SU1148019A2 - Устройство дл фильтрации сигналов от периодических помех - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ СИГНАЛОВ ОТ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПОМЕХ по авт.св. № 1004961, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности фильтрации от высокочастотных помех, в него дополнительно введены пороговый элемент и третий пepeкJ7ючaтeль, включенный между одним из выходов блока управлени  и управл нмдим входом первого переключател , а управл ющий вход третьего переключател  соединен через пороговый элемент с выходом блока вычитани . о эо со

Description

Изобретение относитс  к системам автоматического управлени  и может быть использовано дл  ф 1л ьтращ1и основных сигналов технологических процессов от высокочастотных периодических помех. По основному авт.св. № 1004961 известно устройство, содержащее пре образователи фильтруемого сигнала и сигнала частоты помехи, одномерную итеративную структуру, основной вход которой соединен с вьпсодом пре образовател  фильтруемого сигнала, а перемещающий вход св зан с выходо преобразовател  сигнала частоты помехи , и преобразователь состо ни  итеративной структуры, суммирующие входы которого соединены с выходами соответствукицих  чеек итеративной структуры, а масштабирук ций вход св зан с выходом преобразовател  си нала частоты помехи, а также блок вычитани ,сумматор, два переключател , блок динамической пам тн и блок управлени , причем два входа блока вычитани  подключены к выходам соответственно одномерной итеративной структуры и преобразовател  фильтруемого сигнала, а выхо к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока динамической пам ти а выход с первым входом первого переключател , вторым входом подключенного к выходу преобразовател  состо ни  итеративной структуры, и входу второ го переключател , выход кот-орого со динен с параллельными информационными входами блока динамической пам ти , последовательный информационный вход которого соединен с выходо первого переключател , сдвиговый вх с выходом преобразовател  сигнала частоты помехи и входом блока управ лени , выходы которого соединены с управл ющими входами переключателей выход первого переключател   вл етс  выходом устройства . Недостатком известного устройства  вл етс  низка  точность фильтра ции при изменении амплитуды периоди ческой , обусловленна  тем, что при измен ющейс  амплитуде поме хи приращение фильтруемого сигнала за период изменени  помехи отличает с  от приращени  полезной соотавл ю щей на величин-у приращени  амплитуд периодической помехи за этот период При этом вследствие наличи  положительной обратной св зи в устройстве возникающа  в результате изменени  амплитуды помехи ошибка определени  полезной составл ющей фильтруемого сигнала может накапливатьс  и существенно снижать точность фильтравди . Цель изобретени  - повышение точности фильтрации сигналов от периодических высокочастотных помех, амплитуда которых может измен тьс  в процессе фильтрации в иироком диапазоне . Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дополнительно введены пороговь1й элемент и третий переключатель , включенный между одним из выходов блока управлени  и управл ющим входом первого переключател , а управл ющий вход третьего пёpeклюfчaтeл  соединен через пороговый элемент с выходом блока вычитани  . (, . На выход устройства подают среднее интегральное значение фильтруемого сигнала в течение тех периодов, когда амплитуда периодической помехи и полезный сигнал не измен ютс . При этом введение третьего переключател  обеспечивает отключение поступающего с выхода блока управлени  потенциального сигнала управлени  перВЕЛ 1 переключателем при нензменност амплитуды фильтруемого сигнала за период изменени  помехи, причем введение в устройство порогового эл.ёмента обеспечивает контроль величины приращени  a mлитyды фильтруемого сигнала за период помехи и формирование такого сигнала управлени  третьим переключателем, -котоpUA при превьшении упом нутой величиной приращени  зоны нечувствительности порогового элемента nepeaojWT третий переключатель в замкнутое, а в противном случае в разомкнутое состо ние . Таким образом, в результате введени  в устройство новых блоКов и св зей обеспечиваетс  формирование такого сигнала управлени , первым управл емым переключателем , при котором на выход устройства фильтращш подаетс  сигнал среднего интегрального значени  с второго выхода узла предварительной обработки не только в течение первого периода изменени  помехи, как

в прототипе, но и в те периоды, когда амплитуда Лильтруемого сигнала остаетс  неизменной. Так как указанное среднее значение не содержит ошибки, св занной с изменением ампли туды помехи, то при запоминании фор1«руемого таким образом выходного сигнала устройства в блоке динамической пам ти и введении полз аемого сигнала в обратную .св зь устройстна указанна  ошибка не накапливаетс , как в прототипе, в результате чего точность фильтрации периодических помех при помощи предлагаемого устройства в случае изменени  амплитуды помехи будет выше, чем в устройстве-прототипе .

