Многовариантный фильтр

 

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для выделения из дискретного сигнала составляющих с различными частотными свойствами. В устройстве установлено несколько блоков задержки на время, кратное инструментальной задержке одиночного фильтра низкой частоты, и формируется специальная последовательность запуска элементов последующих уровней сглаживания. Это позволяет получить на всех уровнях сглаженные сигналы за время, существенно меньшее интервала поступления значений входного сигнала. Устройство содержит три фильтра 1, 2, 3 низкой частоты, входную шину 4, два блока сравнения 5, 6, два сумматора 7, 8, четыре блока задержки 9 - 12 и три выходные шины 13, 14, 15, соответствующие различным уровням сглаживания входного сигнала. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о» о

jwj М М () (21) 4674475/24 (22) 04.04.89 (46) 30.07.91. Бюл.¹28 (71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.П.Авдеев, А.Г.Дьячка, Л.ПМышляев, А.Е.Кошелев, В.Ф.Евтушенко, В.Н.Бедарев, А,И.Яевочкин и Т,Н Теплова (53) 62.50 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1149214, кл. G 05 В 13/02, 1984, (54) МНОГОВАРИАНТНЫЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для выделения из дискретного сигнала составляющих с различными часИзобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для выделения из дискретного сигнала составляющих с различными частотными свойствами.

Цель изобретения — уменьшение запаздывания при сглаживании дискретной последовательности сигналов.

На чертеже представлена структурная схема многовариантного фильтра.

Многовариатный фильтр содержит первый 1, второй 2 и третий 3 фильтры низкойчастоты, входную шину 4 устройства, первый 5 и второй 6 блоки сравнения, первый 7 и второй 8 сумматоры, первый 9, второй 10, третий 11 и четвертый 12 блоки задержки, первую 13, вторую 14 и третью 15 выходные шины устройства. На чертеже1акже показан вариант структурной схемы,„, Я2„„1667223 А1 (si1s Н 03 Н 17/04, G 05 В 13/02 тотными свойствами. В устроистве установлено несколько блоков задержки на r1ã. г1я, кратное инструментальной задержке одиночного фильтра низкой частоты, и формируется специальная последовательность запуска элементов последующих уровней сглаживания. Это позволяет получи1ь на всех уровнях сглаженные сигналы за впемя, существенно меньшее интервала поступления значений входного сигнала. Устройство содержит три фильтра 1 — 3 низкой частоты, входную шину 4, два блока 5,6 сравнения, два сумматора 7,8, четыре бока 9 — 12 задерж1:и и три вхсдныЕ шины 13 — 11, СООтвЕгетвующие различным уровням сглаживания входного сигнала 1 ил. фильтра низкои частоты, содержащего элемент 16 сравнения, масштабирующий блок

17, сумл1атор 18 и элемент 19 задержки.

Многовариантный фильтр работает следующим образом.

С гходной шины 4 устройства сигнал X(l) с интервалом времени поступает на первый

1 фильтр низкой частоты, на выходе которого фильтра формируется сглаженный в соответствии с выражением

X (i + 4 ) = X(i -1+ ЛР) + a 1(X(i) - X(i - 1 + z)) сигнал. Здесь hg — л1аксимальное время обработки сигнала фильтрами 1 - 3 низкой час.оты, которое существенно меньше интервала Л1, поступления значений сигна",à

X(l), а Гс1 — коэффициент передачи, Сглаженный сигнал X(i + Л2) являет1 я сл»I ëñ;1 первого уровня многовариан-но;", i -:1Л:: р.:, 1667223 который поступает на первую выходную шину 13 устройства, на третий блок 11 задержки и на инверсный вход первого блока 5 сравнения. Выходной сигнал первого блока задержки, равный разности д Х "(1 + Л 2) - Х(1 +Л 2) - X (I +be), поступает на второй фильтр 2 низкой частоты.

