RU1800588C - Адаптивный фильтр Калмана - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано в радиотехнических устройствах дл  фильтрации измере2 ний физического параметра. Цель изобретени  - повышение избирательности фильтрации в области высоких частот. Устройство содержит генератор 1, тактовых импульсов, вычитатель 2, умножитель 3. сумматор 4, регистр 5 пам ти, блок 6 задержки, умножитель 7, элемент 8 задержки, умножитель 9, умножитель 10, умножитель 11, блок 12 сравнени , второй блок 13 элементов И, первый блок 14 элементов И, блок 15 элементов ИЛИ, аналого-цифровой преобразователь 16. 1 ил.

Description

со

с

со О

О

ел

00

00

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано дл  фильтрации результатов измерений физического параметра ,

На чертеже представлена электрическа  структурна  схема адаптивного фильтра Калмана.

Адаптивный фильтр Калмана содержит генератор 1 тактовых импульсов (ГТИ), вы-, читатель 2, первый умножитель 3, сумматор 4, регистр 5 пам ти, блок задержки 6, второй умножитель 7, элемент задержки 8, третий умножитель 9, п тый умножитель 10, четвертый умножитель 11, блок 12 сравнени , второй блок 13 элементов И, первый блок элементов И 14, блок 15 элементов ИЛИ, аналого-цифровой преобразователь (АЦП)16.

Работает адаптивный фильтр Калмана следующим образом,

В исходном положении регистр 5 пам ти обнулен, а нв вход АЦП 16 поступает непрерывный сигнал измер емого параметра z(t). Тактовые импульсы генератора 1 обеспечивают выдачу дискретного значени  физического параметра г в цифровом параллельном двоичном коде на вычитатель 2, на второй вход которого поступает сигнал

yl/i-1 Higi/i-i Hi Ф|д|-Г, где Hi - матрица измерений, Ф| - переходна  матрица оцениваемых параметров gi ; 91/1-1 - расчетные значени  оцениваемых параметров на момент времени ti. На выходе вычитател  2 формируетс  сигнал нев зки

i-yi/и,

который поступает на первый вход первого умножител  3, на второй вход которого поступает сигнал, равный по величине коэффициенту усилени  фильтра К| на текущий момент времени,

С выхода первого умножител  3 сигнал поступает на первый вход сумматора 4, на второй вход которого с выхода второго умножител  7 поступает корректирующий сигнал gi/i-Г. С выхода сумматора 4 сигнал, равный

9i gi/i-1 +Ki Дгг,

поступает на вход регистра 5 пам ти. Запись информации в него происходит при по влении на его входе задержанного элементом задержки 8 тактового импульса и таким образом формируетс  выходной сигнал адаптивного фильтра Калмана gi в виде параллельного двоичного кода.

Этот же сигнал используетс  в цеп х его обратной св зи. Дл  этого он подаетс  на вход блока 6, осуществл ющего задержку на один такт. Сигнал с выхода блока б задержки используетс  дл  получени  на выходе второго умножител  7 корректирующего сигнала

gi/i-i Ф|дм,

который поступает в сумматор 4 и одновременно в третий умножитель 9, на выходе которого формируетс  прогнозируемое значение входного сигнала . У1/и Н|д|/|-Г

поступающее в вычитатель 2 дл  формировани  нев зки Azi.

Выходной сигнал фильтра gi используетс  также в цепи адаптивной обратной св зи , котора  работает следующим образом.

Сигналы gi и дм , полученные в предыдущем такте работы фильтра, поступают на четвертый 11 и в п тый 10 умножители, позвол ющие получить текущие коэффициенты усилени  фильтра Км и К| на моменты

времени ti-i и ti соответственно:

|Км ci-p-1 Ki cigi

и ci - матрицы св зи на соответствующие моменты времени.

Блоки 12-15 позвол ют выделить наименьшее из двух значений коэффициентов усилени :

К т1п(Ки, Ki)

С этой целью сигналы Ки и Ki поступают в блок 12. В случае по вл етс  управл ющий сигнал на первом выходе блока 12 и KI-I через второй блок 14 и блок 15

поступает в первый умножитель 3. В случае по вл етс  управл ющий сигнал на втором выходе блока 12 сравнени  и сигнал Ki через первый блок 13 и блок 15 подаетс  на умножи/ель 3, чем и достигаютс  адаптивные свойства фильтра, позвол ющие уменьшить погрешности оцениваемых параметров.

Фор мула изобретени  Адаптивный фильтр Калмана, содержащий последовательно соединенные вычитатель , первый умножитель, сумматор, регистр пам ти, выход которого  вл етс  выходом адаптивного фильтра Калмана, блок задержки и второй умножитель, в ыход

которого подключен к второму входу третьего умножител , а также генератор тактовых импульсов, первый и второй блоки элементов И и блок элементов ИЛИ, отличающийс  тем, что, с целью повышени 

избирательности фильтра в области высоких частот,.в него введены четвертый умножитель , включенный между выходом регистра пам ти и первым входом первого блока элементов И, п тый умножитель и блок сравнени , включенные последова

тельно между выходом блока задержки ивычитэтел  подключен к выходу третьего

вторым входом первого блока элементов И,умножител , выход первого блока эпеменэлемент задержки, включенный между вы-тов И подключен через блок элементов ИЛИ

ходом генератора тактовых импульсов и к второму входу первого умножител , выход

входом записи регистра пам ти, и аналоге-5 четвертого умножител  соединен с вторым

цифровой преобразователь, включенныйвходом блока сравнени , второй выход комежду выходом генератора тактовых им-торого подключен к первому входу второго

пульсов и первым входом вычитател , приблока элементов И, второй вход которого

этом информационный вход аналого-циф-соединен с выходом п того умножител , а

рового преобразовател   вл етс  выходом10 выход - с вторым входом блока элементов

адаптивного фильтра Калмана, второй входИЛИ.