JPH0143488B2 - - Google Patents
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- JPH0143488B2 JPH0143488B2 JP57013367A JP1336782A JPH0143488B2 JP H0143488 B2 JPH0143488 B2 JP H0143488B2 JP 57013367 A JP57013367 A JP 57013367A JP 1336782 A JP1336782 A JP 1336782A JP H0143488 B2 JPH0143488 B2 JP H0143488B2
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B21/00—Systems involving sampling of the variable controlled
- G05B21/02—Systems involving sampling of the variable controlled electric
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Safety Devices In Control Systems (AREA)
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
Description
本発明は入力信号に重畳するパルス状ノイズを
除去するためのフイルタ装置に関する。 プロセスのデータ収集や制御を行う場合、プロ
セスから入力される信号には本来の信号値に加え
てノイズが重畳しているので、ノイズを除去する
必要がある。ノイズは大別すると次の２種に分類
できる。 (1) 周期性ノイズ：電源などの周期変動に同期し
て生じるノイズであり、周期性がある。 (2) パルス状ノイズ：装置の起動や停止などによ
つて生じるノイズであり、パルス状である。 前者の周期性ノイズを除去する方法としては、
一次遅れフイルタ装置等が使用され効果をあげて
いる。後者のパルス状ノイズを除去する方法とし
ては、移動平均フイルタ装置や変化幅制限フイル
タ装置が使用されてきた。なお、変化幅制限フイ
ルタ装置は入力信号の変化を或る一定の変化幅制
限値に抑えることにより、パルス状ノイズ等に起
因する入力信号の突変を防ぐものである。 しかし、上記各種のフイルタ装置では、プロセ
ス運転の変化等によつて生じる入力信号の真の変
化と、パルス状ノイズの重畳による見掛け上の変
化とを区別することができず、入力信号の真の変
化をもフイルタリングしてしまうことになり、真
の変化に速やかに応答することができなかつた。
例えば変化幅制限フイルタ装置では変化幅制限値
が一定のため、パルス状ノイズを十分に除去しよ
うとする変化幅制限値を小さく設定することにな
り、その結果入力信号の真の変化を過度に制限し
てしまう。逆に入力信号の真の変化に十分追従さ
せようとすると変化幅制限値が大きくなり、パル
ス状ノイズを十分除去することができない。 本発明は上記従来技術の欠点に鑑み、入力信号
の真の変化に十分追従でき、且つパルス状ノイズ
を十分除去することができるフイルタ装置を提供
することを目的とする。 本発明はプロセスデータ収集・制御システムに
おける入力信号が有する下記(1)、(2)の性質に着目
して考えられたものである。即ち、 (1) プロセス運転の変化等による入力信号の真の
変化は、パルス状ノイズの変化と異なり、時間
的に持続して同一方向へ変化する。 (2) プロセス運転の変化等により入力信号が大幅
に変化している場合は、小幅な変化の場合より
もパルス状ノイズの影響は相対的に低い。 斯かる性質に基づき、本発明では変化幅制限フイ
ルタ装置を改良し、入力信号が同一方向へ連続的
に変化し、且つ変化幅制限値で制限された場合は
その変化方向へ変化幅制限値を拡大し、一方、入
力信号が変化幅制限値内で変化する場合は変化幅
制限値を順次縮小させるものとする。 即ち、本発明のフイルタ装置は、従来の変化幅
制限フイルタ装置に対し、その変化幅制限値を入
力信号の変化に基づいてダイナミツクに変化させ
る機能を有するものであり、その構成として、 プロセスからの入力信号とフイルタ出力信号と
の差を求める減算器と、減算器からの差信号を正
方向変化幅制限値及び負方向変化幅制限値と比較
し、差信号がいずれかの変化幅制限値を超える場
合は差信号の代りに超えた方の変化幅制限値を出
力すると共に制限した方向のフラツグだけを立
