Многоканальное устройство для обработки нестационарных сигналов

 

Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в системах управления промышленными объектами для обработки нестационарных сигналов. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства. Для достижения поставленной цели в устройство введегш блок 6 мажоритарной, обработки, задатчик 14, вычитатель 15, компаратор 16, переключатель 17. Устройство также содержит каналы 1 формирования сигнала , фильтр 3 низкой частоты, распределитель 4 импульсов, генератор 5 импульсов, каналы 7 обработки сигнала , переключатель 4, сумматоры 11, 12, делитель 13, вычитатель 8, компаратор 9, ключ 10. Устройство обеспечивает миниг льные потери даже в случае появления во входном сигнале аномальных помех с резко изменяющейся амплитудой. 1 з.п. ф-лы, I ил. с S (/)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 Н 03 К 3/84

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОЕРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

\ л.:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3922031/24-21 (22) 01.07.85 (46) 23.02.87. Бюл.№ 7 (71) Кузнецкий металлургический комбинат им. В.И.Ленина и Сибирский металлургический институт им.Серго

Орджоникидзе (72) Н.А.Фомин, В.П.Авдеев, Т.В.Киселева, Г.Я.Анисимов, И.П.Строков и В.Н.Тежиков (53) 621.3.049.75 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1198778, кл.Н 05 К 10/00, 1984. (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ОБРАБОТКИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в системах управления промьпп„„SU „„1292166 А 1 ленными объектами для обработки нестационарных сигналов. Цель изобретения — повьппение помехоустойчивости

I устройства. Для достижения поставленной цели в устройство введены блок 6 мажоритарной. обработки, задатчик 14, вычитатель 15, компаратор 16, переключатель 17. Устройство также содержит каналы 1 формирования сигнала, фильтр 3 низкой частоты, распределитель 4 импульсов, генератор

5 импульсов, каналы 7 обработки сигнала, переключатель 4, сумматоры ll, 12, делитель 13, вычитатель 8, компаратор 9, ключ IO. Устройство обеспечивает минимальные потери даже в случае появления во входном сигнале аномальных помех с резко изменяющейся амплитудой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1292166

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах управления промышленными объектами для обработки нестационарных сигналов. 5

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости устройства.

На чертеже представлена функциональная схема многоканального устройства для обработки нестационарных сигналов. 1

Устройство содержит каналы 1 формирования сигнала, каждый из которых состоит из переключателя 2 и фильтра 3 низкой частоты, распреде!

5 литель 4 импульсов, генератор 5 импульсов, блок 6 мажоритарной обработки, содержащий каналы 7 обработки сигнала, каждый из которых состоит из вычитателя 8, компаратора

9 и ключа 10 а также сумматоры 11 и 12 и делитель 13. Кроме того, устройство содержит, задатчик 14, вычитатель 15, компаратор 16, переключатель 17.

Выходы распределителя 4 соединены с управляющими входами переключателей 2 каналов 1, первый информационный вход и выход переключателей

2 подключен соответственно к выходу и входу фильтра 3 своего канала 1, вторые информационные входы переключателей 2 соединены между собой и подключены к входу устройства.

Выходы фильтров 3 соединены с соответствующими входами блока 6 мажоритарной обработки, выход которого соединен с первыми входами вычитателя 15 и переключателя 17, выход которого является выходом устройства. Выход эадатчика 14 соединен с вторыми входами вычитателя 15 и переключателя 17.

Выход вычитателя 15 через компа- 45 ратор 16 соединен с входом управления переключателя 17. Выход генера-, тора 5 соединен с входом распределителя 4.

В блоке 6 мажоритарной обработки 5g первые входы вычитателей 8 каналов

7 являются соответствующими входами блока 6, в каждом канале 7 выход вычитателя 8 через компаратор 9 подключен к входу ключа IO, выходы клю- 5-, чей через сумматор 11 соединены с первым входом делителя 13 выходы компараторов 9 соединены через сумматор 12 с вторым входом делителя 13.

Устройство работает следующим образом.

