Управляемый фильтр
В.П. Авдеев, Л.П. Мышляев, Л.А. Суль
Д.М. Муканов, А.П. Калинин и Е.H. Ta (72) Автори мзобретення ан, еркурьев або ВМЖО„":. Л "-:
) $p ôHé Тр ОВ) метШЙЯМ йы Мкий м
Государственный всесоюзный центральн
Красного Знамени научно-исследовател комплексной автоматизации и Сибирски институт им. Cepro Орджоникидз
Р1) Заявители (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ФИЛЬТР
1 2
Изобретение относится к радиотех- . но соединенные третий масштабный усинике и может быть использовано для вы- .:литель. и второй сумматор,:причем дру- . деления полезных низкочастотных со-.:: гой вход каждого из сумматоров подклюатавляющих измеренных векторных сиг- чен к источнику сигнала постоянной н алов. величины 1.1 ).
По основному авт. св. я. 884082 5 Недостатком этого фильтра являетизвестен управляемый Фильтр, содер- ся низкая точность выделения составжащий последовательно включенные пер- . ляющих многомерного сигнала иэ-за товый блок сравнения, ограничитель, . го, что не учитываются их совместные первый интегратор,. выход которого со- : изменения. единен с другим входом первого блока Цель изобретения - повышение точ . 1О сравнения, последовательно включен- насти выделения составляющих многоные детектор знака, второй блок. срав- мерного. сигнала. нения, второй интегратор и квадратор; Для достижения этой цели в известпричем вход детектора знака подклю- . ный управляемый фильтр введены после15 чен к выходу первого блока сравнения; доеательно соединенные дополнительвыход второго интегратора соединен с: . ный блок сравнения, дополнительный вторым входом второго блока сравне- . ограничитель и дополнительный интения, выход квадратора подключен к до- гратор, выход которого подключен к полнительному входу ограничителя че- . о другому входу блока сравнения, послерез последовательно соединенные пер- .довательно соединенные первый дополвый масштабный усилитель и первый сум- нительный масштабный усилитель и перматор и к дополнительному входу nap- . вый дополнительный. сумматор, включенвого интегратора через последователь ные. между выходом квадратора и управ95926 ляющим входом дополнительного ограничителя, последовательно соединенные второй дополнительный масштабный усилитель и второй дополнительный сумматор, включенные между выходом квадратора и управляющим входом дополнительного интегратора, последовательно соединенные первая линия задержки, первый умножитель, третий дополнительный сумматор и третий до- 1О полнительный масштабный усилитель, включенные между выходом детектора знака и входом второго блока сравнения,. последовательно соединенные дополнительный детектор знака, вторая 15 линия задержки и второй умножитель, включенные между выходом дополнительного блока сравнения и другим входом .третьего дополнительного сумматора, при этом второй вход первого умножи- 2о теля подключен к выходу детектора знака, второй вход второго умножителя — к выходу дополнительного блока сравнения, а на вторые входы первого и второго дополнительных сумматоров а поданы сигналы постоянной величины.
На чертеже представлена структурная электрическая схема управляемого фильтра для двух входных сигналов.
Аналогичным образом строится фильтр 5О и для большего количества сигналов. управляемый фильтр содержит блоки
1 и 2 сравнения ограничители 3 и 4, интеграторы 5 и 6, детекторы 7 и 8 знака, линии 9 и 10 задержки, умножители 11 и 12, сумматор 13, масштабный усилитель 14, блок 15 сравнения, интегратор 16, квадратор 17, масштабные усилители 18, 19, 20 и 21, сумматоры 22, 23, 24 и 25.
На чертеже обозначено у„. (t), у (t) измеренные значения первого и второго си гнала в момент времени t; у, (t ), у (t) — полезные составляющие первого
45 и второго сигналов; „, 1, Т, Т вЂ” сигналы постоянной величины.
I3
Работает управляемый фильтр следующим образом.
Первый входной сигнал у (t) посту- 5о пает на вход блока 1 сравнения, где из него вычитается первый выходной сигнал у„ jt) фильтра, и получасмая разность f<(t) подается на вход ограничителя 3 и детектора 7 знака. Если 55 4(t) превышает величину ограничивающего напряжения P<(t) ограничителя
3, то в нем происходит ограничение
8 4 сигнала E<, (t) до величины Pr„(t), что можно представить выражением:
Pg< t) при fg (t) ry p (t) () при -P„(t) < g t) < ()
-P„(t) при C„(t) о. ()
f где E<(t) — выходной сигнал ограничителя 3.
