Интерполирующий фильтр Советский патент 1989 года по МПК H03H17/06 

315

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для запаздьтающего вьщеления полезной низкочастотной составляющей измерен- ных сигналов с последующим применением ее, например, в системах управления для компенсации контролируемых . возмущений объектов управления, при решении задач запаздывающего модели- рования, а также в тренажерах.

Цель изобретение т упрощение интерполирующего фильтра.

На чертеже приведена структзфная электрическая схема интерполирующего фильтра.

Интерполирующий фильтр содержит фильтр 1 низких частот, первый 2 и второй 3 масштабирукмцие блоки, первый блок А вычитания, блок 5 за- держки, второй блок 6 вычитания, третий масштабирующий блок 7, дополнительный фильтр 8 нижних частот, четвертый 9 и пятый 10 масштабирующие блоки и третий блок 11 вычитания.

Интерполирующий фильтр работает следующим образом.

Входной сигнал x(t) поступает одновременно на вход фильтра 1, имеющего передаточную функцию W,(P) I

Т ()+1

фильтра 8, имеющего передаточную функцию W(P) )-- . где Т,, Т 2

постоянные времени соответст венно фильтра 1 и дополнительного фильтра 8, причем Т г (5-7)-Т,.

Выходной сигнал фильтра t посту- пает на вход первого масштабирующего блока 2, умножается в нем на масштабирующий коэффициент, равный

Т --, и далее поступает на первый

2 1

вход третьего блока 11 вычитания,

в котором вычитается из сигнала, поступившего на второй вход третьего масштабирующего блока 11. Выходной сигнал дополнительного фильтра 8 поступает на вход четвертого масштаби- рующего блока 9, умножается в нем

Т7

на коэффициент, равный ----, и дале

,

поступает на вход третьего блока 11 вычитания.

Сигнал с выхода первого масштабирующего блока 2 поступает на вход второго масштабирующего блока 3, ум

и. на вход дополнительного

Т, -

5

с

5

Q.

5

5

30

5

ножавтся в нем на коэффициент, равный g-f/T, рдц время задержки сигнала, и далее поступает на первый вход первого блока А вычитания, в котором вычитается из сигнала, поступившего с пятого мастабирукщего блока 10.

Сигнал с выхода-четвертого мас- штабируклцего блока 9 поступает на вход пятого масштабирующего блока 10, умножается в нем на коэффициент, равный , и далее поступает на второй вход первого блока 4 вычитания .

Выходной сигнал первого блока 4 вычитания далее поступает на вход блока 5 задержки, передаточная функция которого равна , задерживается в нем на время и поступает далее на первьй вход второго блока 6 вычитания.

Выходной сигнал второго блока 6 вычитания поступает на вход третьего масштабирующего блока 7, умножается в нем на коэффициент, равный

(T2-T,)/(T,-T,-Tje

- т-2.

Т,. ).

С выхода третьего масштабирующего блока 7 снимается сглаженный сигнал интерполирующего фильтра.

Предлагаемый интерполирующий фильтр позволяет получить путем алгебраического суммирования элементарных, в частности экспоненциальных функций., смещенных одна относительно другой на требуемое время f , усечен- ную импульсную характеристику интерполирующего фильтра.

Так с помощью фильтра 1 и первого масштабирующего блока 2 реализуется первая экспонента, а с помощью дополнительного фильтра 8 и четвертого масштабирующего блока 9 реализуется вторая экспонента. Значения коэффициентов первого 2 и четвертого 9 масштабирующих блоков подбираются таким образом, чтобы в начальный мо мент разность сигналов, поступивших на входы третьего блока 11 вычитания, как можно точнее соответствовала начальному значению желаемой импульсной характеристики.

С помощью фильтра 1, первого 2 и второго 3 масштабирующих блоков реализуется третья экспонента, дополнительный фильтр 8, четвертый 9 и пятый 10 масштабирующие блоки реализуют четвертую экспоненту. При этом коэффициенты второго 3 и пятого

10 масштабирующих блоков подбираются таким образом, чтобы сигнал, равный разности двух последних экспонент, полученный на выходе первого блока 4 вычитания и задержанный блоком 5 задержки, полностью соответствовал сигналу, поступившему на второй вход второго блока 6 вычитания. Этим самым осуществляется усечение импульсной характеристики, начиная с требуемого момента, времени.