На вторые информационные входы переключателей 2 каналов 1 поступает входной сигнал, а на первые информационные входы подаются сигналы с выходов фильтров 3 низкой частоты соответственно, каждый из которых представлен в виде инерционного звена с передаточной функцией

V = †-- и одинаковой постоянной

1+Т времени инерции Т. Величина Т выбирается из условия подавления флуктуационной помехи до заданного (желаемого) уровня. В дискретном варианте Т однозначно определяется через коэффициент сглаживания Ы а .

d. =

Т где zt — шаг дискретизации, который принимается равным длительности „ импульсной помехи в входном сигнале.

Коэффициент можно оценить из соотношения

N+1 в котором N — число усредняемых значений сглаживаемого сигнала, его рекомендуется выбирать из условия подавления флуктуационной помехи до желаемого уровня:

N

D"

rpe D — дисперсия помехи в входном сигнале; D — заданная (желаемая) дисперсия помехи в сигнале, полученном на выходе фильтра 3.

На вход иэ фильтров 3 поступает сигнал через переключатель.2 либо с выхода соответствующего фильтра 3, либо с входа устройства в зависимости от состояния переключателей 2.

Управление состоянием переключателей 2 осуществляется с помощью распределителя 4, изменение состояния которого производится выходными сигналами генератора 5. Распределитель 4 работает циклически, выдавая попеременно с интервалом nt управляющие сигналы на управляющие входы переключателей 2. Длина одного цикла T„ 4 равна T = Зт„, где 3 — число выходов ц ц 1 ( распределителя 4; " — продолжительность управляющего сигнала на каждом выходе распределителя 4, ко1292I66 торая принимается равной длительности аномальной (импульсной) помехи во входном сигнале.

При поступлении. управляющего сигнала на один из выходов распределителя 4, соединенный с управляющим входом переключателей 2 соответствующего канала 1, переключатель 2 этого канала соединяет свой второй информационный вход со своим выходом, так что на вход фильтра 3 низкой частоты соответствующего канала поступает сигнал с входа устройства.

Другие переключатели 2 в других каналах при этом остаются в положении, при котором их выходы соединены с их первыми информационными входами, подключенными к выходам со-! ответствующих фильтров 3 низкой частоты. Таким образом, на входы ,этих фильтров 3 поступают сигналы с их же выходов. Через промежуток времени rt управляющий сигнал начи нает поступать на следующий вход следующего переключателя 2, соединяя свой второй информационный вход с выходом этого же переключателя 2, а остальные переключатели 2 других каналов при этом соединяют их первые информационные входы со своими выходами и т.д. Через промежуток времени, равный T„, цикл повторяется.

Таким образом, на выходе каждого фильтра 3 образуется сглаженный сигнал. Сглаженные сигналы поступают попарно на входы вычитателей 8 канала 7 в блоке 6. Величины разности сравниваемых сигналов с выходов вычитателей 8 поступают на двухпороговые компараторы 9, где производится сравнение этих сигналов с пороговыми значениями.

Если полученная величина лежит внутри заданного порога значений, на выходе соответствующего компаратора

9 появляется управляющий сигнал в виде импульса, который поступает на управляющий вход ключа 10 соответствующего канала 7. Ключ 10 перехо.дит в замкнутое состояние, соединяя выход фильтра 3 низкой частоты соответствующего канала 1 с первым, вторым или третьим входом соответственно сумматора 11. Одновременно импульс с выхода этого же компаратора

9 поступит на соответствующий вход сумматора 12. Таким образом, в сумматоре 11 суммируются сигналы с выходов фильтров 3 низкой частоты, а в сумматоре 12 суммируется число импульсов, полученных на выходе компараторов 9. В сумматоре Il могут суммироваться либо все сигналы с выходов фильтров 3, либо может поступить только один из сглаженных сигналов, когда только одна из сравниваемых разностей окажется находящейся внутри порога. В делителе 13 суммарный сигнал, поступивший с сумматора 11, поделится на число импульсов, накопленных в сумматоре 12.

10

Таким образом, на выходе делите15 ля 13 в блоке 6 сигнал будет соответствовать среднеарифметическому значению суммируемых в сумматоре 12 сигналов. В частном случае этот сигнал будет соответствовать одному из трех сглаженных сигналов фильтров 3. Сигнал, полученный на выходе блока 6 мажоритарной обработки, сравнивается с сигналом задатчика

25 14, который выдает гарантированное значение оцениваемого сигнала, обеспечивающее наименьшие потери в наихудшей ситуации. Для сравнения этих сигналов сигналы с выхода блока 6

3Q и задатчика 14 поступают соответственно на первый и второй входы вычитателя 15, а величина разности этих сиг налов сравнивается в компараторе 16 с заданными значениями разности.

Если величина разности сигналов ! с выхода блока 6 и задатчика 14 лежит в заданных пределах, на выходе компаратора !6 появляется сигнал, который поступает на управляющий вход пере40 ключателя 17. Переключатель 17 соединяет выход блока 6 с выходом устройства. В противном случае на выход устройства через переключатель 17 пройдет сигнал с задатчика 14.

45 На выход устройства будет подаваться сигнал с задатчика 14 и в тех случаях, когда ни один из сигналов с .выходов фильтров 3 не попадает во внутрь порога, определяемого пороговыми значениями компараторов 9.

Например, если два сигнала оказались лежащими внутри порога, определяемого значениями компараторов 9, на выходе первого компаратора 9 появ55.ляется импульс, который поступит на управляющий вход первого ключа 10 и переведет его в замкнутое состояние; выход первого фильтра 3 низкой частоты, тем самым, соединится с

l292l66

50

ВНИщщ Заказ 285/57 Тираж 902 Подписное

Произв.-noaarp. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 первым входом первого сумматора Il.

Одновременно импульс с выхода первого компаратора 9 попадет в сумматор 12, где зафиксируется его наличие. 5

Если другие компараторы 9 не срабатывают, в делителе 13 сигнал поделится на единицу и поступит на один из входов вычитателя 15, на второй вход которого поступит сигнал с задатчика 14, где вычислится их разность, которая после поступления на вход компаратора 16 сравнивается с заданными величинами, Если величина разности лежит внутри заданного порога, на выходе компаратора 16 появляется импульс, который воздействует на управляющий вход переключателя 17, переведя состояние ключей котором первый информационный вход переключателя 17 (выход делителя 13) соединяется с выходом устройства.

Если величина разности лежит вне заданного порога, на выходе компа25 ратора 16 импульса не будет, переключатель 17 останется в прежнем состоянии и на выход пройдет сигнал с эадатчика 14.

В качестве гарантированного сигнала может приниматься максималь-, ное, минимальное или среднее значение полезного сигнала, известного, например, на основе априорной информации о характере изменения этого сигнала. Может приниматься максимальное, минимальное или среднее значение полезного сигнала, гарантирующее минимальные потери в наиболее сложных ситуациях, которые возникают, в частности, в случае появления во входном сигнале аномальных помех с резко изменяющейся амплитудой формула изобретения

1,Многоканальное устройство для обработки нестационарных сигналов, содержащее и каналов формирования сигнала и последовательно соединенные генератор и распределитель импульсов, а каждый канал формирова1ния сигнала содержит последовательно соединенные переключатель и фильтр низкой частоты, выход которого подключен к первому информационному входу переключателя, управляющий вход которого соединен .с соответствующим выходом распределителя импульсов, а второй информационный вход соединен с входной шиной устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него дополнительно введены блок мажоритарной обработки, задатчик, вычитатель, компаратор, переключатель, причем выход фильтра низкой частоты каждого канала формирования сигнала соединен с соответствующим входом блока мажоритарной обрабоки, выход которого соединен .с первыми входами вычитателя и переключателя, выход задатчика соединен с вторыми входами вычитателя и переключателя, выход вычитателя через компаратор соединен с входом управления переключателя.

2. Устройство по п.l, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок мажоритарной обработки содержит каналы обработки сигнала, а каждый канал обработки сигнала содержит последовательно соединенные вычитатель, компаратор и ключ, а также первый и второй сумматоры и делитель, причем первый вход вычитателя каждого канала обработки сигнала является входом блока мажоритарной обработки и соединен с первым входом ключа, вто, —,. рой вход вычитателя соединен с вторым входом вычитателя последующего ка-. нала, а второй вход вычитателя последующего канала соединен с первым входом вычитателя первого канала, выходы ключей каналов обработки сигналов через первый сумматор соединены с первым входом делителя, выход которого является выходом блока мажоритарной обработки, выходы компараторов каналов обработки сигналов подключены через второй сумматор к второму входу делителя.