Рекурсивный цифровой фильтр

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности может использоваться в электрических автоматических микропроцессорных (цифровых) регуляторах , цифровых интегрирующих, апериодических и дифференцирующих звеньев Цель изобретения - повышение точности фильтрации и расширение области перестройки постоянной времени фильтра. Фильтр содержит сумматоры 1 и 2, блок 4 деления,блок 5 задержки и блок 7 инверторов . Введены сумматор 3 и блок 6 задержки. В предложенном фильтре остаток отделения выходного сигнала сумматора 3 на коэффициент в блоке 4 накапливается в сумматоре 3, что позволяет получить высокую точность филы рации при ограниченной разрядности блоков фильтра 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s Н 03 Н 17/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о

К)

С

1( ы

)(Я (21) 4484916/09 (22) 20.09.88 (46) 07.02.91, Бюл. N. 5 (71) Московский завод тепловой автоматики (72) Н.И.Кизицина и tO.М,Шапиро (53) 621.394.44 (088.8) (56) Патент Великобритании N.. 2175167, кл, Н 03 Н 17/04, 1986. (54) РЕКУРСИВНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к автсч.ятике и вычислительной технике, в частности мо>кет использоваться в электрических автоматических микропроцессорных (цифровых) ре. Ж, 1626335 А1 гуляторах, цифровых интегрирующих, апериодических и диффере.гцирующих звеньев.

Цель изобретения — повышение точности фильтрации и расширение области перестройки посTоянной времен11 ф >льTра.

Фильтр содер>кит c) ëìàãoðû 1 и 2, блок 4 деления, блок 5 задержки и блок 7 инверторов. Введены сумматор 3 и блок 6 задержки.

В предложенном фильтре остаток отделения выходного сигнала сумматора 3 на коэффициент в блоке 4 накапливается сумматоре 3, что позволяет получить в lcoкую точность фильтрации при Gl ðäíèченной разрядности блоков фильтра.? ил.

1626335

ЗО

50

Изобретение относится к автоматике и

DI-.lчислитель«Iàé технике и мо>кет быть использовано в автоматических л1икропроцессор««ых регуляторах, Цель ««эаб«ретения — повышение точности фильтрации и расширение области г«ерестрайкп постоянной врел«ени рекурсивного цифрового филь«ра.

На фиг. 1 приведена электрическая структурная схема рекурсивного цифрового фильтра; на фиг. 2 а, б, в — переходные характеристики предложенного устройства и прототипа.

Рекурсивный цифровой фильтр содер>кит первый, второй и третий сумматоры 13, блок 1 деления, первый и второй блоки 5 и 6 задержки и блок 7 иннерторов.

Предложенный рекурсивный цифровой фильтр представляет собой апериодическое звено и апис«яваетсп рекурентным уравнением

Хп + ««-1

Уп — Уп-1 (1)

N =- (2) где хп -- разность между входом х и значением выхода в предыдущем цикле вь«числений

Уп-1;

T — посто«1 ««ная времени фильтра; т„— время цикла вычислений.

Р1>«;урси««н«:«й«цифровой фильтр рабо1ает следующим образом.

Пусть входная х и выходная у, шины содерж «т К разрядов, В каждом цикле вычислений и««тегратор, построенный на Кразрядном втором сумматоре 2, суммирует

СОСтаяНИЕ ВЫХОда уп-1 Н ПрЕдЫдущЕМ ЦИКЛЕ вычислений с вычисленной в текущем цикле величиной 7, поступающей с выхода блока

4 и являющейся целой частью (2К) разрядной дроби, получаемой в результате делениЯ К-РаэРЯДной величины (х, "- д и 1) на

К-разрядный коэффициент М, который поступает на первый вход блока 4. К-раэрядХп +«>и — 1 ный остаток а«деления числа накапливается в третьем сумматоре 3 и таким образам учитывается в последующих циклах, При малых отношениях разности сигналов нл в гором входе третьего су«матоРа х, и выхоДе фильтРа Уп-1 к постоЯнным времени фильтра Т, т.е. при хп N выход и вход остатка блока 4 имеют значения Z =- О, А, = Хп + «>п-1, При отсутствии эЛементов 1 и 7 (фиг. 1) рекурсивный цифровой филь>р пренращается в интегратор, описываемый рекурентным управлением (1), где x«« = x, а N —.

T o

На фиг, 2 показаны переходные характеристики трех вариантов цифровых интеграторов с параметрачи T =-12,8 с, t o = 0,32с и N = 40 единиц младшего значащего разряда (M3P), На вход подается скачком входной сигнал хп = 50 единиц младшего значащего разряда. На фиг. 2 в прямая А— точное значение интеграла; кривая  — выход интегратора в соответствии с предложенным устройством; кривая С вЂ” выход интегратора, построенного по структуре без элементов 3, 6; кривая D — выход интегратора при ««аличии ква««тизатора в соответствии с описанием прототипа. На фиг, 2 б показано значение сигнала на выходе остатка блока 4.

Аналогичные переходные характеристики могут быть построены для случая апериодического звена, причем установившиеся значения для кривых А, В, 0 совпадают, а установившееся значение кривой С может отличаться от кривой А на единицу младшего значащего разряда.

Дополнительно вычитая из выхода х выход уп, можно получить дифференциатор с постоянной времени T.

Предлагаемый рекурсивный цифровой фильтр ма>кет быть построен как аппаратно, «ак и осуществлен программным путем.

Формула изобретения

Рекурсивный цифровой фильтр, содержащий последовательно соединенные первый блок задержки, блок инверторов и пер;;ый сумматор, второй вход которого является входом рекурсивного цифрового фильтра, выходом которого является вход первого блока задержки, а также блок деления, первый вход которога является входом коэффициента рекурсивного цифрового фильтра. и зторой сумматор, первый и втораи входы которого соединены с выходами блока делителя и первого блока задер>кки соответственно, о т л и ч а;а шийся тем, что, с целью повышения «а «насти фильтрации и расширения области перестройки постоянной времени рекурсивного цифрового фильтра, введены последовательно соединенные второй блок задер>кки и третий сумматор, выход которого соединен с вторым входом блока деления, выход остатка которого соединен с входам второго блока задер>кки, причем второй вход третьего сумматора соединен с нь«ходом первого сумматора, а выход второго сумматора соединен с входом перно«о блока задержки.

1626335

50 АР

ФИГ. 2 о

Составитель С.Музычук

Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор А,Мотыль

Заказ 283 Тираж 441 .. Подпис ое

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101