Устройство для фильтрации сигналов от периодических помех

Е ИЗО МУ СВИДЕТЕЛ ТВ(54СИГпо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпО делАм изоБРетений и отнРытий(71) Киевский институт автоматиким. ХХЧ съезда КПСС) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ НАЛОВ ОТ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПОМЕХ 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 1 1148Изобретение 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 10 итеративную структуру, основной вход которой соединен с выходом преобразователя Аильтруемого сигнала, а перемещающий вход связан с выходом преобразователя сигнала частоты по 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 у 5 блока вычитания подключены к выхо- дам 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 второ 35 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 является выходом устройства 11 .Недостатком известноо устройства является низкая точность Фильтра-,5 О ции при изменении амплитуды периодической помехи, обусловленная тем, что при изменяющейся амплитуде помехи приращение фильтруемого сигнала за период изменения помехи отличает ся от приращения. полезной составляющей на величину приращения амплитуды периодической помехи за этот период. При этом вследствие наличия положительной обратной связи в устройствевозникающая в результате измененияамплитуды помехи ошибка определенияполезной составляющей фильтруемогосигнала 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.На выход устройства подают сред нее интегральное значение фильтруемого сигнала в 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 контрольвеличины приращения амплитуды фильтруемого сигнала за период помехии формирование такого сигнала управления третьим переключателем, .который. при превышении ун величиной приращения зоны нечувствительности порогового элемента переводиттретий переключатель в замкнутое, ав противном случае в разомкнутое состояние. Таким образом, в результатевведения в устройство новых блоков и связей обеспечивается формирование такого сигнала управления.первым управляемыи переключателем, при котором на выход устройства фильтрации подается сигналсредиего интегрального значения свторого выхода узла предварительнойобработки не только в течение первого периода изменения помехи, как(4) (5) 3 1148 в прототипе, но и в те периоды, когда амплитуда Ьильтруемого сигнала остается неизменной. Так как указанное среднее значение не содержит ошибки, связанной с. изменением аипли 5 туды помехи, то при запоминании форинты 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 в случае изменения ам . плитуды помехи будет выше, чем в устройстве-прототипе,Яа 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 состоянийитеративной структуры, блок 5 вычитания, блок 6 сумвйрования, блок 7 управления, первый и второй переключатели 8 и 9, блок 10 динамической памяти, пороговый элемент 11 и третий переключатель 12. 019 4сигнал преобразователя 1 фильтруемого сигнала, На выходе блока 5 формируется при этом сигнал, соответствующий приращению фипьтруеиого сигнала за перкод помехи, т,е. . хИ)-х(С-Т), который подается одновременно на один из входов блока 6 суммирования и на вход порогового элемента 1,1.Сигнал Б (1) на выходе порогового элемента 11 формируется в соответствии с алгоритмом О, /х(й) -х(е-Т)/с Е, (2) Ц (Е)вам 1, /х(С) -х(й-Т)/В Е, (3) где с - величина зоны- нечувствительности элементаЭтот сигнал поступает на управляющий вход третьего переключателя 12, который коммутирует цепь управ(г 1ляющего сигнала ЦИ),поступающего с одного из выходов блока 2 управления. Сигнал 1) И) формиЧйР руется блоком 2 управления в соответствии с алгоритмом О й с й с й Ф Т, ц(е) = 3" 1,й, + ТУстройство работает следующимобразом. Сигналы с выходов преобразователя 1 Аильтруеиово еигнала и преобразователя 2 сигнала частоты помехипоступают на соответствующие входыодномерной итеративной структуры 3и преобразователя 4 состоянийр вкоторых осуществляется их преобразование таким образом, что на выходепоследней ячейки итеративной струк"туры 3 формируется сигнал х(В-Т).,соответствующий задержанному на пе-.риод изменения помехи фнльтруемоиуФеигналу, а на выходе преобразовагеля 4 формируется сигнал х (й),соответствующий среднему имтеграль"мому значению фильтруемого сигналана скользящем интервале, равшоипериоду помехи,н (с) щн гс) 3 и (фСигнал х (е-Т) с выхода последней ячейки структуры 3 поступаетна вход блока 5 вычитания, на другойвход этого блока поступает выходной и коимутируется третьим переключате"лем 12. При этом на выходе третьегопереключателя 12 формируется сигнал:(ЧЮ, (й), представляющий собой логи 35веское пронзнеденне сигналов е)(р)и 0, (й), а именноО" (С)ев ц"(О "иеИ)3 (640 где Л - знак логкческого умноженияВыходной сигнал третьего переключателя 12 подается на управляющий.вход переключателя 8, который внормальном положении подключает к 45 выходу устройства выход преобразователя 4, а при прдаче на управлявщий вход единичного сигнала переключает выход устройства к выходублока 6 суммирования. На выходе .бло ка 6 формируется сумма сигналов,поступающих на входы блока 6 соответственно с выхода .блока 5 вычитания и выхода блока 0 динамическойкаияти. В блоке 0 осуществляется 55 запись информациипоступающей напоследовательный информационныйвход, с выхода устройства в первуюячейку, и последующий сдвиг этой1148019 Составитель Б. КирсановТехред А.Бабинец Корректор О. Билак Редактор Ю. Ковач Заказ 1573/39 Тираж 863 Подписное ВНИИПИ Государствениого комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 сфилиал 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 ледней ячейки блока 10 соответствует .,задержанной,иа период Т, выходной величине устройства, т.е. величине х(й-Т). При помощи переключателя 9 на основной вход которого поступает 10 сигнал среднего интегрального значения х (й) с выхода преобразоватеРля 4, а на управляющий вход - сигв анал П(й) с выхода блока 7 управления, осуществляется запись во все 15 ячейки блока В динамической памяти сигнала начального значения хп(С) в конце первого периода изменения 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 ветствует сумме приращения фильтруемого сигнала за период изменения помехи и величины х 1 (й-Т), т.е. х= Гх(е)-х(-Т)3 +хИ-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 превышаетзону нечувствительности пороговогоэлемента 11, т.е. приращение фильтруемого сигнала за период Т удовлетворяет неравенству (3), соответствует величине среднего интегральногозначения фильтруемого сигнала за период изменения помехи х (Т), а впереходных режимах - величине х (С),т.е. алгоритм работы устройства может быть записан в следующем виде 0) , 11 лр И) = О, (8) (9) где величины х,(е) и х(й) определяются соотвтстве 1 но выражениями (1) и (7), а 0(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 потоков непрерывных производств и т,п.