-Т/г,

Значение коэффициента масштабирующего блока 7 так, чтобы общий коэффиц г чи интерполирующего филь вен единице, обеспечивая несмещенность выходного интерполирующего фильтра

10 Таким образом, переда ция предлагаемого интерп фильтра имеет вид

С/г.

lli 3 IlltIlj r l ll2lP ± Jl I beI l(l3.E-± llI:e

rj(n - i±i,ilili;±J EЛ 21 1-22. .

(T,-P -t- l)(T,-P + 1)(T, - T, - T,e

-f/T

О

Значение коэффициента третьего масштабирующего блока 7 подбирается так, чтобы общий коэффициент переда- чи интерполирующего фильтра был равен единице, обеспечивая тем самым несмещенность выходного сигнала интерполирующего фильтра.

Таким образом, передаточная функция предлагаемого интерполирующего фильтра имеет вид

С/г.

(l3.E-± llI:e

-Pt

-± llI:e

-f/T

О

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - упрощение интерполирующего фильтр который содержит фильтры 1 и 8 нижних частот, масштабирующие блоки (МБ) 2, 3, 7, 9 и 10, блоки вычитания 4,6 и 11 и блок задержки 5. В данном фильтре путем алгебраического суммирования элементарных, в частности экспоненциальных ф-ций, смещенных одна относительно другой на требуемое время τ, обеспечивается получение усеченной импульсной х-ки этого фильтра. Так фильтром 1 и МБ 2 реализируется первая экспонента, а фильтром 8 и МБ 9 - вторая экспонента. Значения коэф. МБ 2 и 9 подбираются так, чтобы в начальный момент разность сигналов, поступивших на блок вычитания 11, точнее соответствовала начальному значению желаемой импульсной х-ки. Фильтром 1 и МБ 2 и 3 реализуется третья экспонента, а фильтром 8 и МБ9 и 10 - четвертая экспонента. При этом коэф. МБ3 и 10 подбираются так, чтобы сигнал, равный разности двух последних экспонент, полученный в блоке вычитания 4 и задержанный в блоке задержки 5, полностью соответствовал сигналу, поступившему на блок вычитания 6. Эти осуществляется усечение импульсной х-ки, начиная с требуемого момента времени. Значение коэф. МБ 7 подбирается так, чтобы общий коэф. передачи фильтра был равен единице. Это обеспечивает несмещенность выходного сигнала фильтра. 1 ил.

a его импульсная характеристика .6o(t) описьгоается следующим соотношеW(t)

Т - Т, - + T, О, если t f или ,

Применение интерполирующего фильтра, например в составе систем автоматического регулирования, агломерационного и доменного процесса, исключает по сравнению с известным нежелательные высокочастотные регулирующие воздействия, что обеспечивает достижение требуемой стабилизации хода процесса и экономию топливно-энергетических ресурсов.

Формула из.обретения

Интерполирующий фильтр, содержащий фильтр нижних частот, вход которого является входом интерполирующег фильтра, последовательно соединенные первый и второй масштабируюпще блоки и первый блок вычитания, последовательно соединенные второй блок вычитания и третий масштабирующий блок, третий блок вычитания, первьШ вход которого соединен с выходом первого

нием:

О -Г

5

0

5

0

масштабирующего блока, четвертый и пятый масштабирующие блоки и блок задержки, отличающийся тем, что, с целью упрощения интерполирующего фильтра, введен дополнительный фильтр нижних частот, вход которого соединен с входом фильтра нижних частот, а выход дополнительного фильтра нижних частот соединен через последовательно соединенные четвертый и пятый масштабирующие блоки с вторым входом первого блока вычитания, выход которого соединен через блок задержки с первым входом второго блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом третьего блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу четвертого масштабирующего блока, причем выхо- д&м интерполирующего фильтра является выход третьего масштабирующего блока.