ZIP архив

Текст

(71) Харьковскийжелезнодорожногорова 2 юл. инст тут инженеровпорта им.С,И.Ки ран агарий, Б.С.ЛеВ. Саввутин,Г.И.ов, 10Шеб8.8)идете03 Н сев,Г;амони А.Г(72) П. В. вочко, А.В Б.Т. Сытни (53) 621.3 (56) Автор Кф 1226610,ад льство СССР 21/00 1984. ое с л. Н ВНЫЙ ФИЛЬТРтение относитс 54) АДАПТ 57) Изобр радиотоматике ля выдел составля оже технике быть исзной низользовано очастотно и й изм емых УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИ ГКНТ СССР И А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ сигналов. Цель изобретения - повьшение точности фильтрации адаптивногофильтра, В фильтр введены блок 4 определения модуля, инерционное звено 5, блок 6 ограничения, ключ 10,блок 14 формирования импульса, блок 15деления, блок 16 извлечения квадратного корня. При уменьшении энергетического уровня помехи Р и, следовательно, величин поцстраиваемых параметров К 1 и К 2 амплитудно - частотнаяхарактеристика фильтра стремится кединице, а фазовый сдвиг, вносимыйпри этом фильтром, стремится к нулю,Амплитудно-фазовые искажения полезного сигнала, вносимые фильтром,уменьшаются, что приводит к повышениюточности фильтрации. 1 ил.1522382 Изобретение относится к радиотехнике и автоматике может быть использовано для выделения полезной низкочастотной составляющей измеряемых сигналов.Цель изобретения - повышение точности фильтрации адаптивного фильтра,На чертеже приведена структурная электрическая схема адаптивного фильтО ра.Адаптивный фильтр содержит третий блок 1 вычитания, второй усилитель 2 с ограничением, четвертый интегратор 3, блок 4 определения модуля, инерционное звено, 5, блок 6 ограничения, четвертый блок 7 вычитания, второй блок 8 вычитания, первый усилитель 9 с ограничением ключ 10, третий интегратор 11, блок 12 формирова ния управляющих напряжений, компаратор 13, блок 14 формирования импуль.са, блок 15 деления, блок 16 извлечения квадратного корня, первый блок 17 вычитания, второй блок 18 ум ножения, первый интегратор 19, первый блок умножения 20, и второй интегратор 21. Тг1( опт (п) р) + Р) Г 3 (т 1) +(Е( ) Кпвт- - ВС) приуОу35где у (й) = Е(С)( - (Е(сф) + Кп (Е-еф)(, е еф;у(Е) = (Е( -Ьс) - (Е(с)- Кпп(- -дЕ) (,+дЕ;40 Е.) - является суммой полезногосигнала и аддитивной помехи;К , Кпп - коэффициенты, которые определяются скоростью измене 45 ния полезного сигнала и Йыбираются таким образом,чтобы с вероятностью близкой к единице выполнялось:Кп ,Кпр тпах(х(С)1;" "-д, с- момент времени, в которыйвыполняется соотношение2(1 ф) = шах Е, "е е (е-,дс,е);- интервал времени наблюдения, который выбираетсятаким образом, чтобы выполнялось соотношение при ш п - 1 тп - с ) О; 50 описывается формулой:Х2ц , .и)П Ии) +(И - нечетное) Передаточная функция квазиоптимального фильтра, выделяющего полезный сигнал из смеси полезного сигнала и аддиативной помехи, спектральные плотности мощности которых описываются соответственно дробно-рациональными выражениями вида:,(О+с 1,)3 Фт при: 1 - 2 ттп ++ т - тп - 1 = ИО,(Ы - нечетное),где Я и Р - величины, пропорциональные среднеквадратическим значениямполезного сигнала и помехи,Передаточная функция предлагаемогоадаптивного фильтра соответствует случаю 1) = 2 где Ки К- являются подстраиваемыми параметрами и определяются по формулам: К= - - ; К= К(2)о где Я и Р. являются оценками истинных значений т) и Р. Оценку истинных значений Р. и Я можно получить, формируя специальный еигнал ц)(С) согласно Формуле:,У (4)ЫБй,айао5формируемый согласно формуле (2) сигнал 1) является оценкой суммы величин Ц и Е. Этот сигнал, Формируемый на выходе интегратора, используется для осуществления квазиоптималь ной непрерывной настройки полосы пропускания фильтра, путем изменения величин коэффициентов К и К в соответствии с выражением (2).В,соответствии с формулой (1) ком плексный коэффициент передачи пред-, лагаемого фильтра. определяется выра- жением 1И ( Я) -- . - - ---- (5)(З Д)" +КгИд+Запишем амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристики предлагаемого фильтра. 201251"ай(1 У)(2)Г т1 (6)1) 2 Агц(ы Л,ы = -Агеева -- - (7)КИар 1-К,ЯКак следует из приведенных выражений, при уменьшении энергетическогоуровня помехи Г и, следовательно,величин К и К амплитудно-частотная характеристика предлагаемого фильтра стремится к единице, а фазовыйсдвиг, вносимый при этом фильтром, 35стремится к нулю. Следовательно, амплитудно-фазовые искажения полезногосигнала, вносимые заявляемым устройством, уменьшаются, что приводит к повышению точности Фильтрации. 