Настройка (коэффициент а2) второго фильтра 2 низкой частоты выбираются таким образом, чтобы его постоянная времени была в 1,5 — 2 раза меньше постоянной времени первого фильтра 1 низкой частоты, На выходе второго фильтра 2 низкой частоты формируется сглаженный сигнал в соответствии с выражением

8 X (l + 2Л 2 = дх "(1 - 1 + 2Л e) + а (дХн(I+ be) -8X (1-1+ 2 Л z)), который поступает на вход первого сумматора 7, где он суммируется с поступившим по другому входу сигналом X (l + 2 Л2), предварительно задержанным на время Лг с помощью третьего блока 11 задержки, формируя на выходе первого сумматора 7 и соответственно на выходе второго уровня многовариантного фильтра (второй выходной шине устройства 14) сигнал

Х (1 + 2 Л 2) = д (1 + 2 Л 2) + Х i(I + 2 Л г)

Сигнал X (1 +2hz) содержит более высокочастотные составляющие,чем сигнал Х (1 +

+ й) с первого уровня.

Аналогичным образом формируется сглаженный сигнал Х (1 + 3 й) на третьем уровне (третьей выходной шине устройства

15). Для этого входной сигнал X(I) многовариантного фильтра задерживается на время

2 be во втором блоке 10 задержки и, спустя время 2 Qg, поступает на прямой вход второго блока 6 сравнения. на инверсный вход которого подается выходной сигнал X (! + 2 bg) первого сумматора 7, который одновременно поступает и на вход четвертого блока 12 запаздывания. Выходной сигнал второго блока 6 сравнения д Х (1 + 2 A z) = Х(1 + 2 Л 2) - X (1 + 2b z) поступает на вход третьего фильтра 3 низкой частоты, имеющего такую же структуру, как и предыдущие два фильтра, где он сглаживается в соответствии с выражением

4 / IV дх "(I + 3 Лг) .д "(I - 1+ 3Л 2)+

+а з(д Х111(1 +2Л 2) - д X (i - 1 + 3Л 2)).

Постоянная времени третьего фильтра

3 низкой частоты в 1,5 — 2 раза меньше постоянной времени второго фильтра 2 низкой частоты. Выходной сигнал третьего

55 фильтра 3 низкой частоты поступает на вход второго сумматора 8, где он суммируется с сигналом Х (1 + 3 Л2), предварительно заll держанным на время Лг с помощью четверт! го блока 12 задержки. Выходной сигнал

Х (l + 3 Л2) второго сумматора 8

X 1(1+3 Лg)- ВХ (!+3Л)+Х (1+3Л ) является выходом третьего уровня многовариантного фильтра и содержит еще более выс !кочастотные составляющие, чем сигнал Y((1+ 2 Лг).

В данном многовариантном фильтре приведены три уровня сглаживания. По аналогии может быть построен многовариантный фильтр и с большим числом уровней.

Наличие в устройстве нескольких блоков задержки на вермя, кратное Л2, и формирование новой последовательности запуска элементов второго и третьего уровней внутри интервала Л< позволяет получить на всех его уровнях сглаженные сигналы за время существенно меньшее, чем интервал поступления значений входного сигнала Х(1).

Формула изобретения

Многовариантный фильтр, содержащий первый фильр низкой частоты, вход которого подключен к входной шине многовариантного фильтра, выход первого фильтра низкой частоты подключен к первой выходной шине многовариантного фильтра и к инверсному входу первого блока сравнения, выход которого через второй фильтр низкой частоты соединен с первым входом первого сумматора, второй блок сравнения, выход которого через третий фильтр низкой частоты соединен с первым входом второго сумматора, о т л и ч э ю шийся тем, что, с целью уменьшения запаздывания при сглаживании дискретной последовательности сигналов, в него введены четыре блока задержки, причем входная шина многовариантного фильтра через первый и второй блоки задержки подключена соответственно к прямым входам первого и второго блоков сравнения, выход первого фильтра низкой частоты через третий блок задержки подключен к второму входу первого сумматора, выход которого подключен к второй выходной шине многовариантного фильтра, к четвертому блоку задержки и к инверсному входу второго блока сравнения, выход четвертого блока задержки соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого подключен к третьей выходной шине мновариантного фильтра.

1667223

Составитель В. Пешков

Техред M.Ìoðråíòàë Корректор И Муска

Редактор М. Циткина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2532 Тираж 461 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5