Нелинейный фильтр Советский патент 1980 года по МПК G05B5/01 

(54) НЕЛИНЕЙНЫЙ ФИЛЬТР

I

Изобретение относится к области автоматики цля систем, условия работы которых требуют повышенной помехоза- щищещости.

Известны нелинейные ({мльтры, содержащие элемент сравнения, фазосовигающие цепи, корректирующий контур, звено типа антивибратор, инерционное звено, запоминающий и логический переключ ющий элементы Cl-4j .

Недостатком известных фильтров является низкая динамическая точность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является нелинейный фильтр, содержащий ключ, блок сравнения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первотх и второтч) запоминающих блоков, а первый вход первого запоминающего блока через последовательно соединенные первый и второй выЬрямители подключен к первому входу второго запоминающего блока Г57 .

Недостатком такого фильтра является низкая точность.

Цель изобретения - повышение точности фильтра.

Эта цель достигается тем, что в нелинейный (льтр введены дифференциаторы, блоки вычисления модуля, пороговые элементы, тактовый генератор и запоминающий блок, первый вход которого соединен со входом первого дифференциатора,

10 со входом фильтра и со вторыми вxoдa fи первого и второго запоминающих блоков, второй вход - с выходом ключа, а выход - с выходом фильтра, выход первого дифференциатора через последова15тельно соединенные второй дифференциатор и первый блок вычисления модуля подключен к первому входу первого порогового элемента, а через последо)вательно соединенные второй пороговый элемент

20 и третий дифференциатор - ко входу первого выпрямителя, первый и второй входы ключа соединены соответственно с выходами тактового генератора и первого порегового элемента, второй вход которого пооключен через второй блок вычисления модуля к выхоцу блока сравнения. На фиг. 1 приведена функциональная схема нелинейного фильтра, на фиг. 2 гра4ик. Поясняющий работу фильтра, где: первый и второй дифференциаторы I и 2, первый блок вычисления модуля 3, первый пороговый элемент 4, третий дифференциатор 5, первый и второй выпрямители (диоды ) 6 и 7, первый и второй запоминающие блоки 8 и 9, блок сравнения 10| второй блок вычисления модуля 11, второй пороговый элемент 12, запоминающий ёлок 13, ключ 14, тактовый генератор 15, входной сигнал х, экстремальные значения входного сигнала , которым соответствуют моменты времени Ту -«+ Нелинейный фильтр работает следующи образом,-С помощью первого и второго дифференциатора 1 и 2 получаем соответственно первую и вторую производную от входного сигнала lC(t и Ci) . С помощью второго порогового элемента 12, на котором формируется сигнал Tv 7 и третьего дифференциатора 5, на выходе последнего в момент смены знака первой производной формируются управляющие импульсы положительной и отрицательной полярности. Управл5пощи импульс положительной полярности, через включенный в прямом направлении первый диод 6, подается на первый запоминающий Ьлок 8, на входе которого фиксируется максимальное значение вход ного сигнала , а управляющий импульс отрицательной полярности через включенный в обратном направлении второй диод 7 подается на второй запоминакаций блок 9, на выходе которого фиксируется минимальное значение второго сигнала X tn4-1 ( ) при этом На выходе блока сравнения 1О формируется сигнал разности запомненных значений входного сигнала X lu«l- C il-На выходе второго блока вычисления модул 11, с переменным коэффициентом усилен фиксируется модуль этого сигнала:«.Ix . . где kyoip - переменны коэффициент усиления, который устанавл вает степень фильтрации нелинейного фильтра. На выходе первого блока моду 3 формируется модуль второй производной . Сигналь с выходов блоков вы числения модулей 3 и 11 ср 1Вниваются на первом пороговом элементе 4, и при выпоппении неравенства IXl vcirl m с выхода первого порогоого элемента 4 на второй (уггравляющий) ход ключа 14 выдается сигнал отсечки, ри этом тактовые импульсы с генератоа 15 не поступают на второй (управляюий) вход, запоминающего блока 13, сигал на выходе которого будет сохранять вое значение до тех пор, пока не будет ыполнено условие / ll volrl т Cл v«Cm()(, выхода первого пороговго элемента 4 не поступит сигнал на отпирание ключа 14. Таким образом, до частот меньших входной сигнал пропускается без искажений, а начиная с частоты voirпроисходит амплитудное ограничение сигнала по закону Л.. (фиг. 2). Соответственно фильтрация сигнала осуществляется с минимальными фазовыми искажениями (вносимыми элемента памяти) и со значительными амплитудами подавлением (-40 дб/дек) частот, превышающих и)- Использование изобретения позволяет при наличии помехи типа белый шум в полосе частот, пересекающейся с полосой частот полезного сигнала, повысить -точность выделения полезного сигнала, а использование изобретения в следящей системе позволит повысить динамическую точность следящей системы в 1,6 раза. Формула изобретения Нелинейный фильтр, содержащий ключ, блок сравнения, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго запоминающих блоков, первый вход первого запоминающего блока через последовательно соединенные первый и второй выпрямители подключен к первому входу второго запоминающего блока, о т л и ч а юЩ и И с я тем, что, с целью повышения точности фильтра, он содержит дифференциаторы, блоки вычисления модуля, пороговые элементЬ, тактовый генератор запоминающий блок, первый вход кото ° соединен со входом первого дифференциатора, входом фильтра и со входами первого и второг о запоминающих блоков, а выход - с выходом фильтра, выход первого дифференциатора через последовательно соединешые второй дифференциатор и первый блок вычисления модуля подключен ко входу первого порогового элемента, а через последовательно соединенные второй пороговый

элемент и третий цифференцнатор - ко вхоау первого выпрямителя, первый и второй вхоцы ключа соединены соотвественно с выхоцами .тактового генератора и первого порогового элемента, второй вхоц которого пошслк чен через второй блок вычисления модуля к выходу блока сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свицетельство СССР № 432451, кл. С 05 В 5/01, 20.07.72.

2.Авторское свидетельство СССР № 402855, кл. G 05 В 5/О1, 29.04.72.

3.Авторское свидетельство СССР К9 289505, кл. G 05 В 5/01,

14.07.69.

4.Авторское свидетельство СССР N9 22 то, кл. G 05 В 5/01, 25.01.67.

5.Авторское свидетельство СССР № 233771, кл. Q 05 В 5/01, 20.11.67 (прототип).