Сглаживающий фильтр

(21) 3 (22) 1 46 2 ФаВэвфьСР ы,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 5550856.02.83(71) Сибирский ордена ТрудовогоКрасного Знамени металлургическийинститут им. Серго Орджоникидзе(56) 1, Авторское свидетельство ССУ 884082, кл, Н 03 Н 21/00, 1979,2. Авторское свидетельство СССРВ 980065, кл.й 05 В 5/01, 1981(54)(57) СГЛАЖИВАКМЦИЙ ФИЛЬТР, содержащий первый сумматор, последовательно включенные первый фильтр низкой частоты и первый блок сравнения,второй фильтр низкой частоты, диф- .ференциатор, детектор знака, два задатчика, первый квадратор, последо", вательно включенные второй квадратор и второй блок сравнения, третий,блок сравнения, причем вход первогофильтра низкой частоты соединен свходом сглаживающего фильтра и вторым входом первого блока сравнения,выход первого фильтра низкой частотыподключен к первому входу первогосумматора, выход которого являетсявыходом сглаживающего фильтра,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повыпения точности фильтра"ции, в него введены два нелинейныхблока, третий фипьтр низкой частотвторой, третий и четвертый суммато-ры, три блока деления и три блока умножения, при этом первьп нелинейный блок включен между выходом первого блока сравнения и входом второго фильтра низкой частоты, первыйблок умножения включен между выходомвторого фильтра низкой частоты и вторым входом первого сумматора, второйнелинейный блок, третий фильтр ниэ"кой частоты и второй блок умно:.:ениявключены последовательно между выходом первого блока сравнения и третьим входом первого сумматора, первый квадратор, второй сумматор, пер-.вьп( блок деления, дифференциатор,детектор знака, третий блок умножения, третий. блок сравнения и второй . Мблок деления включены последовательно между выходом второго фильтра %ФУнизкой частоты и вторым входом первого блока умножения, третий сумматор и третий блок деления включеныпоследовательно между выходом третьего блока умножения и вторым входомвторого блока умножения, причем 00вход второго квадратора подключен к р.выходу третьего фильтра низкой частоты, выход - к второму входу второго сумматора и к второму входу второго блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом блокаделения, выход первого задатчикаподключен к.второму входу третьегоблока умножения и к первому входучетвертого сумьатора, выход второгоэадатчика соединен с вторыми входамитретьего сумматора, третьего блокасравнения и четвертого сумматора,выход которого подключен к вторымвходам второго и третьего блоковделения.Изобретение относится к автомати-. ческому регулированию и управлению и может быть использовано в общетехнических системах управления для выделения полезной низкочастотной составляющей измеренных сигналов.Известен управляемый фильтр, содержащий последовательно. включенные первый блок сравнения, ограничитель уровня сигнала и первый интегратор,0 последовательно включенные детектор знака, второй блок сравнения, второй интегратор, квгцратор, первый масштабирующий блок и первый сумматор, последовательно включенные, второй масштабирующий блок и второй сумматор, причем первый вход первого блока сравнения соединен с входом управляемого Фильтра, выход первого интегратора подключен к второму входу пер вого блока сравнения и к выходу управляемого Фильтра, выход первого блока сравнения соединен с входом детектора знака, выход второго интегратора - с вторым входом второго25 блока сравнения, выход квадратора - с входом второго масштабирующего блока, выход первого сумматора " с дополнительным входом ограничителя уровня сигнала, вьиод второго сумматора - с дополнительным входом первого интегратора1 3.Недостатком управляемого фильтра является низкая точность выделения полезного сигнала вследствие сравни тельно медленной адаптации настроечных коэффициентов управляемого Фильтра при больших по величине импульсноподобных изменениях полезного сигнала. 40Наиболее близким к изобретению по технической сущности является сглаживающий фильтр, содержащий последовательно включенные первый фильтр низкой частоты, первый блок сравнения,45 второй фильтр низкой частоты, детектор знака, второй блок сравнения, первый интегратор, соединенный выходом с вторым входом второго блокасравнения, первый квадратор, третий блок сравнения, логический блок ИЛИ, ключ и первый сумматор, последовательно включенные дифференциатор, четвертый блок сравнения, второй интегратор, соединенный выходом с вто рым входом четвертого блока сравнения, второй квадратор н пятый блок сравнения, выход которого подключен к второму входу логического блока ИЛИ, а второй вход к выходу первого эадатчика, второй вход третьего блока сравнения соединен с выходом второго задатчика, вьиод первого фильтра низкой частоты - с вторым входом первого сумматора, выход второго фильтра низкой частоты - с вторым входом ключа, вход первого фильтра низкой частоты - с входом сглажива ющего фильтра, а выход первого сум" матора является вьиодом сглаживающего фильтра 23.