Многовариантный фильтр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1667223 9) ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН(56) Авторское свидетельство СССРМ 1149214, кл, 6 05 В 13/02, 1984,(57) Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для выделения из дискретногосигнала составляющих с различными часИзобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для выделения из дискретного сигнала составляющих с различными частотными свойствами,Цель изобретения - уменьшение запаздывания при сглаживании дискретной последовательности сигналов,На чертеже представлена структурная схема многовариантного фильтра,Многовариатный фильтр содержит первый 1, второй 2 и третий 3 фильтры низкой- частоты, входную шину 4 устройства, первый 5 и второй 6 блоки сравнения, первый 7 и второй 8 сумматоры, первый 9, второй 10, третий 11 и четвертый 12 блоки задержки, первую 13, вторую 14 и третью 15 выходные шины устройства, На чертеже) акже показан вариант структурной схемы 51)5 Н 03 Н 17/04, 0 05 В 13/О тотными свойствами. В устроистве установлено несколько блоков задержки на вр ч.я, кратное инструментальной задержке одиночного фильтра изкой частоты, и формируется специальная последовательность запуска элементов последующих уровней сглаживания. Это позволяет получиь на всех уровнях сглаженные сигналы за время, существенно меньшее интервала поступления значений входного сигнала, Устройство содержит три фильтра 1 - 3 низкой частоты, входную шину 4, два блока 5,6 сравнения, два сумматора 7,8, четыре бока 9 - 12 задержки и три вхсдныЕ шины 13 - 15, СООтввгСт. вующие различным уровням сглаживания входного сигнала. 1 ил,фильтра низкои частоты, содержащего элемент 16 сравнения, масштабирующий блок 17, сумматор 18 и элемент 19 задержки.Многовариантный фильтр работает следующим образом,С гходной шины 4 устройства сигнал Х с интервалом времени поступает на первый 1 фильтр низкой частоты, на выходе которого фильтра формируется сглаженный в соответствии с выражениемХ ( + С) = Х( -1+ Л 2) + а 1 Х - Х( - 1 + Л 2сигнал. Здесь Й - максимальное время обработки сигнала фильтрами 1 - 3 низкой часготы, которое существенно меньше интервала Л 1, поступления значений сигнала Х 1), а й 1 - коэффициент переда и. Сглаженный слгнал Х(1+ Л 2) являет я слгн лом первого уровня многовариан ного;л р.:, 1667223который поступает на первую выходную шину 13 устройства, на третий блок 11 задержки и на инверсный вход первого блока 5 сравнения, Выходной сигнал первого блока задержки, равный разностид Х ( + Л 2) Х( +Л 2) - Х( +Й)поступает на второй фильтр 2 низкой частоты.Настройка (коэффициент а 2) второго фильтра 2 низкой частоты выбираются таким образом, чтобы его постоянная времени была в 1,5 - 2 раза меньше постоянной времени первого фильтра 1 низкой частоты, На выходе второго фильтра 2 низкой частоты формируется сглаженный сигнал в соответствии с выражением8 Х"( + 2 Лг = дх"( - 1 + 2 Л г) + а (д Х"(+ й) -дх( -1+ 2 Л г,который поступает на вход первого сумматора 7, где он суммируется с поступившим по другому входу сигналом Х( + 2 Л 2), предварительно задержанным на время Лг с помощью третьего блока 11 задержки, формируя на выходе первого сумматора 7 и соответственно на выходе второго уровня многовариантного фильтра (второй выходной шине устройства 14) сигналХ (+2 Лг)= д(+2 Лг)+Х(+2 Л г) Сигнал Х( +Юг) содержит более высокочастотные составляющие,чем сигнал Х ( + + Й) с первого уровня.Аналогичным обоазом формируется сглаженный сигнал Х ( + 3 Й) на третьем уровне (третьей выходной шине устройства 15). Для этого входной сигнал Х многовариантного фильтра задерживается на время 2 й во втором блоке 10 задержки и, спустя время 2 Ж, поступает на прямой вход второго блока 6 сравнения. на инверсный вход которого подается выходной сигнал Х( + 2 Й) первого сумматора 7, который одновременно поступает и на вход четвертого блока 12 запаздывания. Выходной сигнал второго блока 6 сравненияд Х ( + 2 Л 2) = Х( + 2 Л 2) - Х ( + 2 Л 2) поступает на вход третьего фильтра 3 низкой частоты, имеющего такую же структуру, как и предыдущие два фильтра, где он сглаживается в соответствии с выражениемл/ лдХн( + 3 Лг) =,дх "( - 1 + ЗЛ г)+ +а зГд Х( +2 Лз) - д Х ( - 1 + ЗЛгЦ.Постоянная времени третьего фильтра 3 низкой частоты в 1,5 - 2 раза меньше постоянной времени второго фильтра 2 низкой частоты, Выходной сигнал третьего5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 фильтра 3 низкой частоты поступает на вход второго сумматора 8, где он суммируется с сигналом Х ( + 3 Лг), предварительно залдержанным на время Лг с помощью четвертого блока 12 задержки. Выходной сигнал Х ( + 3 Л 2) второго сумматора 8Х (+3 Л 2)- ВХ (+ЗЛ )+ Хи(+ЗЛ 2) является выходом третьего уровня многовариантного фильтра и содержит еще более высокочастотные составляющие, чем сигнал% (+ 2 Л 2).В данном многовариантном фильтре приведены три уровня сглаживания. По аналогии может быть построен многовариантный фильтр и с большим числом уровней.Наличие в устройстве нескольких блоков задержки на вермя, кратное Л 2, и формирование новой последовательности запуска элементов второго и третьего уровней внутри интервала Л позволяет получить на всех его уровнях сглаженные сигналы за время существенно меньшее, чем интервал поступления значений входного сигнала Х.Формула изобретения Многовариантный фильтр, содержащий первый фильр низкой частоты, вход которого подключен к входной шине многовариантного фильтра, выход первого фильтра низкой частоты подключен к первой выходной шине многовариантного фильтра и к инверсному входу первого блока сравнения, выход которого через второй фильтр низкой частоты соединен с первым входом первого сумматора, второй блок сравнения, выход которого через третий фильтр низкой частоты соединен с первым входом второго сумматора, о т л и ч э ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения запаздывания при сглаживании дискретной последовательности сигналов, в него введены четыре блока задержки, причем входная шина многовариантного фильтра через первый и второй блоки задержки подключена соответственно к прямым входам первого и второго блоков сравнения, выход первого фильтра низкой частоты через третий блок задержки подключен к второму входу первого сумматора, выход которого подключен к второй выходной шине многовариантного фильтра, к четвертому блоку задержки и к инверсному входу второго блока сравнения, выход четвертого блока задержки соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого подключен к третьей выходной шине мновариантного фильтра.1667223 Составитель В. ПешковТехред М.Моргентал Корректор И. Муска Редактор М. Циткина Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2532 Тираж 461 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5