Устройство для фильтрации сигналов от периодических помех

Устройство для фильтрации сигналов от периодических помех

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ СИГНАЛОВ ОТ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПОМЕХ по авт.св. № 1004961, отличающееся тем, что, с целью повышения точности фильтрации от высокочастотных помех, в него дополнительно введены пороговый элемент и третий пepeкJ7ючaтeль, включенный между одним из выходов блока управления и управлянмдим входом первого переключателя, а управляющий вход третьего переключателя соединен через пороговый элемент с выходом блока вычитания. о эо со

СОЮЗ СОВЕТСЯИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l 9) (1 1) 4(51) G 05 В 5 01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСЯОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1004961 (21) 3604432/24-24 (22) 15.06.83 (46) 30.03.85. Бюл. И- 12 (?2) М.С. Фельзер, Н.М. Гриффен, И.Д. Стецюк, А.М.Червоный, М.Г. Смоляр и Б.Ф.1Иуцкий (71) Киевский институт автоматики им. XXU съезда КПСС (53) 62.50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 1004961, кл. С 05 В 5/01, 1981. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ 466lbTPAIg%

СИГНАЛОВ ОТ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПОМЕХ по авт.св. )1 - 1004961, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности фильтрации от высокочастотных помех, в него дополнительно введены пороговый элемент и третий переключатель, включеннын между одним из выходов блока управления и управляющим входом первого переключателя, а управляющий вход третьего переключателя соединен через пороговый элемент с выходом блока вычитания.

019 цчи Ф

1 1148

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для фильтрации основных сигналов технологических процессов от высокочастотных периодических помех.

По основному авт.св. В 1004961 известно устройство, содержащее преобразователи фильтруемого сигнала и сигнала частоты помехи, одномерную 16 итеративную структуру, основной вход которой соединен с выходом преобразователя фильтруемого сигнала, а перемещающий вход связан с выходом преобразователя сигнала частоты по- 1 мехи, и преобразователь состояния итеративной структуры, суммирующие входы которого соединены с выходами соответствующих ячеек итеративной структуры, а масштабирующий вход связан с выходом преобразователя сигнала частоты помехи, а также блок вычитания, сумматор, два переключателя, блок динамической памяти и блок управления, причем два входа д блока вычитания подключены к выходам соответственно одномерной итеративной структуры и преобразователя фильтруемого сигнала, а выход к первому входу, сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока динамической памяти, а выход— с первым входом первого переключателя, вторым входом подключенного к выходу преобразователя состояния итеративной структуры.и входу второ3$ го переключателя, выход которого соединен с параллельными информационными входами блока динамической памяти, последовательный информационный вход которого соединен с выходом первого переключателя, сдвиговый вход с выходом преобразователя сигнала частоты помехи и входом блока управления, выходы которого соединены с управляющими входами переключателей, выход первого переключателя являет.ся выходом устройства (11 .

Недостатком известно о устройства является низкая точность фильтра- 50 ции при изменении амплитуды периодической помехи, обусловленная тем, что при изменяющейся амплитуде помехи приращение фильтруемого сигнала за период изменения помехи отличает- И ся от приращения. полезной составляющей на величину приращения амплитуды периодической помехи за этот период.

При этом вследствие наличия положительной обратной связи в устройстве возникающая в результате изменения амплитуды помехи ошибка определения полезной составляющей фильтруемого сигнала может накапливаться и существенно снижать точность фильтраЦель иэобретения — повышение точности фильтрации сигналов от периодических высокочастотных помех, амплитуда которых может изменяться и процессе фильтрации в широком диапазоне.

Указанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены пороговый элемент и третий переключатель, включенный между одним из выходов .блока управления и управляющим входом первого переключателя, а управляющий вход третьего переключателя соединен через порого" вый элемент с выходом блока вычитания. e

На выход устройства подают среднее интегральное значение фильтруемого сигнала s течение тех периодов, когда амплитуда периодической помехи и полезный сигнал не изменяются.

При этом введение третьего переключателя обеспечивает отключение поступающего с выхода блока управления потенциального сигнала управления первым переключателем при неизменности, амплитуды фильтруемого сигнала за период изменения помехи, причем введение в устройство порогового элемента обеспечивает контроль величины приращения амплитуды фильтруемого сигнала за период помехи и формирование такого сигнала управления третьим переключателем, .который. при превышении упомянутой величиной приращения зоны нечувствительности порогового элемента переводит третий переключатель в замкнутое, а в противном случае в разомкнутое состояние. Таким образом, в результате введения в устройство новых блоков и связей обеспечивается.формироваwe такого сигнала управления первым управляемым переключателем, при котором на выход устройства фильтрации подается сигнал средиего интегрального. значения с второго выхода узла предварительной обработки не только в течение первого периода изменения помехи, как (4) (5) 3 t 148 в прототипе, но и в те периоды, когда амплитуда Ьильтруемого сигнала остается неизменной. Так как указанное среднее значение не содержит ошибки, связанной с. изменением ампли5 туды помехи, то при запоминании форми1 руемого таким образом выходного сигнала устройства в блоке динамической памяти и введении получаемого сигнала в обратную, связь устройства указанная ошибка не накапливается, как в прототипе, в результате чего точность фильтрации периодических помех при помощи предлагаемого устройства B случае изменения ам- 15 . плитуды помехи будет выше, чем в устройстве-прототипе.

На чертеже приведена блок-схема устройства для фильтрации сигнала от периодической помехи.

