Адаптивный сглаживающий фильтр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН МИТЕТ СССРТЕНИЙ И ОТНРЬТИ ГОСУД АРСТНЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗОБ САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬ СТВ К АВТОРСКОМУ ТР о(21) 3801104/24-09 (22) 11.10.84 (46) 23.04.86. Бюл (72) С.В,Черный и (53) 621396,6 (08 (56) Патент Велика кл. Н 03 С 11/08,Авторское свиде У 1003302, кл. Н 0 У 15В.В.Бориков8,8)британии Р 1469605опублик. 1975,тельство СССР3 Н 21/00, 1983. ЯО, 1226610 А514 Н 03 Н 21/00(54) АДАПТИВНЫЙ СГЛАЖИВАЮЩИЙ ФИЛЬ(57) Изобретение относитСя к радитехнике н может использоваться всистемах автоматического регулирования. Цель изобретения - улучшениединамических характеристик. Входнойсигнал поступает на первый блок вычитания (БВ) 1, в котором изнеговычитается выходной сигнал адаптив1226610 10 ного сглаживающего фильтра, Разностный сигнал с БВ 1 поступает на первый детектор знака (ДЗ) 2 и черезперемножитель 17 - на второй интегрирующий усилитель (ИУ) 8, Сглаженный сигнал с ИУ 8 поступает на выход адаптивного сглаживающего фильтра,Сигнал с ДЗ 2 в виде "+1" или"-1" поступает на перемножитель 4,куда поступает через элемент задержки 3 тот же сигнал. Если сомножители одного знака, то сигнал "+1" сперемножителя 4 поступает на второйБВ 5. ИУ 6 сглаживает сигнал второго БВ 5, который через масштабныйусилитель 7 поступает на пятый БВ 21,Выходной сигнал второго ИУ 8 вычитается в третьем БВ 10 из задержанного вторым элементом задержки 9,Этот раэностный сигнал обрабатываетИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах автоматического регулирования е5 Цель изобретения - улучшение динамических характеристик. На фиг, приведена структурная электрическая схема адаптивного сгла живающего фильтра; на фиг, 2 и 3-егопереходные функции и амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) соответственно. Адаптивный сглаживающий фильтр содержит первый блок 1 вычитания, первый детектор 2 знака, первый элемент 3 задержки, первый переиножитель 4, второй блок 5 вычитания, первый интегрирующий усилитель 6, первый масштабный усилитель 7, второй интегрирующий усилитель 8, второй элемент 9 задержки, третий блок 10 вычитания,второй детектор 11 знака, третий элемент 12 задержки, второй перемно. житель 13, четвертый блок 14 вычитания, третий интегрирующий усилитель 5, второй масштабный усилитель 16, третий 17 и четвертый 18 перемножители, четвертый 19 и пятый 20 интегся аналогично сигналу с выхода первого БВ 1 с помощью второго ДЗ 11,второго перемножителя 13, третьегоэлемента задержки 12, четвертого БВ14, третьего ИУ 15 и второго масштабного усилителя 16 и поступает надругой вход пятого БВ 21. Сигналпятого БВ 21, соответствующий статистической постоянной времени адаптивного сглаживающего фильтра, сравнивается в пятом ИУ 20 с текущей постоянной времени, которая получаетсяна выходе четвертого ДУ 19. На входы четвертого ДУ 19 поступают сигналы с третьего и четвертого перемножителей 17 и 18 Сигнал управлениядля устранения разности между текущим и заданным значениями постояннойвремени с пятого ИУ 20 поступает натретий умножитель 17. 3 ил. 2рирующие усилители и пятый блок 21вычитания,Адаптивный сглаживающий фильтр ра.ботает следующим образом. Входной сигнал поступает на вход первого блока 1 вычитания, в котором из него вычитается выходной сигнал адаптивного сглаживающего фильтра, и получаемая разность поступает на вход третьего перемножителя 17 и на вход первого детектора 2 знака, На выходе второго интегрирующего усилителя 8 получается сглаженный сигнал, который и поступает на выход адаптичного сглаживающего фильтра.Сигнал разности с выхода первого блока вычитания поступает на вход первого детектора 2 знака, на выходе которого получается сигнал либо "+", либо "-1", который поступает на вход первого элемента 3 задержки и второй вход первого перемножителя 4, выходной сигнал которого равен +, если сомножители одного знака, и -"1", если они разного знака, На выходе первого интегрирующего усилителя 6 получается сглаженный сигнал второго блока 5 вычитания, который через первый масштабный усилитель 7 поступает навыходные сигналы интегрирующих усилителей 19 и 20 соотГДЕ Б 9 10 и а 20 ЗО - (п ц и 1 Т19 ф 19 откудаБ19Подставляя в э то выражение значение35виз выражения (1 ) получаемП 19 Кп 120 фПроцесс интегрирования заканчиваетсяв случае, когда4 О Би = Т 9 цд,Подставив в выражение (1 ) Б = Т903находим выражение для2 о К,4 Эквивалентное значение коэффициентапередачи третьего перемножителя 17равно 1 иКуми экв19 Ка Пйо ТМЛ э50 Твад = То + 121 Фгде Бд, - выходной сигнал пятого блока21 вычитания,Следовательно, в предлагаемом устройстве обеспечивается стабилизация 55 ваданного сигналом То + 021 значенияпостоянной времени посредством воздействия на коэффициент передачи пермножителя 17. первый вход пятого блока 21 вычитания.