Адаптивный фильтр калмана

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиотехнических устройствах для фильтрации измере2 ний физического параметра. Цель изобретения - повышение избирательности фильтрации в области высоких частот. Устройство содержит генератор 1, тактовых импульсов, вычитатель 2, умножитель 3. сумматор 4, регистр 5 памяти, блок 6 задержки, умножитель 7, элемент 8 задержки, умножитель 9, умножитель 10, умножитель 11, блок 12 сравнения, второй блок 13 элементов И, первый блок 14 элементов И, блок 15 элементов ИЛИ, аналого-цифровой преобразователь 16. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 03 Н 21/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4890558/09 (22) 11.12,90 (46) 07.03,93. Бюл. N 9 (72) В.А.Алференко, Э.В.Борисов и Н,Г,Шебанов (56) Авторское свидетельство СССР

М 1434539, кл. Н 03 H 21/00, 1986. (54) АДАПТИВНЫЙ ФИЛЬТР КАЛМАЙА (57) Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиотехнических устройствах для фильтрации измере„„. >Ц „„1800588 А1 ний физического параметра. Цель изобретения — повышение избирательности фил ьтрации в области высоких частот. Устройства содержит генератор 1, тактовых импульсов, вычитатель 2, умножитель 3, сумматор 4, регистр 5 памяти, блок 6 задержки, умножитель 7, элемент 8 задержки, умножитель 9, умножитель 10, умножитель 11, блок 12 сравнения, второй блок 13 элементов И, первый блок 14 элементов И. блок 15 элементов ИЛИ, аналого-цифровой преобразователь 16. 1 ил.

С

С (Я

1800588

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для фильтрации результатов измерений физического параметра, На чертеже представлена электрическая структурная схема адаптивного фильтра Калмана.

Адаптивный фильтр Калмана содержит генератор 1 тактовых импульсов (ГТИ), вычитатель 2, первый умножитель 3, сумматор

4, регистр 5 памяти, блок задержки 6, второй умножитель 7, элемент задержки 8, третий умножитель 9, пятый умножитель 10, четвертый умножитель 11, блок 12 сравнения, второй блок 13 элементов И, первый блок элементов И 14, блок 15 элементов

ИЛИ, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 16.

Работает адаптивный фильтр Калмана следующим образом, В исходном положении регистр 5 памяти обнулен, а на вход АЦП 16 поступает непрерывный сигнал измеряемого параметра z(t). Тактовые импульсы генератора 1 обеспечивают выдачу дискретного значения физического параметра zl a цифровом

: параллельном двоичном коде на вычитатель

2, на второй вход которого поступает сигнал у! у -1 =Н ц у I-1*= Hl Ф ц -1*, где Hl — матрица измерений, Ф1 — переходная матрица оцениваемых параметров ц1; ц )ь1* — расчетные значения оцениваемых параметров на момент времени tl. На выходе вычитателя 2 формируется сигнал невязки

NI=Z l - Уа-1*, который поступает на первый вход первого умножителя 3, на второй вход которого поступает сигнал, равный по величине коэффициенту усиления фильтра К * на текущий момент времени, С выхода первого умножителя 3 сигнал поступает на первый вход сумматора 4, на второй вход которого с выхода второго ум ножителя 7 поступает корректирующий сигнал р!1-1*, С выхода сумматора 4 сигнал, равный

gI*=gl/ 1*+Kl hl поступает на вход регистра 5 памяти.

Запись информации в него происходит при появлении на его входе задержанного элементом задержки 8 тактового импульса и таким образом формйруется выходной сигнал адаптивного фильтра Калмана gl в виде параллельного двоичного кода, Этот же сигнал используется в цепях его обратной связи. Для этого он подается на вход блока 6, осуществляющего задержку на один такт, Сигнал с выхода блока 6 задержки используется для получения на выходе второго умножителя 7 корректирующего сигнала

* *

Ц УI-1 = ®Igl-1 который поступает в сумматор 4 и одновременно в третий умножитель 9, на выходе которого формируется прогнозируемое значение вхоаного сигнала

Уа-1* = +I Ца-1* поступающее в вычитатель 2 для формирования невязки hzl.

Выходной сигнал фильтра р используется также в цепи адаптивной обратной связи, которая работает следующим образом.

"5. Сигналы ц и ц -1*, полученные в предыдущем такте работы фильтра, поступают на четвертый 11 и в пятый 10 умножители, позволяющие получить текущие коэффициенты усиления фильтра К -1 и К; на моменты времени tl-1 и tl соответственно: (% Кь1= с-1ц-1 (Kl = CIgI* где сь1 и cI — матрицы связи на соответствующие моменты времени, Блоки 12-15 позволяют выделить наименьшее из двух значений коэффициентов усиления:

30 K*= mi„(K,1, К)

С этой целью сигналы Кг 1 и К; поступают в блок 12, В случае К -1<К появляется управляющий сигнал на первом выходе блока 12 и Кн через второй блок 14 и блок 15 поступает в первый умножитель 3, В случае Kl-1> К появляется управляющий сигнал на втором выходе блока 12 сравнения и сигнал Kl через первый блок 13 и блок 15 подается на умножитель 3, чем и достигают40 ся адаптивные свойства фильтра, позволяющие уменьшить погрешности оцениваемых параметров, Формула изобретения

Адаптивный фильтр Калмана, содержа-. щий последовательно соединенные вычитатель, первый умножитель, сумматор, регистр памяти, выход которого является выходом адаптивного фильтра Калмана, блок задержки и второй умножитель, выход которого подключен к второму входу треть- его умножителя, а также генератор тактовых импульсов, первый и второй блоки элементов И и блок элементов ИЛИ, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения избирательности фильтра в области высоких частот, в него введены четвертый умножитель, включенный между выходом регистра памяти и первым входом первого блока элементов И, пятый умножитель и блок сравнения, включенные последова1800588

Составитель В.Алференко

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор А,Купрякова

Заказ 1172 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 тельно между выходом блока задержки и вторым входом первого блока элементов И, элемент задержки, включенный между выходом генератора тактовых импульсов и входом записи регистра памяти, и аналогоцифровой преобразователь, включенный между выходом генератора тактовых импульсов и первым входом вычитателя, при этом информационный вход аналого-цифрового преобразователя является выходом адаптивного фильтра Калмана, второй вход вычитателя подключен к выходу третьего умножителя, выход первого блока элементов И подключен через блок элементов ИЛИ к второму входу первого умножителя, выход

5 четвертого умножителя соединен с вторым входом блока сравнения, второй выход которого подключен к первому входу второго блока элементов И, второй вход которого соединен с выходом пятого умножителя, а

10 выход — с вторым входом блока элементов

ИЛИ.