненного в виде интегрирующей RC-цепочки, и ключа 5, выполненного в виде реле с нормально разомкнутыми контактами. Выход апериодического звена 4 подключен к входу порогового звена 6, выполненного в виде выпрямителя на диодах, вход которого является входои порогового звена 6, а выход выпрямителя соединен с выходом порогового звена 6 через пороговый элемент, представляющий собой триггер Шмидта. Выход порогового звена 6 подключен к управляющему входу ключа 5, выход которого подключен к вычитающему входу сумматора l.

Фильтр работает следующим образом.

Импульсный выброс на входе фильтра приводит к такому изменению сигнала на выходе фильтра, что сигнал, проходя через дифференциатор 3, апериодическое звено 4 и пороговое звено 6, включает ключ 5, в результате чего включается отрицательная обратная связь, т.е. сигнал с выхода дифференциатора 3 поступает на вычитающий вход сумматора 1. При этом фильтр работает как опериодический элемент с большой постоянной времени и в нем происходит сглаживание импульсного выброса, Когда нет импульсных выбросов и сигнал на входе фильтра изменяется медленно, дифференциатор 3 вырабатывает сигнал небольшой амплитуды, который, проходя, через апериодическое звено 4, не выводит пороговое звено 6 на ограничение, ключ 5 не включается, обратная связь остается разомкнутой и входной сигнал проходит через сумматор 1 и усилитель 2 на выход Фильтра без сглаживания. При этом фильтр линеаризуется в усилительное звено. При наложенной на полезный сигнал высокочастотной помехе неболь1037

Составитель В. Грибова

Редактор В. Лазаренко Техред И. Надь Корректор В. Бутяга

Заказ 6008/48 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, N-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 шой амплитуды на выходе дифференциа тора 3 появляется сигнал большой амплитуды, который сглаживается, проходя апериодическое звено 4, и не вы" водит пороговое звено 6 на ограничение, отрицательная обратная связь не включается, полезный сигнал с наложенной на него высокочастотной помехой небольшой амплитуды проходит. на выход фильтра беэ сглаживания. В связи 10 с тем, что амплитуда высокочастотной помвхи незначительна, она не оказывает заметного влияния на результаты последующей обработки сигнала.

Указанные отличительные особенности предлагаемого фильтра позволяют повысить его эффективность, так, например, при идеальном дифференциаторе, апериодическом звене с постоянной

205 ";;- := -. . .-";: -. ..,-= -.".;" з ":. - .: :... .времени Г 1 и .йеременной составляющей с частотой f 50 с " эффективность фильтра повышается в 78,5 раза.

В результате этого. импульсные выбросы в гораздо меньшей степени оказывают влияние на выходной сигнал фильтра, т.е. повышается точность передачи фильтра. Кроме того, устранение апериодического звена из цепи отрицатель" ной обратной связи фильтра позволяет расширить возможности изменения передаточной функции ультра путем изменения передаточной функции дифференциатора, что позволяет изменять закон . сглаживания импульсного выброса в соответствии с действующей функциональной зависимостью между полезным сигналом и помехой в виде импульсного выброса. Это, в свою очередь, расширяет область применения фильтра.