Динамический фильтр Советский патент 1988 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится к устройс- твам фильтрации. Цель изобретения повышение точности. Она достигается тем, что выходной сигнал фильтра формируется суммирующим блоком 8, на первый вход которого подается сигнал с выхода п-го звена, а на второй вход - сигнал с выхода апериодического звена 7, подключенного своим входом к выходу сравнивающего устройства 2 п-го звена. На вход каждого сумматора 4 последовательно соединенных звеньев подается сигнал с задатчи- ка скорости изменения входного сигнала 1 и сигнал с интегрирующего блока 6, подключенного своим входом к выходу сравнивающего устройства 2 ,п-го звена. 1 ил.

J

S

Изобретение относится к устройст ч SaM фильтрации сигналов, в частности к устройствам динамической фильтрации систем управления и регулирования.

Цель изобретения - повышение точности.

На чертеже представлена схема г редлагаемого динамического фильтра, Динамический фильтр вг Шючает в себя адатчик скорости изменения входного Сигнала t, сравниваяяцие устройства 2, 2/2..., 2, усилители 3, З,..., 3, сумматоры 4, 4 ,«.. ,4j, интег- р аторы 5, 5,,,. интегрирующий. блок 6, апериодическое звено 7 и. суммирующий блок 8.

Динамический фильтр работает следующим образом,

Пусть на-ВХОД фильтра поступает сигнал Х+(Ч, где X - полезный сигналу f-f - сигнал помехи, В соответствии со схемой, приведенной на чертеже, запишем очевидные.соотношения в опера- тивной форме.

S, (X+/v) ,K., . S,,Y, ,,;

Y ---; %i5 h h n

+Xp+e ;

;;.;

(1)

Ви;з5 ((рТ

(p) -Ale) .

А(р)К,...,К, P

где S , $2,...,S - выходной сигнал

сравнивающего

И

( 2 |

i,t KO ° г

40

сравнивающего устройства первого, второго и п-го звена соответственно;

-выходной сигнал су1У1матора первого, второго и п-го звена соответственно;

-вы::{одной сигнал

-. 50 V

В(р) K,K,.,....+ (6)

(7)

Д5

W (п) 12) .

i в(р)

с(р)р(р -чк;;; ., +...+

° 2.

(8)

S Е .ы .(,,)w + . (9)

fl к -t-K u -Р- г 17 4. к.5 -

% K.

интегратора пер- Z Х+И,,;(р) (Ч+W: (p)g;(10) вого, второго и п/

т (р) -() (ГТТв(р) 5

п-го звена соответственно;- коэффициент пере- дачи усилителя первого, второго

55 0(Р)К„,... ,К, (ТК,)р .(ТК )К К,,..

и п-го звена cor - .К.(ТК,,)К„,. , , .К р .( ответственно; -К...,К,,.. . (12,

d/dt - выходной сигнал

задатчика скорости изменения входного сигнала 1;

Сд - вькодной сигнал интегрирующего блока 6;

У„ - выходной сигнал апериодического звена 7;

Z - выходной сигнал

суммирующего блока 8 (выходной сигнал фильтра)j

Т - постоянная времени апериодического звена 7j

К - коэффшщент передачи интегрирую- щего блока 6.

Пусть

Xq X+g; X рХ,

(2)

где g - величина, на.которую отличается истинное значение скорости полезного сигнала X от заданной Xq. С учетом (2).из соотношения (t) имеем

-в(рТ

(p)4 W(p)g, (3) -Ale) .

(4)

А(р)К,...,К, ,К,; (5)

В(р) K,K,.,....+ (6)

(7)

W (п) 12) .

i в(р)

с(р)р(р -чк;;; ., +...+

° 2.

(8)

55 0(Р)К„,... ,К, (ТК,)р .(ТК )К К,,..

W(p)

.Ш1

()(,«(Р

(13)

i.

Е(р)Е (р)+(К,...,К ,...KppV:

+ (К,....К-К.-К.,...,К,К)р; (14) Е (P) +(ТК ()) .

(ткь-,к..,+()к,-к) 0

+...+(ТК к ,...,К„+К -к ...к ). (15)

Если , то Е(р)Е (р).

(16)

Как следует из формулы (10),. полез ньш сигнал X проходит через фкльтр без искажения-.Сигнал помехи ч nposo- дит через звено с передаточной функцией (p), Коэффициент подавления сигнгша помехи К,, |У(3(Л) | , где - частота изменения сигнала |Ч. Сигнал g проходит через звено с передаточной функцией W (р). Так как сигнал g. представляет собой обычно медленно меняющуюся функцию (gpO), то с учетом (13) и (16) можно записать

Z X + W,M(P)M ,

.(17)

т.е. выходной сигнал фильтра Z практически не зависит от величины несоответствия истинной скорости изменения входного сигнала X заданной Х. I : Можно показать, что при практически одинаковых коэффициентах подавления помехи предлагаемое устройство в отличие от прототипа сводит к нулю

.

0

5

5

0

35

дд

;не только ошибку, но и интеграл от ошибки, т.е. имеет более высокую точность.

Формула изобретения

Динамический фильтр, содержащий задатчкк скорости изменения входного сигнала, интегрирующий и последовательно соединенные п звеньев, каждое из которых содержит сумматор, интегратор и последовательно включенные сравнивающее устройство и усилитель, подключенный выходом к первому входу сумматора, выход которого подключен к аходу интегратора, выход- задатчика скорости изменения входного сигнала соединен с вторым входом сумматора каждого из 11 звеньев, а выход интегратора п-го звена подключен к второму входу сравнивающего устройства всех звеньев, выход сравнивающего устройства п-го звена соединен с входом интегрирункцего блока, выход которого подключен к третьим входам сумматора всех звеньев, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фильтра, в него дополнительно введены апериодическое звено и суммирующий бло, первый вход которого со&дннен с выходом интегратора п-го звена, а второй вход - с выходом апериодического звена, вход которого подключен к выходу п-го сравнивающе- го устройства, при этом коэффициенты, передачи первого и п-го звеньев выбирают равными, а выход суммирующего блока является выходом динамического фильтра.