て、一方、差信号がいずれの変化幅制限値内にも
ある場合は差信号をそのまま出力する変化幅制限
器と、変化幅制限器の出力を積算してフイルタ出
力信号とする積算器と、変化幅制限器に与える正
方向及び負方向の各変化幅制限値のうちフラツグ
の立つた方向の変化幅制限値を逐次拡大する一方
フラツグの立たない方向の変化幅制限値を逐次縮
小する変化幅制限調節器とを備えることを特徴と
する。 上記構成により本発明のフイルタ装置のステツ
プ応答は、サンプリング間隔が一定の場合、第２
図に破線で示すように、時間経過に伴い勾配が増
大しながら出力が急増する応答特性を呈する。こ
れは、ステツプ入力があると、変化幅制限値が逐
次拡大するからである。これに対し、従来の変化
幅制限フイルタ装置は、変化幅制限値が固定であ
るため、同図に実線で示すように、一定の勾配で
出力が増大するステツプ応答特性を呈する。 このように本発明のフイルタ装置は勾配が変化
するステツプ応答特性を有するから、可変勾配バ
ースト・フイルタ装置と称する。 また、以下の説明では、「変化幅」を「勾配」
と称するものとし、これに準じて、変化幅制限値
を勾配制限値と、変化幅制限器を勾配制限器と、
変化幅制限調節器を勾配制限調節器とそれぞれ称
する。 その理由は、一般的な用語法では「勾配」とは
傾斜を意味し、「勾配制限値」とは傾斜制限値を
意味するが、 (1) サンプリング間隔が定まれば、「勾配」と
「変化幅」は一対一の対応関係にあり、「勾配が
「変化幅」を意味することになり、 (2) また、上述の如く本発明のフイルタ装置は可
変勾配のステツプ応答を有するので、「変化幅」
の代りに「勾配」なる語を用いた方が、本発明
の特質が良く表されると考えたからである。 第１図は本発明の一実施例を示す。同図中、Ｘ
はプロセスからの入力信号、Ｙはフイルタ後の出
力信号であり、減算器１は△Xn＝Xn−Yo-1の演
算により各サンプリング毎に入力信号の勾配に相
当する差信号△Xnを求め、これを勾配制限器２
に与える。勾配制限器２は差信号△Xnとその時
点での正負各勾配制限値△Pn・△Nnとを比較
し、その出力△Ynとして△Pn・△Nn・△Xnの
いずれかを選ぶと共に、正負各方向制限フラツグ
SPn・SNnのオン／オフを定める。勾配制限器２
の機能は表１にまとめた通りであるが、まず正方
向勾配制限値△Pnよりも差信号△Xnが大きな場
合には当該差信号△Xnの代りに△Pnを出力し且
つ正方向に制限したことを示すフラツグSPnをオ
ン（論理「１」）とし負方向の制限を示すフラツ
グSNnはオフ（論理「０」）とする。一方負方向
勾配制限値△Nnよりも△Xnが小さい場合には、
△Xnの代りに−△Nnを出力し且つ正方向の制限
を示すフラツグSPnはオフ（論理「０」）とし負
方向の制限を示すフラツグSNnをオン（論理
「１」）とする。更に、−△Nn△Xn△Pnであ
る場合は、差信号△Xnをそのまま出力し且つ正
負方向制限フラツグSPn・SNnをいずれもオフ
（論理「０」）とする。
除去するためのフイルタ装置に関する。 プロセスのデータ収集や制御を行う場合、プロ
セスから入力される信号には本来の信号値に加え
てノイズが重畳しているので、ノイズを除去する
必要がある。ノイズは大別すると次の２種に分類
できる。 (1) 周期性ノイズ：電源などの周期変動に同期し
て生じるノイズであり、周期性がある。 (2) パルス状ノイズ：装置の起動や停止などによ
つて生じるノイズであり、パルス状である。 前者の周期性ノイズを除去する方法としては、
一次遅れフイルタ装置等が使用され効果をあげて
いる。後者のパルス状ノイズを除去する方法とし
ては、移動平均フイルタ装置や変化幅制限フイル
タ装置が使用されてきた。なお、変化幅制限フイ
ルタ装置は入力信号の変化を或る一定の変化幅制
限値に抑えることにより、パルス状ノイズ等に起
因する入力信号の突変を防ぐものである。 しかし、上記各種のフイルタ装置では、プロセ
ス運転の変化等によつて生じる入力信号の真の変
化と、パルス状ノイズの重畳による見掛け上の変
化とを区別することができず、入力信号の真の変
化をもフイルタリングしてしまうことになり、真
の変化に速やかに応答することができなかつた。
例えば変化幅制限フイルタ装置では変化幅制限値
が一定のため、パルス状ノイズを十分に除去しよ
うとする変化幅制限値を小さく設定することにな
り、その結果入力信号の真の変化を過度に制限し
てしまう。逆に入力信号の真の変化に十分追従さ
せようとすると変化幅制限値が大きくなり、パル
ス状ノイズを十分除去することができない。 本発明は上記従来技術の欠点に鑑み、入力信号
