Нелинейный фильтр Советский патент 1985 года по МПК G05B5/01 

Изобретение относится к элементам систем автоматического регулирования и управления и может быть применено в случаях, когда в выходных сигналах датчиков системы имеются импульсные помехи. Примером такой системы может служить автоматизированная система управления доменным процессом, использующая в качестве датчиков температуры оптические пирометры излучения.

Целью изобретения является повышение точности передачи фильтра за счет повышения устойчивости работы.

На чертеже приведена блок-схема фильтра.

Фильтр содержит вычитающее звено 1, представляющее собой вычитающий операционный усилитель, суммирующий вход которого является входом фильтра. Выход вычитающего звена 1 подключен к входу усилительного звена 2, выход которого яв-. ляется выходом фильтра и подключен также к входу дифференцирующего звена 3, выполненного в виде дифференцирующей RCцепочки. Выход дифференцирующего звена 3 подключен к входу апериодического звена 4, выполненного в виде интегрирующей RCцепочки. Выход апериодического звена 4 подключен к входу нелинейного звена 5, представляющего собой транзисторный ключ управляемый триггером Шмидта. Выход нелинейного звена 5 подключен к первому входу коммутатора б, представляющего собой два транзисторных ключа, выходы которых объединены. Второй вход коммутатора 6 подключен к выходу апериодического звена 4, а выход коммутатора 6 подключен к вычитающему входу вычитающего звена 1 и входу выпрямителя 7, представляющего собой диодную сборку. Выход выпрямителя 7 подключен к входу порогового элемента 8, представляющего собой триггера Шмидта, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 6.

Фильтр работает следующим образом.

При отсутствии высокочастотной помехи и импульсных выбросов, наложенных на полезный сигнал, обратная связь фильтра отключена, так как сигнал, прошедщий через дифференцирующее звено 3 и апериодическое звено 4, мал и не в состоянии открыть зону нечувствительности нелинейного звена 5. Сигнал с выхода проходит без изменений через вычитающее звено 1 и через усилительное звено 2 - на выход фильтра. Фильтр при этом линеаризуется в усилительное звено.

Импульсный выброс на входе фильтра приводит к увеличению его выходного сигнала, который после прохождения через дифференцирующее звено 3 и апериодическое звено 4 открывает зону нечувствительности нелинейного звена 5, при этом сигнал проходит через коммутатор 6 на вычитающий вход вычитающего звена 1 и через выпрямитель 7 - на вход порогового элемента 8, который изменяет состояние своего выходного сигнала, подключая к выходу коммутатора 6 выход апериодического звена 4. Отрицательная обратная связь включена и фильтр работает как апериодический элемент с больщой постоянной времени.

При включении отрицательной обратной связи производная выходного сигнала фильтра уменьщается. Соответственно уменьщается сигнал на выходе апериодического звена 4, нелинейное звено 5 при этом может отключиться, однако обратная связь не отключается, так как порог зоны нечувствительности порогового элемента 8 ниже минимального значения производной выходного сигнала фильтра, при котором включается отрицательная обратная связь.

Отрицательная обратная связь отключается при уменьщении входного сигнала порогового элемента 8 до значения порога его зоны нечувствительности, которое должно быть близко нулю.

Если после отключения обратной связи производная входного сигнала фильтра невелика, т. е. помеха отсутствует, то обратная связь остается отключенной и выходной сигнал фильтра повторяет его входной сигнал.

Таким образом, предлагаемый фильтр обладает повыщенной устойчивостью работы, что позволяет повысить точность передачи, в свою очередь, повысить его живучесть и расщирить область применения.

Исключение возможности неустойчивости работы фильтра при значениях производной входного синусоидального сигнала, превыщающих порог срабатывания нелинейного звена, а при значениях производной сглаженного входного сигнала не достигающих этого порога, приводит к исключению 30- 50% времени работы фильтра, что соответствует времени работы в неустойчивом автоколебательном режиме и замене его на время работы в режиме сглаживания.

НЕЛИНЕЙНЫЙ ФИЛЬТР по авт. св. № 490078, отличающийся тем, что, с целью повышения точности передачи путем повышения устойчивости работы, в него дополнительно введены коммутатор, выпрямитель и пороговый элемент, причем первый вход коммутатора подключен к вы.ходу нелинейного звена, второй вход коммутатора - к выходу апериодического звена, а выход коммутатора - к вычитающему входу вычитающего звена и входу выпрямителя, выход которого через пороговый элемент подключен к управляющему входу коммутатора. (Л ;о о со о: