САМОНАСТРАИВАЮЩИЙСЯ РЕЗОНАНСНЫЙ ФИЛЬТР Советский патент 1973 года по МПК G05B5/01 G05B13/02 

1

Предлагаемое устройство может быть применено в системах автоматического управления и относится к классу самонастраивающихся фильтров. Устройство предназначено для выделения синусоидального сигнала неизвестной амплитуды, частоты и фазы из суммы его с сигналом произвольного вида.Требуемое качество фильтрации в этих условиях достигается за счет адаптации параметров устройства к изменяющимся параметрам входного полезного сигнала.

Известны самонастраивающиеся резонансные фильтры, содержащие сумматор и два последовательно соединенных интегратора, выход первого интегратора через пропорциональное звено соединен с первым входом сумматора.

Недостаток известных самонастраивающихся фильтров - малая точность работы при изменении частоты входного сигнала.

Отличием предлагаемого самонастраивающегося фильтра является то, что он содержит первый блок умножения, соединенный входом с выходом сумматора, а выходом - со входом первого интегратора; второй блок умножения, соединенный выходом со вторым входом сумматора, входом - с выходом второго интегратора; последовательно соединенные первый дифференциатор, первый релейный элемент, блок логического умножения знаков и

третий интегратор, выход которого соединен с управляемыми входами двух блоков ум1 ожения; последовательно соединенные вторые дифференциатор и релейный элемент, выход которого соединен с одним из входов блока логического умнолсения знаков, а вход второго дифференциатора соединен с третьим входом сумматора.

Схема предлагаемого самонастраивающегося резонансного фильтра приведена на чертеже.

Фильтр содержит резонансное колебательное звено второго порядка, построенное из двух интеграторов / и 2, двух блоков умноженин 3 и 4, сумматора 5 на три входа и пропорционального звена 6, и канал настройки коэффициентов усиления двух множительных устройств. Канал содержит две цепи из последовательно соединенных дифференциаторов 7 и 5 и релейных элементов 9 и 10, устройство 1} логического умножения знаков и интегратор 12, выход которого является выходом канала настройки.

Принцип работы предлагаемого самонастраивающегося резонансного фильтра основан на использовании частотно-дискриминирующих свойств разности фаз входного и выходного синусоидального сигнала резонансного фильтра. При частоте входного сигнала WBX, равной резонансной частоте фильтра Ч/ф, сдвиг

фаз ф 90°, при 1Г/вх №ф едвйг фаз и при сдвиг фаз . Если затухание в фильтре мало, то фазочастотная характеристика фильтра близка к релейной:

fО при

f 90° при W., Wф { 180° при

Информация, заключенная в разности фаз входного и выходного сигналов фильтра, преобразуется двул1я релейными элементами 9, 10 и устройством логического умножения знаков в напряжение, изменяющееся от -U до , которое подается на интегратор 12. В процессе самонастройки выходное напряжение интегратора 12 изменяется от некоторого иач - начального д,о f/pes - резонансного, при котором резонансная частота фильтра совпадает с частотой входных колебаний. Два дифференциатора 7 и 5 предназначены для устранения влияния постоянной составляющей в спектре входного сигнала на работу реле. Выходом фильтра является выход первого интегратора 1, и его передаточная функция имеет вид:

К

1 , а

- Р + - Р К К

где К - коэффициент усиления .множительного звена по первому входу. При 157вх W(, коэффициент К. W(,, т. е. в результате настройки остаются постояпными как коэффициент усиления фильтра, равный ), так и его коэффициент

затухания t, -.

В случае, когда входной сигнал фильтра представляет сумму синусоидального полезного сигнала и помехи, выходное напряжение интегратора, управляющего множительными устройствами, в среднем изменяется в нужную сторону и свойство самонастройки сохраняегся. Полоса частот захвата полезного синусоидального сигнала практически не ограничена и определяется множительными устройствами. Предлагаемый самонастраивающийся резонансный фильтр может быть использован для

выделения синусоидального сигнала из.меняющейся частоты и амплитуды из суммы его с помехой произвольного вида.

Предмет и з о б р е т е л и я

Самонастраивающийся резонансный фильтр, содержащий сумматор и два последовательно соединенных интегратора, выход первого интегратора через пропорциональное звено соединен с первым входом сумматора, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности работы фильтра, он содержит первый блок умножения, соединенный входом с выходом сумматора, а выходом - со входом первого интегратора, второй блок умножения, соединенный выходом со вторым входом сумматора, входом - с выходом второго интегратора, последовательно соединенные первый дифференциатор, первый релейный элемент, блок логического умножения знаков и третий интегратор, выход которого соединен с управляемыми входами двух блоков умножения, последовательно соединенные вторые дифференциатор и релейный элемент, выход которого соединен с одним из входов блока логического умножения знаков, а вход второго дифференциатора соединен с третьим входом сумматора.

Bxuff

Выход