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

Устройство, содержит преобразователь 1 фильтруемого сигнала, преобразователь 2 сигнала частоты помехи , одномернз итеративную структуру 3 преобразователь 4 состо ний итеративной структуры, блок 5 вычитани , блок 6 сумдаровани , блок 7 управлени , первый и второй переключатели 8 и 9, блок to динамической пам ти, пороговый 11 и третий переключатель 12.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с вьЕкодов преобразрвател  1 фильтруемого сигнала и преобразовател  2 сигнала частоты помехи поступают на соответствующие входы одномерной итеративной структуры 3 и преобразовател  4 состо ний, в которых осуществл етс  их преобразование таким образом, что на выходе последней  чейки итеративной структуры 3 формируетс  сигнал x(t-T), соответствующий задержанному на пе-г риод изменени  пом.ехи ф шьтруем 4у сигналу, а иавыходе преобразовател  4 формируетс  сигнал ), соответствзпощий интегральному з ачеиию фильтруемого сигнала на скольз щем интервале, равном периоду помехи

x(t) . Ct)Jt (t)

Сигнал л (fc-T) с шкода последней  чейки структуры 3 поступает на вход блока 5 вычитани , на другс вход этого блока поступает выходной

сигнал преобразовател  1 фильтруемого сигнала. На выходе блока 5 формируетс  при этом сигнал, соответствующий приращению фильтруемого сигнала за период помехи, т.е. X(t)-Х(t-T), который подаетс  одновременно на один из входов блока б суммировани  и на вход порогового элемента 1.1.

Сигнал ) на выходе порогового элемента 11 формируетс  в соотвествии с алгоритмом

Го, ) -x(t-T) , (2)

п,«

1, /x(t) -x(t-T)/ Б , (3)

где - величина зоны- нечувствительности элемента. Этот сигнал поступает на управл ющий вход третьего переключател  12, который коммутирует цепь управл кнцего сигнала U |pp(t),поступающего с одного из выходов блока 7 управлени . Сигнал U (t) формируетс  блоке 7 управлени  в соответствии с алгоритмом

О, t. t 6 t- т, (4)

ujjpft)

(5)

1, t t + Т

и коммутируетс  третьим переключателем 12. ПРИ этом на выходе третьего переключател  12 формируетс  сигнал U(t), представл ющий собой логическое произведение сигналов ) и U,,(t), а именно

иГД() uinl(t) и„.а) (6)

п

г«

где Л - знак логического умножени 

Выходной сигнал третьего переключател  12 подаетс  на управл ющий вход переключател  8, который в нормальном положении подключает к выходу устройства выход щ еобразо вател  4, а при прдаче на управл ющий вход единичного сигнала переключает выход устройства к matoijy блока б суммировани . На выходе блока 6 формируетс  сумма сигналов,  оступаацих tia входы блока б соответственно с выхода блока 5 вычитани  и выхода блока tO да|на а1ческ пам ти. В блоке 0 осуществл етс  запись информащш, поступающей на последовательтдй информационный вход, с устройства в первую  чейку, и последук ций сдвиг этой S информации в направлении к последней  чейке выходным сигналом пре образовател  2 сигнала частоты поме хи , поступающим на сдвиговый вход блока 10, т.е. сигнал на выходе пос ледней  чейки блока 10 соответствуе I задержанной, на период Т. выходной величине ,устройства, т.е.. величине x-(). При помощи переключател  9 на основной вход которого поступает сигнал среднего интегрального значени  X(p(t) с выхода преобразовател  t(f иа управл ющий вход - сигнал Uunp(t) с выхода блока 7 управлени , осуществл етс  запись во все  чейки блока tS динамической пам ти сигнала начального значени  x,(t) в конце первого периода изменени  помехи причем этот сигнал подаетс  с выхода переключател  9 на параллельные входы записи блока to в течение времени, необходимого дл  записи информации в  чейки пам ти. Таким образом, выходной сигнал блока 6 суммировани  соответствует сумме приращени  фильтруе мого сигнала за период изменени  помехи и величины (t-T), т.е. Xj (t) rx(t)-x(t-T) +x(t-T) ( Выходной сигнал устройства, получаемый на выходе переключател  8, в течение первого (после включени  устройства) периода изменени  помехи и в те периоды, когда приращение полезной составл ющей/сигнала и амплитуды периодической помехи за 19 период ее изменени  не превышает зону нечувствительности порогового элемента 11, т.е. приращение фильтруемого сигнала за период Т удовлетвор ет неравенству (3), соответствует величине среднего интегрального значени  фильтруемого сигнала за период изменени  помехи x(t), а в помехи X (t), переходных режимах - величине x.(t). где величины х. (t) и x/t) определ ютс  соответственно выражени ми (1) и (7), а Uyorft) определ етс  из (6) с учетом (2) - (5). При этом ошибка в определении полезной составл ющей по (9), возникающей при изменении амплитуды помехи, не накапливаетс , (как в прототипе ), так как в периоды неизменности амплитуды на выход устройства поступает сигнал x.(t), не содержащий указанной ошибки, и этот сигнал запоминаетс  в блоке динамической пам ти. Предлагаемое устройство может быть использовано дл  фильтрации высокочастотных периодических помех в первичных сигналах АСУ ТП, дл  преобразовани  информации о параметрах технологических процессов, например, при определении фактических параметров технологических потоков непрерывных производств и т.п.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ СИГНАЛОВ ОТ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПОМЕХ по авт.св. № 1004961, о т л и ч a loin е е с я тем, что, с целью повышения точности фильтрации от высокочастотных помех, в него 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 пороговый элемент с выходом блока вычитания.

   * 1