Дпя определения скорости изменения сглаженного сигнала выходной сигнал второго интегрирующего усилителя 8 запоминается во втором элементе 9 задержки, а затем задержанный сигнал вычитается в третьем блоке 10 вычитания из выходного сигнала адаптивного сглаживающего фильтра,Сигнал полученной разности обрабатывается аналогично выходному сигНалу первого блока 1 вычитания.Выходной сигнал третьего интегрирующего усилителя 15 через второй 15 масштабный усилитель 16 поступает на второй вход пятого блока 21 вычитания.Схема стабилизации коэффициента усиления прямбй цепи адаптивного сглаживающего фильтра, состоящая из третьего 17 и четвертого 18 перемножителей, четвертого 19 и пятого 20 интегрирующих усилителей, определяет текущую постоянную времени адаптив ного сглаживающего фильтра Т, получаемую с выхода четвертого интегрирующего усилителя 19 по входному и выходному сигналам адаптивного сглаживающего фильтра, сравнивает ее с постоянной времени, полученной по статистическим характеристикам с выхода пятого блока 21 вычитания, с учетом регулируемого уровня Т , подаваемого на третий вход пятого интегрирующего усилителя 20.Стабилизация динамических характеристик фильтра обеспечивается пуФтем измерения текущего значения его постоянной времени, сравнения этого значения с заданным значением пос-тоянной времени на пятом интегрирующем усилителе 20 и выдачи с его выхода управляющего сигнала для устранения разности между текущим и заданным значениями постоянной времени на третий перейножительЗаданное значение постоянной времени формируется путем суммирования сигнала регулировки Т с выходным сигналом пятого блока 21 вычитания схемы коррекции постоянной времени.Текущее значение постоянной времени адаптивного сглалжвающего фильтра измеряется схемой идентификации, состоящей из четвертого пере множителя 18 и четвертого интегрирующего усилителя 19. Работа устройства идентификации описывается соотношениямиБ =- - ( - ЦП )19 Т т 1 19 ф9 ветственно;- выходной сигнал первого блока 1 вычитания,- выходной сигнал третьего перемножителя17 и его коэффициентпередачи соответственно. Для устойчивой работы схемы идентификации устройства необходимо соблюдение условияПредлагаемое устройство позволяет уменьшить число блоков и регулировок, В схеме известного устройства предусмотрено по одной регулировке в каждом из каналов путем добавления к переменному сигналу, проходящему в каждом из них, некоторой постоянной величины, подбираемой при регулировке3, и Т), Кроме того, кажцый из каналов управления содержит по два мас- "О штабных усилителя и одному задатчику, коэФФициенты которых также подбираются опытным путем.Если необходимо изменить статистические характеристики выходного сиг нала, то требуется перенастройка всех регулируемых параметров масштабных коэФФициентов и задаваемых постоянных сигналов Д, и Т), Общее количест б во регулировок в схеме известного устройства равно 8,Предлагаемое устройство содержит в два раза меньше масштабных усилителей, не имеет задатчиков и имеет всего один регулировочный сигнал Т подаваемый.на третий вход пятого интегрирующего усилителя 20. Кроме того, в предлагаемом устройстве количество регулировок равно 3,Формула изобретения,Адаптивный сглаживающий Фильтр, з содержащий последовательно соединенные первый блок вычитания, вход которого является входом адаптивного сглаживающего Фильтра, первый детектор знака, первый элемент задержки, 4 О первый перемножитель, второй вход которого подключен к выходу первого детектора знака, второй блск вычитания и первый интегрирующий усилитель, выход которого подключен к 45 второму входу второго блока вычитания, последовательно соединенные второй интегрирующий усилитель, выходкоторого подключен к второму входупервого блока вычитания и являетсявыходом адаптивного сглаживающЕгоФильтра, второй элемент задержки,третий блок вычитания, второй входкоторого подключен к выходу второгоинтегрирующего усилителя, второй детектор знака, третий элемент задержки, второй перемножитель, второйВход которого подключен к выходу Второго детектора знака, четвертый блоквычитания и третий интегрирующийусилитель, выход которого подключенк второму входу четвертого блокавычитания, а также первый и второймасштабные усилители и пятый блоквычитания, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью улучшения динамических характеристик, в него введены третий перемножитель включенныймежду выходом первого блока вычитания и входом второго интегрирующегоусилителя, последовательно соединенные и включенные между выходом первого блока вычитания и вторым входом третьего перемножителя - четвертый перемножитель, четвертый интегрирующий усилитель и пятый интегрирующий усилитель, причем выход третьегоперемножителя подключен к второмувходу четвертого интегрирующего усилителя, выход которого соединен свторым входом четвертого перемножителя, первый и второй масштабные усилители включены между выходами пер-вого и третьего интегрирующих усилителей и первым и вторым входами пятого блока вычитания соответсвенно,второй вход пятого интегрирующего усилителя соединен с выходом пятого блока вычитания, а третий вход пятогоинтегрирующего усилителя является входом управления адаптивного сглаживающего Фильра