40В предлагаемом адаптивном фильтрево втором, третьем и четвертом блоках 8, 1., 7 вычитания формируютсясигналы, равные алгебраической разности сигналов, поступающих на их вторые и первые входы соответственно.Первый и второй усилители 9, 2 с ог-,раничением усиливают поступающий наих входы сигнал в К раз и ограничивают усиленный сигнал в диапазоне -А, 50+А. Первый, второй, третий и четвертый интеграторы 19, 21, 11, 3 предназначены для интегрирования их входных сигналов с постоянными времениТ 1 = 421; Т = Т с К; Т = -0,5. .55Блок 4 определения модуля предназначен для Формирования сигнала, равного модулю его входного сигнала,Инерционное звено 5 имеет, например, передаточную функцию1Ынэ Т Р+1 фиьгде Т - параметр предварительной настройкиБлок 6 ограничения предназначен для ограничения снизу сигнала, поступающего на его вход, на уровне ЕО, где Я - параметр предварительнок настройки. Ключ 10 замкнут в случае отсутствия на его управляющем входе импульса управления и разомкнут в противном случае. Блок 12 формирования управляющих напряжений предназначен для формирования управляющих напряжений По и Б, которые используются в блоках 13 и 14 соответственно. Компаратор 13 срабатывает в случае, если сигнал, поступающий на его второй вход, становится меньше Б= О, поступающего на его первый вход, Блок 14 Формирования импульса формирует импульс управления после срабатывания компаратора длительностью, пропорциональной напряжению, поступающему на его второй вход. Блок 15 дления предназначен для деления сигнала, поступающего на его второй вход, на сигнал, поступающий на его первый вход. Блок 16 извлечения квадратного корня предназначен для Формирования сигнала, равного корню квадратному его входного сигнала. Первый блок 17 вычитания предназначен для вычитания из сигнала, поступающего на его второй вход, суммы сигналов, поступающих на его первый и третий входы. Первый и второй блоки 18 и 20 умножения перемножают сигналы, поступающие на кх первый и второй входы. Ацаптивный Фильтр работает следующим образом.Входной сигналЯ(с) = Х(г.) +(й),где Х(с) - полезнык сигнал; 4 - аддитивная помеха, более высокочастотная, чем полезный сигнал, поступаетна второй вход третьего блока 1 вычитания На его первый вход поступаетсигнал с выхода четвертого интегратора 3, который является грубой оценкой полезного сигнала Х(1)На выходе третьего блока 1 вычитания Формируется сигнал оценки помехи 1(й),который поступает на вход блока 4определения модуля и далее для сгла1522382 живания на инерционное звено 5. В результате на выходе инерционного звена 5 формируется сигнал, пропорциональный ореднеквадратическому значелнию помехи К, который подается наблок 6 ограничения и второй вход четвертого блока 7 вычитания. Кроме того, входной сигнал поступает на второй вход второго блока 8 вычитания.На его первый вход поступает сигнал( с выхода третьего интегратора 11, который является оценкой суммысреднеквадратичных значений голезногол лсигнала и помехи (о(С) = Я + П. Если15уровень среднеквадрртического значения помехи мал, то абсолютная величина производной входного сигнала говремени ограничена ( Йк/Й) ( К = Квв вйи ключ 1 О замкнут; нелинейный фильтр,состоящии из блоков 8-11, остаетсяч20в линейном режиме работы (коэффициентусиления К первого усилителя 9 и.постоянная времени Т третьего интегра 3тора 11 выбирается таким образом что 25бы выполнялось ТвК, а уровень ограничения А первого усилителя 9 - такимобразом, чтобы выполнялось А/Т = К в)э вв)а на выходе третьего интегратора 11 формируется Функция С), практическисовпадающая с входным сигналом г(С)Если уровень среднеквадратического значения помехи возрастает, то возрастает и сигнал ошибки, снимаемый с выхода второго блока 8 вычитания, первый усилитель 9 входит в режим ограни.35 чения, и с выхода третьего интегратора 11 снимается сигнал, равный:агЯ(С) Квв БЙС при ) Квввв ь дЙг 40С) = -К Ы при - ( -Квн + д внКроме того, в моменты времени, когда входной сигнал г(с) становится .