Цифровой прогнозирующий фильтр Советский патент 1988 года по МПК H03H17/04 G06F17/17 

сс

4i 4 О СО

1137

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике, предназначено для прогнозирования временного положения периодически повторяющихся импульсов в условиях помех и может быть использовано при решении задач фильтрации линейно изменяющегося параметра.

Цель изобретения - упрощение уст- ройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема 1ЩФРОВОГО фильтра; на фиг. 2 - структурная схема временного дискри- минатор а; на фиг. 3 - временные диа- граммы, поясняющие работу устройства.

Цифровой фильтр содержит временной дискриминатор 1,. умножители 2 и 3, блок 4 постоянной памяти, счетчик 5, элемент И 6, сумматоры 7 и 8 и регистры 9 и 10.

Временной дискриминатор состоит из генератора 11 тактовых импульсов счетчика 12 обратного действия, регистра 13, узла 14 сравнения кодов, триггера 15, элемента 16 задержки, элементов И 17 и 18 и. элемента ШШ 19.

В предлагаемом устройстве прогноз временного положения очередного им:пульса производится относительно пр.е- ;дьщущего значения прогноза -о„ т.е. вычисляется величина

РП (1)

Алгоритм работы предлагаемого устройства имеет следующий вид:

ДРм

TO.+ лР,,

ат - )n-, 4Tf, aT., , ,3, д лТ„ .0,

где Д1)„ , КДп - коэ.ффи- циенты, :

Т - постоянная величина, численно равная ожидаемому значению периода следования импульсов, Значение

То 2 - 24

(6)

где N - число разрядов счетчика 12; q - число младших разрядов счетчика 12, перекрывающих диапазон практически возможных значений лР iiVnCq N). При выполнении условия (6) младшие разрядыI кода, представляющего величину Тд, находятся в нулевом состоянии, а старшие - в единичном, за- пись величины Т в счетчик 12, осуществляемая сразу после его обнуле- ния (фиг. 3), не изменяет нулевого состояния младших разрядов. Это позволяет определять по показаниям младших разрядов счетчика 12 не только положительные, но и отрицательные значения л-0, снимаемые в дополнительном коде при л1п. Кроме того, выбор TO согласно (6) позволяет упростить суммирование величины дР и содержимого счетчика 12, осуществляемое в момент установления в счетчике 12 величины m 2. При этом в q младших разрядах счетчика устанавливаются нули, запись в эти разряды величины id Р о равносильна вьшолнению операции суммирования:

т

m +

лРп- Т,m + dP Р.- m,(7)

Q

5

0

5

0

5

где m - число счетных импульсов, поступивших с генератора 11 на счетчик 12 с момента установления в нем величины Т д.

Устройство работает следующим.образом.

В момент включения устройства управляющим импульсом, поступающим по входу устройства, обнуляется счетчик 5 и регистр| 1 9, 10 и 13 и устанавливается в единичное состояние триггер 15. Первый обнаруженный импульс Z, поступающий на-вход устройства в момент л),, проходит через элементы И 17 и ИЛИ 19 и записывает в счетчик 12 значение постоянной -величины , код которой поступает на первый вход счетчика 12- с входа устройства. Одновременно импульс Z устанавливает триггер 15 в нулевое состояние. Сигнал с прямого выхода триггера Т5, задержанный элементом 16 задержки на время, равное длительности импульса Z,, поступает на логический элемент И 17, запрещая прохождение через элемент И 17 последующих импульсов Z, п 2,3,.... Кроме того, импульс Z поступает через элемент И 6 на счетный вход счетчика 5. Установленный в счетчике 5 код поступает на адресные шины блока 4 постоянной па-

мяти, выбирая значения коэффициентов Kj,ri, КД1, которые поступают на первые входы умножителей 2 и 3 соответственно, Б которых эти коэффициенты перемножаются с величиной dV,, поступающей с выхода регистра 13 временного дискриминатора на вторые входы умножителей 2 и 3. Результаты умножения поступают на первые входы сумматоров 7 и 8 соответственно. На выходе сумматора 8 в соответствии с формулой (4) формируется значение величины ЛТ и записывается в регистр 10 импульсом У1, поступающим по пер- вому управляющему входу устройства.

