Адаптивный сглаживающий фильтр

 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах автоматического регулирования . Цель изобретения - улучшение динамических характеристик. Входной сигнал поступает на первый блок вычитания (БВ) 1, в котором из него вычитается выходной сигнал адаптивю 1C о: о:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН д1)4 Н 03 Н 21/рр

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ (21) 3801104/24-09 (22) 11.10.84 (46) 23,04,86. Бюл. 11 15 (72) С.В,Черный и В.В,Бориков (53) 621 ° 396,6 (088.8) (56) Патент Великобритании 9 1469605, кл. Н 03 С 11/08, опублик. 1975.

Авторское свидетельство СССР

У 1003302, кл. Н 03 Н 21/00, 1983.

„„SU„„1226610 А

"Л4л.. r . :" б 0 (54) АДАПТИВНЫЙ СГЛАЖИВАЮЩИЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах автоматического регулирования. Цель изобретения — улучшение динамических характеристик. Входной сигнал поступает на первый блок вычитания (БВ) 1, в котором из него вычитается выходной сигнал адаптив12266!0

10 ного сглаживающего фильтра. Разностный сигнал с БВ 1 поступает на первый детектор знака (ДЗ) 2 и через перемножитель 17 — на второй интегрирующий усилитель (ИУ) 8, Сглаженный сигнал с ИУ 8 поступает на выход адаптивного сглаживающего фильтра.Сигнал с ДЗ 2 в виде "+I или

"-I" поступает на перемножитель 4, куда поступает через элемент задержки 3 тот же сигнал. Если сомножители одного знака, то сигнал "+!" с перемножителя 4 поступает на второй

БВ 5. ИУ 6 сглаживает сигнал второго БВ 5, который через масштабный усилитель 7 поступает на пятый БВ 21.

Выходной сигнал второго ИУ 8 вычитается в третьем БВ 10 из задержанного вторым элементом задержки 9, Этот раэностный сигнал обрабатываетИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах автоматического регулироваI ни я °

Цель изобретения — улучшение динамических характеристик.

На фиг.! приведена структурная электрическая схема адаптивного сглаживающего фильтра; на фиг. 2 и 3 - его переходные функции и амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) соответственно.

Адаптивный сглаживающий фильтр содержит перный блок 1 вычитания, первый детектор 2 знака, первый элемент 3 задержки, первый переиножитель 4, второй блок 5 вычитания, первый интегрирующий усилитель 6, первый масштабный усилитель 7, второй интегрирующий усилитель 8, второй элемент

9 задержки, третий блок 10 вычитания, второй детектор II знака, третий элемент 12 задержки, второй перемножитель 13, четвертый блок 14 вычитания, третий интегрирующий усилитель

l5, второй масштабный усилитель 16, третий ll и четвертый 18 перемножители, четвертый 19 и пятый 20 интегся аналогично сигналу с выхода первого БВ 1 с помощью второго ДЗ 11, второго перемножителя 13, третьего элемента задержки 12, четвертого БВ

14, третьего ИУ 15 и второго масштабного усилителя 16 и поступает на другой вход пятого БВ 21. Сигнал пятого БВ 21, соответствующий статистической постоянной времени адаптинного сглаживающего фильтра, сравнивается н пятом ИУ 20 с текущей постоянной времени, которая получается на выходе четвертого ДУ 19. На входы четвертого ДУ 19 поступают сигналы с третьего и четвертого перемножителей 17 и 18..Сигнал управления для устранения разности между текущим и заданным значениями постоянной времени с пятого ИУ 20 поступает на третий умножитель 17. 3 ил.

2 рирующие усилители и пятый блок 21 вычитания, Адаптивный сглаживающий фильтр работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на вход первого блока 1 вычитания, в котором из него вычитается выходной сигнал адаптивного сглаживающего фильтра, и получаемая разность поступает на вход третьего перемножителя 17 и на вход первого детектора 2 знака. На выходе второго интегрирующего усилителя 8 получается сглаженный сигнал, который и поступает на выход адаптичного сглаживающего фильтра.

Сигнал разности с выхода первого блока !вычитания поступает на нход первого детектора 2 знака, на выходе которого получается сигнал либо "+!", либо "-1", который поступает на вход первого элемента 3 задержки и второй вход первого перемножителя 4, выходной сигнал которого равен +"!", если сомножители одного знака, и -"1", если они разного знака, На выходе первого интегрирующего усилителя 6 получается сглаженный сигнал второго блока 5 вычитания. который через первый масштабный усилитель 7 поступает на

1226610

К, U„

Т (Тз,А йо ао

Uao (1) выходные сигналы интегрирующих усилителей 19 и 20 соотU

17 где U<9

U„K17

U47

19 !!

Подставляя в это выражение значение

4 из выражения (1 ) получаем Я К17 70

Процесс интегрирования заканчивается в случае, когда

40 Би = Тзад

Подставив в выражение (1 ) Б = Т

Ъод находим выражение для т, 7о К, 4 Эквивалентное значение коэффициента передачи третьего перемножителя 17 равно

Us умн ъкв ц 19 7 о за э

50 зс Д о "21 где U — выходной сигнал пятого блока

21 вычитания, Следовательно, в предлагаемом устройстве обеспечивается стабилизация

55 заданного сигналом То + 0,1 значения постоянной времени посредством воздействия на коэффициент передачи пер множителя 17. первый вход пятого блока 21 вычитания.

Дпя определения скорости изменения сглаженного сигнала выходной сигнал второго интегрирующего усилителя 8 запоминается во втором элементе 9 задержки, а затем задержанный сигнал вычитается в третьем блоке 10 вычитания из выходного сигнала адаптивного сглаживающего фильтра, Сигнал полученной разности обрабатывается аналогично выходному сигНалу первого блока 1 вычитания.

Выходной сигнал третьего интегрирующего усилителя 15 через второй 15 масштабный усилитель 16 поступает на второй вход пятого блока 21 вычитания.

Схема стабилизации коэффициента усиления прямбй цепи адаптивного сглаживающего фильтра, состоящая из третьего 17 и четвертого 18 перемножителей, четвертого 19 и пятого 20 интегрирующих усилителей, определяет текущую постоянную времени адаптивного сглаживающего фильтра Т, получаемую с выхода четвертого интегрирующего усилителя 19 по входному и выходному сигналам адаптивного сглаживающего фильтра, сравнивает ее с постоянной времени, полученной по статистическим характеристикам с выхода пятого блока 21 вычитания, с учетом регулируемого уровня Т, подаваемого на третий вход пятого интегрирующего усилителя 20.

Стабилизация динамических характеристик фильтра обеспечивается пуI тем измерения текущего значения его постоянной времени, сравнения этого значения с заданным значением пос- .. тоянной времени на пятом интегрирующем усилителе 20 и выдачи с его выхода управляющего сигнала для устранения разности между текущим и заданным значениями постоянной времени на третий перейножитель 17.

Заданное значение постоянной времени формируется путем суммирования сигнала регулировки T с выходным сигналом пятого блока 21 вычитания схемы коррекции постоянной времени.

Текущее значение постоянной времени адаптивного сглалжвающего фильтра измеряется схемой идентификации, состоящей из четвертого перемножителя 18 и четвертого интегрирующего усилителя 19. Работа устройства идентификации описывается соотношениями !

U=- — (U-U U)

19 T <7 1 19

<9 ветственно; — выходной сигнал первого блока 1 вычитания, — выходной сигнал третьего перемножителя

17 и его коэффициент передачи соответственно.

Для устойчивой работы схемы идентификации устройства необходимо соблюдение условия

U19 (О)- Uã (0) или в общем случае

Sign U,9 (О) = sign U (О).

Тогда, для установившихся значений — (U U U ) =0

19 откуда

122 6I0

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить число блоков и регулировок, В схеме известного устройства предусмотрено по одной регулировке в каждом из каналов путем добавления к переменному сигналу, проходящему в каждом из них, некоторой постоянной величины, подбираемой при регулировке (3 и Т ). Кроме того, кажцый из каналов управления содержит по два мас- "О штабных усилителя и одному задатчику„, коэффициенты которых также подбираются опытным путем.

Если необходимо изменить статистические характеристики выходного сиг нала, то требуется перенастройка всех регулируемых параметров масштабных коэффициентов и задаваемых постоянных сигналов и Т„) . Общее количество регулировок в схеме известного устройства равно 8.

Предлагаемое устройство содержит в два раза меньше масштабных усилителей, не имеет задатчиков и имеет всего один регулировочный сигнал Т подаваемый.на третий вход пятого интегрирующего усилителя 20. Кроме того, в предлагаемом устройстве ко-личество регулировок равно 3, Формула изобретения

Адаптивный сглаживающий фильтр, содержащий последовательно соединенные первый блок вычитания, вход которого является входом адаптивного сглаживающего фильтра, первый детектор знака, первый элемент задержки, 49 первый перемножитель, второй вход которого подключен к выходу первого детектора знака, второй блск вычитания и первый интегрирующий усилитель, выход которого подключен к 45 второму входу второго блока вычитания, последовательно соединенные вто рой интегрирующий усилитель, выход которого подключен к второму входу первого блока вычитания и является выходом адаптивного сглаживающего фильтра, второй элемент задержки, третий блок вычитания, второй вход которого подключен к выходу второго интегрирующего усилителя, второй детектср знака, третий элемент задержки, второй перемножитель, второй вход которого подключен к выходу Второго детектора знака, четвертый блок вычитания и третий интегрирующий усилитель, выход которого подключен к второму входу четвертого блока вычитания, а также первый и второй масштабные усилители и пятый блок вычитания, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, в него введены третий перемножитель„ включенный между выходом первого блока вычитания и входом второго интегрирующего усилителя, последовательно соединенные и включенные между выходом первого блока вычитания и вторым входом третьего перемножителя — четвертый перемножитель, четвертый интегрирующий усилитель и пятый интегрирующий усилитель, причем выход третьего перемножителя подключен к второму входу четвертого интегрирующего усилителя, выход которого соединен с вторым входом четвертого перемножителя, первый и второй масштабные усилители включены между выходами пер- вого и третьего интегрирующих усилителей и первым и вторым входами пятого блока вычитания соответсвенно, второй вход пятого интегрирующего усилителя соединен с выходом пятого блока вычитания, а третий вход пятого интегрирующего усилителя является входом управления адаптивного сглаживающего фильтра

1226610

10 Тс

1226610

А(сд), в

0,8

ОЯ

80 Ы, с-1

Составитель А.Осипович

Редактор О, Бугир Техред Л. Олейник Корректор М.Шароши

Закаэ 2145/56 Тираж 8 I 6 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская нао., д, 4/5

Проиэводственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4