Ограничитель 3 может быть реализован, например, с помощью операционного усилителя в режиме насыщения. Сиг ! нал Е Второй входной сигнал у (t) посту2 пает на вход блока 2 сравнения и с помощью этого блока, ограничителя 4 и интегратора 6 преобразуется таким же образом, что и первый входной сигнал. В результате на выходе интегратора 6 получается полезная составляющая y<(t) второго сигнала, которая поступает на второй выход фильтра. Остальные блоки управляемого фильтра предназначены для взаимосвязанной адаптации величин ограничивающего напряжения ограничителей 3,- 4 и постоянных времени интегрирования интеграторов 5 и 6. Поступающий с выхода блока 1 сравнения на вход детектора 7 знака сигнал g<(t) преобразуется по закону +1 при (й) 0: (. j t) = sing PÄ (t) -1 при f<(t) < 0 гдв Е (С) - выходной он гнал двтвктора знака и подается на линию 9 заР держки, где он запоминается на интервал времени Г, выбираемый экспериментальным путем. С выхода линии 9 задержки сигнал,9 (t-Ц поступает на один из выходов умножителя 11, на 1 другой вход которого поступает сигнал с выхода детектора 7 знака. С выхода умножителя 11 поступает сигнал г, (t) о величине знаковой автокорреляции отклонений 9<(t) и g„(t- -7,), т. е. Г (t) = s ing Я 11 1) sing g (t Г)в 5 9592 С выхода умножителя 1 1 сигнал г (1) подается на один из входов сyнматора 13. На другой вход сумматора 13 подается сигнал 1 () о величине знаковой автокорреляции отклонений (t) и Fg (t- (), получаемый аналогично r (t) с помощью детектора 8 знака, линии 10 задержки и умножителя 12. Сигнал о величине полученной сум- 10 мы с.выхода сумматора 13 поступает на вход масштабного усилителя 14, где умножается на постоянный коэффициент 1/2 (на постоянный коэффициент 1/и при числе входных сигналов n). С f5 выхода масштабного усилителя сигнал () идет на первый вход блока 15 сравнения, в котором из него вычитается выходной сигнал интегратора 16, и полученная разность поступает на zo вход этого же интегратора. Тем самым на выходе интегратора 16 получается сглаженный сигнал от масштабного усилителя 14. С выхода интегратора 16 сигнал че-25 рез квадратор 17, в котором он возводится в квадрат, поступает на входы масштабных усилителей 18, 19, 20 и 21, где производится умножение сигнала на постоянные коэффициенты „, k 50 йр, k, k4 . Выходной сигнал- масштабйого усилителя 18 суммируется в сумматоре 22 с постоянным сигналом „ и посту0 пает на управляющий вход ограничителя 3, задавая величину ограничивающего напряжения (1). Выходной сигнал маштабного усили-, теля 19 суммируется в сумматоре 23 с постоянным сигналом Т" и поступает на управляющий вход ийтегратора 5, задавая величину постоянной времени интегрирования Т1 (t) этого интегратора. Аналогично задаются величины ог раничивающего напряжения p<(t) ограничителя 4 и постоянной времени интегрирования Т () интегратора 6. Постоянная времени интегрирования интегратора 16, масштабные коэффициенты k, k, ky, k масштабных усилителеи, постоянные сигналы М„ Т, Т определяются экспериментально в зависимости от свойств, полезного сигнала и помехи, 68 Формула изобретения Управляемый фильтр по авт. св. 11" 884082, отличающийся тем, что, с целью повышения точности выделения составляющих многомерного сигнала, в него введены последовательно соединенные дополнительный блок сравнения, дополнительный ограничитель и дополнительный интегратор, выход которого подключен к другому входу блока сравнения, последовательно соединенные первый дополнительный масштабный усилитель и первый дополнительный сумматор, включенные между выходом квадратора и управляющим входом дополнительного ограничителя, последовательно соединенные второй дополнительный масштабный усилитель и второй дополнительный сумматор, включенные между выходом квадратора . и управляющим входом дополнительного интегратора, последовательно соединенные первая линия задержки, первый умножитель, третий дополнительный сумматор и третий дополнительный масштабный усилитель, включенные между выходом детектора знака и входом второго блока сравнения, последовательно соединенные дополнительный детектор знака, вторая линия задержки и второй умножитель, включенные между выходом дополнительного блока сравнения и другим входом третьего дополнительного сумматора, при этом второй вход первого умножителя подключен к выходу детектора знака, вто" . рой вход второго умножителя — к выхо35 Таким образом, настройки „(t) и Т,1(с) адаптируются в зависимости и от отклонений полезной составляющей первого сигнала y< {t) от его измеренного значения, и от отклонений полезной составляющей второго сигнала у (С)от его измеренных значений. Аналогично адаптируются и настройки P (t) и T (t). Это позволяет при взаимосвязанных измерениях значений первого и второго сигнала более оперативно уточнять настройки фильтра, что повышает точность выделения полезных составляющих многомерного сигнала. Так, применение предлагаемого управляемого фильтра при выделении полезных составляющих сигналов о взаимосвязанных переменных содержания серы и кремния в доменном чугуне вместо двух отдельных управляемых фильтров уменьшает среднемодульное отклонение выделенных полезных составляющих от их действительных значений. 9 592á8 Составитель Т. Афанасьева Редактор С. Запесочный Техред. М.Тепер Корректор Н. Король Тираж 959 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 7025/75 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная., 4 7 ду дополнительного блока сравнения, а на вторые входы первого и второго дополнительных сумматоров поданы сигналы постоянной величины. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Авторское свидетельство СССР И, 884082, кл. Н 03 Н 21/00, 1981.