8сумматоре 7 вычисляется определяемое формулой (3) значение величины йР- t которое записывается в регистр

9импульсов У2, поступающим по вто- рому управляющему входу устройства. Результат прогноза Р Т + л Р представляется N-разрядным кодом,

q младших разрядов которого снимаются с выхода устройства, на котором формируется код величины Р,,, а N-q старших разрядов кода величины Р„ снимаются с выхода устройства. Такое представление величины Р возможно потому, что N-разрядный код величины TQ, выбираемой согласно (6), имеет нули в q младщих разрядах, которые перекрывают диапазон возможных значений величины Одновременно величина йР, подается по входу временного дискриминатора на второй информационный вход счетчика 12. Запис величины ЛР, производится импульсом с выхода узла 14 сравнения кодов, на один из входов которой поступает по входу временного дискриминатора код, .численно равный . Счетные импульсы поступающие на вычитающий вход счетчика 12 с выхода генератора 11, последовательно вычитаются из записанно в счетчике 12 величины Т и в момент когда в счетчике 12 устанавливается величина m To-m 2, на выходе узла 14 сравнения кодов формируется импульс, записывающий в младшие разряды счетчики 12 значение величины ДР. При этом показания счетчика 12 соответствуют первоначальной установке в счетчик 12 величины

. + ЛР„. . 55

Работа устройства в последующих циклах (п 2,3,...) отличается тем.

Q 5

0

5

0

что последующие импульсы Z,, п 2, 3,..., обнаруженные в моменты 1 , проходят через элемент И 18 записывают в регистр 13 величину, сформированную в счетчике 12, равную значению рассогласования л -J, а ввод в счетчик 12 величины Т производится импульсом, поступающим через элемент ИЛИ 19 с выхода индикации нулевого состояния (выход Обратный перенос счетчика 12).

В блоке 4 памяти устройства хра- нятся М коэффициентов и КДп1, п 1,М. При п М из блока 4 памяти считываются значения коэффициентов KotM, , что обеспечивается путем фиксации состояния адресного счетчика 5, имеющего коэффициент счета, равный М. С приходом импульса Z состояние счетчика достигает величины М и на выходе прямого переноса формируется сигнал, запирающий элемент И 6, доступ последующих импульсов Z, п М + 1 на счетный вход счетчика 5 прекращается. При этом на адресных шинах блока 4 фиксируется адрес коэффициентов КдГм, К,М и на выходах блока 4 постоянной памяти неизменно устанавливается значение этих коэффициентов.

Формула изобретения

Цифровой прогнозирующий фильтр, содержащий первый и второй сумматоры, первый регистр, первый и второй умножители, выходы которых подключены к первым вводам соответственно первого и второго сумматоров, выход второго сумматора подключен к информационному входу первого регистра, выход второго подключен к второму входу второго сумматора, отличающийся тем, что, с целью упрощения, он содержит второй регистр, элемент И, счетчик, блок постоянной памяти и временной дискриминатор, первый вход которого соединен с первым входом элемента И и является информационным входом фильтра, первым и вторым входами задания константы которого яв-ляется соответственно второй и .третий входы временного дискриминатора, выход которого подключен к первым входам первого и второго умножителей, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам блока постоянной памяти, адресный вход которого подключен к информационному выходу счетчика, счетный вход которого подключен к выходу элемента И, второй вход которого под ключей к выходу переноса счетчика-, вход обнуления которого соединен с входом обнуления первого регистра, четвертым входом временного дискриминатора и является установочным входом фильтра, выход, второго сумма- тора подключен к второму входу первого сумматора, выход которого подключен к информационному входу второго регистра, выход которого подключен к пятому входу временного дис- криминатора и является информационным выходом фильтра, тактовые входы первого и второго регистров являются соответственно первым и вторым тактовыми входами фильтра, причем временной дискриминатор содержит триггер, элемент задержки,, два элемента И, элемент ИЛИ, регистр, узел сравнения, счетчик и генератор тактовых импульсов, выход.которого под ключен к счетному входу счетчика, информационный выхоД которого подключен к информационному входу регистра и первому входу узла сравнения, выход которого подключен к установочному входу счетчика, первый информационный вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу первого счетчика и вьпсоду первого элемента И, первый вход которого соединен с первым входом второго элемента И и подключен к выходу элемента задержки, вход которого подключен к выходу триггера, тактовый вход которого соединен с вторыми входами первого и второго элементов И и является первым входом дискриминатора, вторым и третьим входами которого являются соответственн второй информационный вход счетчика и второй вход узла сравнения, выход второго элемента И подключен к тактовому входу регистра, установочный вход которого соединен с тактовым входом триггера и является четвертым входом дискриминатора, пятым входом

. которого является третий информационный вход счетчика, а выход регистра

-является выходом дискриминатора.

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники, предназначено для прогнозирования временного положения периодически повторяющихся импульсов в условиях помех и может быть использовано при решении задач фильтрации линейноизменяющего- ся параметра. Цель изобретения - упрощение устройства. Поставленная цель достигается за счет того, что в состав устройства входят временной дискриминатор 1, умножители 2 и 3j блок постоянной памяти 4, счетчик 5, элемент И 6, сумматоры 7 и 8, регистры 9, 10 и соответствующие связи между g узлами устройства. 3 ил. IW

Фив.г

Hi d

Фиг.З