の真の変化に十分追従でき、且つパルス状ノイズ
を十分除去することができるフイルタ装置を提供
することを目的とする。 本発明はプロセスデータ収集・制御システムに
おける入力信号が有する下記(1)、(2)の性質に着目
して考えられたものである。即ち、 (1) プロセス運転の変化等による入力信号の真の
変化は、パルス状ノイズの変化と異なり、時間
的に持続して同一方向へ変化する。 (2) プロセス運転の変化等により入力信号が大幅
に変化している場合は、小幅な変化の場合より
もパルス状ノイズの影響は相対的に低い。 斯かる性質に基づき、本発明では変化幅制限フイ
ルタ装置を改良し、入力信号が同一方向へ連続的
に変化し、且つ変化幅制限値で制限された場合は
その変化方向へ変化幅制限値を拡大し、一方、入
力信号が変化幅制限値内で変化する場合は変化幅
制限値を順次縮小させるものとする。 即ち、本発明のフイルタ装置は、従来の変化幅
制限フイルタ装置に対し、その変化幅制限値を入
力信号の変化に基づいてダイナミツクに変化させ
る機能を有するものであり、その構成として、 プロセスからの入力信号とフイルタ出力信号と
の差を求める減算器と、減算器からの差信号を正
方向変化幅制限値及び負方向変化幅制限値と比較
し、差信号がいずれかの変化幅制限値を超える場
合は差信号の代りに超えた方の変化幅制限値を出
力すると共に制限した方向のフラツグだけを立
て、一方、差信号がいずれの変化幅制限値内にも
ある場合は差信号をそのまま出力する変化幅制限
器と、変化幅制限器の出力を積算してフイルタ出
力信号とする積算器と、変化幅制限器に与える正
方向及び負方向の各変化幅制限値のうちフラツグ
の立つた方向の変化幅制限値を逐次拡大する一方
フラツグの立たない方向の変化幅制限値を逐次縮
小する変化幅制限調節器とを備えることを特徴と
する。 上記構成により本発明のフイルタ装置のステツ
プ応答は、サンプリング間隔が一定の場合、第２
図に破線で示すように、時間経過に伴い勾配が増
大しながら出力が急増する応答特性を呈する。こ
れは、ステツプ入力があると、変化幅制限値が逐
次拡大するからである。これに対し、従来の変化
幅制限フイルタ装置は、変化幅制限値が固定であ
るため、同図に実線で示すように、一定の勾配で
出力が増大するステツプ応答特性を呈する。 このように本発明のフイルタ装置は勾配が変化
するステツプ応答特性を有するから、可変勾配バ
ースト・フイルタ装置と称する。 また、以下の説明では、「変化幅」を「勾配」
と称するものとし、これに準じて、変化幅制限値
を勾配制限値と、変化幅制限器を勾配制限器と、
変化幅制限調節器を勾配制限調節器とそれぞれ称
する。 その理由は、一般的な用語法では「勾配」とは
傾斜を意味し、「勾配制限値」とは傾斜制限値を
意味するが、 (1) サンプリング間隔が定まれば、「勾配」と
「変化幅」は一対一の対応関係にあり、「勾配が
「変化幅」を意味することになり、 (2) また、上述の如く本発明のフイルタ装置は可
変勾配のステツプ応答を有するので、「変化幅」
の代りに「勾配」なる語を用いた方が、本発明
の特質が良く表されると考えたからである。 第１図は本発明の一実施例を示す。同図中、Ｘ
はプロセスからの入力信号、Ｙはフイルタ後の出
力信号であり、減算器１は△Xn＝Xn−Yo-1の演
算により各サンプリング毎に入力信号の勾配に相
当する差信号△Xnを求め、これを勾配制限器２
に与える。勾配制限器２は差信号△Xnとその時
点での正負各勾配制限値△Pn・△Nnとを比較
し、その出力△Ynとして△Pn・△Nn・△Xnの
いずれかを選ぶと共に、正負各方向制限フラツグ
SPn・SNnのオン／オフを定める。勾配制限器２
の機能は表１にまとめた通りであるが、まず正方
向勾配制限値△Pnよりも差信号△Xnが大きな場
合には当該差信号△Xnの代りに△Pnを出力し且
つ正方向に制限したことを示すフラツグSPnをオ
ン（論理「１」）とし負方向の制限を示すフラツ
グSNnはオフ（論理「０」）とする。一方負方向
勾配制限値△Nnよりも△Xnが小さい場合には、
△Xnの代りに−△Nnを出力し且つ正方向の制限
を示すフラツグSPnはオフ（論理「０」）とし負
方向の制限を示すフラツグSNnをオン（論理
「１」）とする。更に、−△Nn△Xn△Pnであ
る場合は、差信号△Xnをそのまま出力し且つ正
負方向制限フラツグSPn・SNnをいずれもオフ
（論理「０」）とする。
【表】
３は正方向勾配制限調節器、４は負方向勾配制
限調節器であり、それぞれ正負各方向制限フラツ
グの内容に従い、正負各勾配制限値を拡大あるい
は縮小する。即ち、正方向勾配制限調節器３で
は、SPo-1＝１の場合は前回の値△Po-1に対し△
Po-1＜△Pnなる正方向勾配制限値△Pnを出力し、
SPo-1＝０の場合は△Pn＜△Po-1なる正方向勾配
制限値△Pnを出力する。同様に、負方向勾配制
限調節器４は、SNo-1＝１では△No-1＜△Ｎ、
SNo-1＝０では△Ｎ＜△No-1なる負方向勾配制限
値△Nnを出力する。表２に勾配制限調節の一具
体例として拡大倍率が２の例を示す。なお表２で
は、プロセスが整定している状態でのプロセス変
数の有意の変化幅の最大値を目安として単位勾配
制限値△を定め、勾配制限値の下限を△に留めて
いる。
限調節器であり、それぞれ正負各方向制限フラツ
グの内容に従い、正負各勾配制限値を拡大あるい
は縮小する。即ち、正方向勾配制限調節器３で
は、SPo-1＝１の場合は前回の値△Po-1に対し△
Po-1＜△Pnなる正方向勾配制限値△Pnを出力し、
SPo-1＝０の場合は△Pn＜△Po-1なる正方向勾配
制限値△Pnを出力する。同様に、負方向勾配制
限調節器４は、SNo-1＝１では△No-1＜△Ｎ、
SNo-1＝０では△Ｎ＜△No-1なる負方向勾配制限
値△Nnを出力する。表２に勾配制限調節の一具
体例として拡大倍率が２の例を示す。なお表２で
は、プロセスが整定している状態でのプロセス変
数の有意の変化幅の最大値を目安として単位勾配
制限値△を定め、勾配制限値の下限を△に留めて
いる。
【表】
５は積算器であり、Yn＝Yo-1＋△Ynの演算に
よりフイルタ出力信号Ynを出力する。 上述した可変勾配パースト・フイルタ装置によ
るパルス状ノイズの除去動作を説明すると、入力
信号Ｘが同一方向へ連続して変化する場合はその
方向の制限フラツグSPまたはSNが立つてその変
化が有意であるとし、勾配制限値△Ｐまたは△Ｎ
が順次拡大してゆくため、入力信号の真の大変化
を抑えることなくデータ収集や制御に悪影響を及
ぼす大きなパルス状ノイズを除去する。一方、入
力信号Ｘの変化が勾配制限値△Ｐまたは△Ｎ内の
変化であれば勾配制限値が縮小するため、入力信
号の真の小さな変化に悪影響を及ぼす小さなパル
ス状ノイズをも除去する。したがつてパルス状ノ
イズを十分カツトしながらも入力信号の真の変化
に速やかに応答することができる。 表２に示した勾配制限調節（拡大倍率が２）を
採用した場合のフイルタ装置のステツプ応答持性
を第２図に破線で示す。この応答特性は２％以上
パルス状ノイズのカツトというノイズカツト特性
を持たせた場合のプロセス入力信号ステツプ変化
（但し、フルスケールの50％変化としてある）に
対する応答を示す。但し、第２図中の実線は従来
のフイルタ装置における同一ノイズカツト特性の
場合のステツプ応答を示す。第２図より明らかな
ように、本発明によるフイルタ装置は従来に比べ
非常に速い応答性を示し、従来のものではｎサン
プリング期間で真の値に達するとすれば、本発明
のものでは自然対数ln（ｎ＋１）サンプリング期
間で真の値に達する。なお、勾配制限調節の拡大
倍率は２に限らず、１以上であれば同様の効果を
奏する。
よりフイルタ出力信号Ynを出力する。 上述した可変勾配パースト・フイルタ装置によ
るパルス状ノイズの除去動作を説明すると、入力
信号Ｘが同一方向へ連続して変化する場合はその
方向の制限フラツグSPまたはSNが立つてその変
化が有意であるとし、勾配制限値△Ｐまたは△Ｎ
が順次拡大してゆくため、入力信号の真の大変化
を抑えることなくデータ収集や制御に悪影響を及
ぼす大きなパルス状ノイズを除去する。一方、入
力信号Ｘの変化が勾配制限値△Ｐまたは△Ｎ内の
変化であれば勾配制限値が縮小するため、入力信
号の真の小さな変化に悪影響を及ぼす小さなパル
ス状ノイズをも除去する。したがつてパルス状ノ
イズを十分カツトしながらも入力信号の真の変化
に速やかに応答することができる。 表２に示した勾配制限調節（拡大倍率が２）を
採用した場合のフイルタ装置のステツプ応答持性
を第２図に破線で示す。この応答特性は２％以上
パルス状ノイズのカツトというノイズカツト特性
を持たせた場合のプロセス入力信号ステツプ変化
（但し、フルスケールの50％変化としてある）に
対する応答を示す。但し、第２図中の実線は従来
のフイルタ装置における同一ノイズカツト特性の
場合のステツプ応答を示す。第２図より明らかな
ように、本発明によるフイルタ装置は従来に比べ
非常に速い応答性を示し、従来のものではｎサン
プリング期間で真の値に達するとすれば、本発明
のものでは自然対数ln（ｎ＋１）サンプリング期