Устройство содержит преобразователь 1 фильтруемого сигнала, преобразователь 2 сигнала частоты помехи, одномерную итеративную структуру 3, преобразователь 4 состояний ч.г5 итеративной структуры, блок 5 вычитания, блок 6 сумчйрования, блок 7 управления, первый и второй переклю чатели 8 и 9, блок 10 динамической памяти, пороговый элемент 11 и тре тий переключатель 12.

019 4 сигнал преобразователя 1 фильтруемого сигнала. На выходе блока 5 формируется прн этом сигнал, соответствующий приращению фипьтруемого сигнала за перкод помехи, т.е. .

x(t) z(t-Т), который подается одновременно на один из входов блока 6 суммирования и на вход порогового элемента 1.1.

Сигнал U„>(t) на выходе порогового элемента 11 формируется в соответствии с алгоритмом

О, /x(t) -x(t-Т)/с Е, (2) и (t)=ns 1, /x(t) -z(t Т) / В Е, (3) где E — величина зоны- нечувствительности элемента

Этот сигнал поступает на управляющий вход третьего переключателя

12, который коммутирует цепь управ(г1 ляющего сигнала U» (t),ïîcòóïàâщего с одного из выходов блока 7 управления. Сигнал U „" (t) фор

3(р руется блоком 2 управления в соответствии с алгоритмом () 0 t ct $t ФТ, U „ (t) =

3Р 1, е >t,+Ò. Устройство работает следующим образом.

Сигналы с выходов преобразователя 1 Аильтруемого сигнала и преобразователя 2 сигнала частоты помехи поступают на соответствующие входы одномерной итеративной структуры 3 и преобразователя 4 состояний, в которых осуществляется их преобразование таким образом, что на выходе последней ячейки итеративной структуры 3 формируется сигнал x(t-Т)., соответствующий задержанному íà пе-. риод изменения помехи фильтруемому

Ф еигналу, а на выходе преобразователя 4 формируется сигнал х фй), соответствующий среднему интегральному значению фильтруемого сигнала на скользящем интервале, равшом периоду помехи х (t) > J х (t)Jt ())

И

Сигнал х (t-Т) с выхода последней ячейки структуры 3 поступает на вход блока 5 вычитания, на другой вход этого блока поступает выходной и коммутируется третьим переключате" лем 12. При этом на выходе третьего переключателя 12 формируется сигнал

:<ъ1

U (й), представляющий собой логи35 веское пронзнеденне сигналов U)g)(t) и u„, (t), а именно

И> (t)= (U>„ (t)) " (u„ (t)) (6

40 где A — знак логкческого умножения

Выходной сигнал третьего переключателя 12 п дается на управляющий. вход переключателя 8, который в нормальном положении подключает к

45 выходу устройства выход преобразователя 4, а при прдаче на управлявщий вход единичного сигнала переключает выход устройства к выходу блока 6 суммирования. На выходе .бло5б ка 6 формируется сумма сигналов, поступавщкк на входы блока 6 соответственно с выхода .блока 5 вычитания и выхода блока 10 динамической памяти. В блоке ФО осуществляется

55 запись км4юрмацши, поступающей на последовательный информационный вход, с выхода устройства в первую ячейку, и последующий сдвиг этой

1148019

Составитель Б. Кирсанов

Техред А.Бабинец Корректор О. Билак

Редактор-N. Ковач

Заказ 1573/39 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государствениого комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 информации в направлении к последней ячейке выходным сигналом пре», образователя 2 сигнала частоты помехи, поступающим на сдвиговый вход блока 10, т.е. сигнал на выходе пос- 5

i ледней ячейки блока 10 соответствует .,задержанной.иа период Т, выходной

:величине устройства, т.е. величине

x>(t-T). При помощи переключателя 9 на основной вход которого поступает сигнал среднего интегрального значения х (t) с выхода преобразоватеР ля 4, а на управляющий вход — сиг (1) нал U>„ (t ) с выхода блока 7 управления, осуществляется запись во вс е 1 5 ячейки блока Й динамической памяти сигнала начального значения х „ (й ) в конце первого периода измен ения помехи, причем этот сигнал подается с выхода переключателя 20

9 на параллельные входы записи блока 10 в течение времени, необходимого для записи информации в ячейки памяти. Таким образом, выходной сигнал блока б суммирования соот- 25 ветствует сумме приращения фильтруемого сигнала за период изменения помехи и величины х (t-Т), т.е. х (t) = (x(t}-x(t-T)j +x„(t-Т} (7) ЗО

Выходной сигнал устройства, получаемый на выходе переключателя 8, в течение первого (после включения устройства) периода изменения помехи и в те периоды, когда приращение полезной составляющей. сигнала и амплитуды периодической помехи за период ее изменения не превышает зону нечувствительности порогового элемента t 1, т.е. приращение фильтруемого сигнала за период Т удовлетворяет неравенству (3), соответствует величине среднего интегрального значения фильтруемого сигнала за период изменения помехи x (t}, а в переходных режимах — величине х (t), т.е. алгоритм работы устройства может быть записан в следующем виде

О) х,. (с), u,.. (с} = 0, (8) (9) где величины х,(t) и х(й) определяются соотвутстве1но BbJpBxeHHHMH (l) и (7), а U„„ (й) определяется из (6) с учетом (2) — (5).

При этом ошибка в определении полезной составляющей по (9), возникающей при изменении амплитуды помехи, не накапливается, (как в прототипе), так как в периоды неизменности амплитуды на выход устройства поступает сигнал х (й}, не содержащий указанной ошибки, и этот сигнал запоминается в блоке динамической памяти.

Предлагаемое устройство может быть использовано для фильтрации высокочастотных периодических помех в первичных сигналах АСУ ТП, для преобразования информации о параметрах технологических процессов, например, при определении фактичес" ких параметров технологических по-. токов непрерывных производств и т.п.