меньше функции (1), срабатывает компаратор 13 (С = О), который запуска ет блок 14 формирования импульса. Длительность этого импульса ь = Ь.й определяется напряжением Ьс, и является параметром предварительной настройки и выбирается иэ условия Я). Напряже ние Би напряжение Б формируются в блоке 2. При поступлении с блока 14 импульса управления ключ 10 размыкается и в течение этого промежутка времени напряжение на выходе третьего , 55 интегратора 11 не изменяется. Таким образом, на его выходе Формируется Функция й) согласно формуле (3). 8ДФункция ц(Г.) = Я + Г, поступает на первый вход четвертого блока 7 вычитания, на второй вход которого поступает сигнал оценки уровня средне- квадратического значения помехи. На выходе четвертого блока 7 Формируется сигнал оценки среднеквадратическок 1 го значения полезного сигнала , который поступает на второй вход блока 15 деления, На первый вход блока 15 деления поступает ограниченный снизу сигнал оценки средеквадратического значения помехи Г. На выходе блока 15 деления формируется сигнал Я/Г который поступает на вход блока 16 извлечения квадратного корня. С ыхода блока 16 сигнал, равный Я/Р, поступает в .качестве одного из сомножителей на первый и второй блоки 20 и 18 умножения. Первый блок 17 вычитания, второй блок 18 умножения, первый интегратор 19, первый блок. 20 умножения и второй интегратор 21 образуют фильтр с передаточной функцией (1)., параметры которого самонастраиваются в соответствии с полученным значением. Формула изобретения Адаптивный фильтр, содержащий последовательно соединенные первый интегратор, первый блок умножения, второй интегратор, первый блок вычитания и второй блок умнохения, последовательно соединенные третий интегратор и второй блок вычитания, последовательно соединенные четвертый интегратор и третий блок вычитания, а также четвертый блок вычитания и первый, и второй усилители, причем второй вход первого блока вычитания является входом адаптивного фильтра, выходом которого является выход второго интегратора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности фильтрации, введены ключ, последовательно соединенные блок определения модуля, инерционное звено, блок ограничения, блок,целения, блок извлечения квадратного корня и последовательно соединенные олок формирования управляющих напряжений, Йомпаратор и блок формирования импульса, выход которого соединен с управляющим входом ключа, а первый и второй усилители выполнены усилителями с ограничением, причем вторые входы второЗаказ 6978/55 Тираж 884 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета ко изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 1 О го и третьего блоков вычитания соедииены с вторым входом первого блока вычитания, выход второго блока вычитания соединен с вторым входом компаратора и через последовательно5 соединенный первый усилитель с ограничением и ключ с входом третьего интегратора, выход третьего блока вычитания соединен с входом блока опре О деления модуля и через второй усилитель с ограничением с входом четвертого интегратора, второй выход блока формирования управляющих напряжений подключен к второму входу блока формирования импульса, а выход третьегоинтегратора соединен с первым входомчетвертого блока вычитания, второйвход которого подключен к выходу инерционного звена, а выход четвертогоблока вычитания соединен с вторымвходом блока деления, выход блока извлечения квадратного корня соединенс вторыми входами первого и второгоблоков умножения, выход последнегоиз которых соединен входом первого интегратора, выход которого подключен ктретьему входу первого блока вычитания.

Смотреть

Заявка

4370326, 22.01.1988

ХАРЬКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ИМ. С. М. КИРОВА

ГУСЕВ ПАВЕЛ ВИКТОРОВИЧ, ЗАГАРИЙ ГЕННАДИЙ ИВАНОВИЧ, ЛЕВОЧКО БОРИС СТЕПАНОВИЧ, МАМОНОВ АНАТОЛИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ, САВВУТИН ЮРИЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ, СЫТНИК БОРИС ТИМОФЕЕВИЧ, ШУБЛАДЗЕ АЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ

МПК / Метки

МПК: H03H 21/00

Метки: адаптивный, фильтр

Опубликовано: 15.11.1989

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-1522382-adaptivnyjj-filtr.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Адаптивный фильтр</a>

Похожие патенты