間で真の値に達する。なお、勾配制限調節の拡大
倍率は２に限らず、１以上であれば同様の効果を
奏する。
第１図は本発明の一実施例を示すプロツク構成
図、第２図は本発明の効果を示すステツプ応答特
性図である。 図面中、１は減算器、２は勾配制限器（変化幅
制限器）、３は正方向勾配制限調節器（変化幅制
限調節器）、４は負方向勾配制限調節器（変化幅
制限調節器）、５は積算器、Ｘは入力信号、Ｙは
フイルタ出力信号、△Ｘは差信号、△Ｙは勾配制
限器（変化幅制限器）の出力、SPは正方向制限
フラツグ、SNは負方向制限フラツグ、△Ｐは正
方向勾配制限値（変化幅制限値）、△Ｎは負方向
勾配制限値（変化幅制限値）である。
図、第２図は本発明の効果を示すステツプ応答特
性図である。 図面中、１は減算器、２は勾配制限器（変化幅
制限器）、３は正方向勾配制限調節器（変化幅制
限調節器）、４は負方向勾配制限調節器（変化幅
制限調節器）、５は積算器、Ｘは入力信号、Ｙは
フイルタ出力信号、△Ｘは差信号、△Ｙは勾配制
限器（変化幅制限器）の出力、SPは正方向制限
フラツグ、SNは負方向制限フラツグ、△Ｐは正
方向勾配制限値（変化幅制限値）、△Ｎは負方向
勾配制限値（変化幅制限値）である。
Claims (1)
- １ プロセスからの入力信号とフイルタ出力信号
との差を求める減算器と、減算器からの差信号を
正方向変化幅制限値及び負方向変化幅制限値と比
較し、差信号がいずれかの変化幅制限値を超える
場合は差信号の代りに超えた方の変化幅制限値を
出力すると共に制限した方向のフラツグだけを立
て、一方、差信号がいずれの変化幅制限値内にも
ある場合は差信号をそのまま出力する変化幅制限
器と、変化幅制限器の出力を積算してフイルタ出
力信号とする積算器と、変化幅制限器に与える正
方向及び負方向の各変化幅制限値のうちフラツグ
の立つた方向の変化幅制限値を逐次拡大する一方
フラツグの立たない方向の変化幅制限値を逐次縮
小する変化幅制限調節器とを備えた可変勾配バー
スト・フイルタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57013367A JPS58131812A (ja) | 1982-02-01 | 1982-02-01 | 可変勾配バ−スト・フイルタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57013367A JPS58131812A (ja) | 1982-02-01 | 1982-02-01 | 可変勾配バ−スト・フイルタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58131812A JPS58131812A (ja) | 1983-08-05 |
| JPH0143488B2 true JPH0143488B2 (ja) | 1989-09-21 |
Family
ID=11831120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57013367A Granted JPS58131812A (ja) | 1982-02-01 | 1982-02-01 | 可変勾配バ−スト・フイルタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58131812A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5484952A (en) * | 1977-12-20 | 1979-07-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Automatic equalizer |
-
1982
- 1982-02-01 JP JP57013367A patent/JPS58131812A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5484952A (en) * | 1977-12-20 | 1979-07-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Automatic equalizer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58131812A (ja) | 1983-08-05 |
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