Недостатком сглаживающего фильтра является также низкая точность вы- деления полезного сигнала, обусловленная тем, что из-за инерционности второго фильтра низкой частоты при импульсноподобных изменениях полезного сигнала его оценка отстает по Фазе от действительного значения,Целью изобретения является повышение точности Фильтрации.Для достижения поставленной цели в сглаживающий Фильтр, содержащий первый сумматор, последовательно включенные первый фильтр низкой частоты и первый блок сравнения, второй Фильтр низкой частоты, дифференциатор, детектор знака, два задатчика, первый квадратор, последовательно включенные второй квадратор и второй блок сравнения, третий блок сравнения, причем вход первого фильтра низкой частоты соединен с входом сглаживающего .Фильтра и вторым входом первого блока сравнения, выход первого фильтра низкой частоты подклкчен к первому входу первого сумматора, выход которого является вы ходом сглаживающего фильтра, введены два нелинейных блока,.третий фильтр низкой частоты, второй, третий и четвертый сумматоры, три блока деления и три блока умножения, при этом первый нелинейный блок включен между выходом первого блока сравнения и входом второго фильтра низкой частоты, первый блок умножения включен между выходом второго фильтра низкой частоты и вторым входом первого сумматора, второй нелинейный блок, третий фильтр низкой частоты и второй блок умножения включены последовательно между вьиодом первого блока сравнения и третьим входом первого сумматора, первый квадратор, второй сумматор, первый блок деления, диф(2)при Ьх(й) Ъ О,поступает на.входы первого и второго 1 нелинейных блоков 3 и 4. Первый нелинейный блок Н пропускает на выход 20 . отрицательное значение своего входного сигнала .по закону ах(С). при йхИ) ( О,Дх И) 0 ЬхИ) при дх(й) у О,(н) ах+(с) .при Дх(й) ( О,О(4) Аз(С) а 55о- , Для рде жат перви 8, вто ажения (4вадраторыавнения,слуи ро .9 ыйив ой бл ро ференциатор, детектор знака, третий.блок умножения, третий блок сравнения и второй блок деления включеныпоследовательно между выходом второго фильтра низкой частоты и вторым 5входом первого "ока умножения,третий сумматор и третий блок деления включены последовательно междувыходом третьего блока умноженияи вторым входом второго блока ум-.ножения, причем вход второго квадратора подключен к выходу третьегофильтра низкой частоты, выход - квторому входу второго сумматора ик второму входу второго блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом блока деления, выход первого задатчика подключен к второмувходу третьего блока умножения и кпервому входу четвертого сумматора,выход второго задатчика соединен свторыми входами третьего сумматора,третьего блока сравнения и четвертого сумматора, выход которого подключен к вторым входам второго и третьего .блоков деления.На чертеже представлена структурная электрическая схема сглаживающего Фильтра.На схеме обозначены:х (С) и х - 30входной и выходной сигнапы фильтрав с-й момент времени;х(с) - центральное значение сглаженногосигнала; Дх"(с) и Дхе(е) - нижнееи верхнее. приращения сигнала относительно его центрального значения.Сглаживающий фильтр содержитпервый фильтр 1 низкой частоты, первый блок 2 сравнения, первый и второй нелинейные блоки 3 и 4, второй 40и третйй фильтры 5 и 6 низкой частоты, первый и второй квадраторы 7и 8, второй блок, 9 сравнения, второйсумматор 10, первый блок 11 деления,дифференциатор 12, детектор 13 знака, первый задатчик 14, третий блок15 умножения, второй задатчик 16,третий 17 и четвертый 18 сумматоры,третий блок 19 сравнения, второй 20,и третий. 21 блоки деления, первый 5 б22 и второй 23 блоки умножения и первый сумматор 24.Сглаживающий фильтр работает следующим образом,Входной сигнал х(С) поступает нвход первого фильтра 1 низкой частты, реализованного, например, в випоследовательно соединенных блока сравнения, ограничителя и ийтеграто-ра, выход которого соединен с вторымвходом блока сравнения и выходом первого фильтра 1 низкой частоты. Навыходе первого Фильтра 1 низкой частоты получается сигнал хо(й) о центральном значении сглаженной величины х(с)Сигнал х (С) поступает напервый вход первого сумматора 24 н .на первый вход первого блока 2сравнения, где вычитается из сигналах(й). Выходной сигнал первого блока2 сравнения Дх(С) = х(С) - хц(С) где Дх-(Ф) - выходной сигнал первогонелинейного блока 3. Второй нелинейный блок 4 пропускает на выход положительное значение своего входногосигнала где Дх+(с) - выходной сигнал второ-, го нелинейного блока 4.Сигналы Дх+(й). иД х-(С) идут соответственно на второй и третий фильтры 5 и 6 низкой частоты, на выходах которых получаются сигналы онижнем дхи(й) и верхнем ЛХ (й) при 6 ращениях относительно х (1);Сигналы дх" (с) и Ахи(С) используются для расчета показателя асимметрии по выражению1088099 илиал ППП ффПатевтф Увгоррд, уа. Прое твм, 4 ВНИИПО Закаэ 2687/51,Тирах 862 33 одавсвое