Фильтр сбоев

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистических респубики >940161 (61 } Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 23. 12. 89 (О ) 3222060/18-24 с присоеаинением заявки Ив(23) Прноритет(51) М. Кл.

6 06 F 11/24

Н 04 L 1/00

9вуА«рвтвв«ай «винтвт

CCCP ав двлви «звбрвтвнн«

«втврыт«Я

0пУблиновано30 06,82. бюллетень p@ 24 (53) УДК681. 3 (088.8) Лата опубликования описания 30 .06, 82

В. И. Борисенко, Е.ф. Поликовский и А.И. Якубович

i (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ФИЛЬтГ СБОЕР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано, в частности, для фильтрации сбоев в сигналах датчиков первичной информации, либо, когда эти сигналы образуются накоплением за определенный интеовал, либо, когда датчики опоашиваются в дискретные моменты времени.

Известны фильтры, позволяющие ликвидировать влияние сбоев во входной информации, но эти фильтры не обеспечивают достаточной надежности ис= правления сбоев (1 ).

Наиболее близким к предлагаемому является фильтр сбоев, реализующий способ мажорирования со стробированием, содержащий два коммутатора, три запоминающих устройства, четыре, сумматора, мажорирующее устройство и генератор тактовых импульсов. Три выхода первого коммутатора через запоминающие устройства соединены с, входами второго коммутатора, четыре

2 выхода которого через сумматоры, а ,пятый непосредственно, подсоединены к входам мажорирующего устройства На вторые входы сумматоров подают

° постоянные величины попарно, равные

5 друг другу по величине и противоположные по знаку. Всеми блоками фильтра сбоев управляют при помощи coe" диненного с ним генератора тактовых импульсов (2), Известный фильтр сбоев работает следующим образом. При помощи перво го коммутатора и трех запоминающих устройств фиксируют. значения входного сигнала в конце трех последова тельных тактов. При помощи второго . коммутатора и четырех сумматоров формируют следующие величины, подлежащие дальнейшей мажоритарной обра1о ботке: значение входного сигнала в конце третьего тракта, значение входного сигнала в конце второго такта, увеличенное на постоянную веричину А, значение входного сиг3 9401 нала в конце второго такта, уменьшенное на ту же величину, значение входного сигнала в конце первого такта, увеличенное на постоянную величину В, значение входного сигнала в конце первого такта, уменьшенное на ту же величину, Номер тактов возрастает с увеличением времени.

Пары преобразованных сигналов 2 и

3, а также 4 и 5 составляют два стро- о ба.

При медленном изменении входного сигнала, малых погрешностях источника и при отсутствии сбоев медианой является последнее значение - сигнал передается фильтром без запаздываний и искажений . При появлении, одиночного выброса смещаются или одно последнее значение или обе границы одного из стробов. В обоих случаях отклонение выходного сигнала медианы) ограничивается величиной строба.

Эффективность фильтрации известного фильтра определяется выбором величин стробов А и В. С одной стороны, необходимо, чтобы при максимально возможной скорости изменения входного сигнала последующее его значение не выходило за пределы обоих стробов. Этим определяется верхняя граница при выборе величин с:гробов.

С другои стороны, величина выбросов в выходном сигнале при наличии сбоя пропорциональна значению сугробов и поэтому их следует выбирать возможно

535 меньшими.

Постоянство величины стробов в иэ вестном фильтре сбоев существенно снижает эффективность фильтрации °

Действительно, при малых скоростях

4е изменения входного сигнала величины стробов оказываются неоправданно большими и соответственно увеличиваются по сравнению с достижимыми выбросы выходного сигнала, вызванные

45 сбоями.

Цель изобретения - повышение эффективности фильтрации.

Поставленная цель достигается тем, что в фильтр сбоев, содержащий два ком". мутатора, три запоминающих устройства, четыре сумматора, мажорирующее устройство и генератор тактовых импульсов, первый, второй, третий,четвертый, пятый и шестой выходы кото. рого соединены соответственно с управ-5 ляющими входами первого и второго коммутаторов, первого, второго и третьего запоминающих устройств и

61 4 мажорирующего устройства, информа- ционный вход первого коммутатора яв- ляется входом устройства, первый, второй и третий выходы соединены соответственно с входами первого, второго и третьего запоминающих уст-: ройств, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым итретьим информационными входами второго коммутатора, первый выход которо

ro соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, второй выход соединен с первыми входами третьего и четвертого сумматоров, выходы первого, второго, третьего и четвертого сумматоров соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами мажорирующего устройства, пятый вход которого соединен с третьим выходом второго коммутатора, выход мажорирующего устройства является выходом устройства, седьмой выход генератора тактовых импульсов соединен с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого сумматоров, введены третий и четвертый коммутаторы, четвертое и пятое запоминающие устройства и пятый сумматор, причем шестой выход генератора тактовых импульсов соединен с управляющим входом третьего коммутатора, информационный вход которого соединен с выходом мажорирующего устройства, а первый и второй выходы соединены соответственно с входами четвертого и пятого запоминающих устройств, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым информационными входами четвертого коммутатора, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый выходы генератора тактовых импульсов соединены соответственно с управляющими входами четвертого и пятого запоминающих устройств, четвертого коммутатора и пятого сумматора, первый и второй выходы четвертого коммутатора соединены соответственно с первым и вторым входами пятого сумматора„ первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого сумматоров.

На чертеже приведена блок-схема фильтра сбоев.

Фильтр сбоев состоит иэ четырех коммутаторов 1-4, пяти запоминающих устройств 5-9, пяти сумматоров 10-14, 940161

5 мажорирующего устройства 15 и генератора 16 тактовых импульсов. Входом фильтра является информационный вход коммутатора 1, а выходом - выход мажорирующего устройства 15. Выходы 3 коммутатора 1 через запоминающие устройства 5-7 соединены с входами коммутатора 2. Первый выход коммутатора 2 через сумматори 10 и 11 подключен к первым двум входам мажорирующего устройства 15, второй выход коммутатора 2 через сумматоры l2 и

13 соединен с третьим и четвертым входами мажорирующего Устройства 15, пятый вход которого соединен с треть- 15 им выходом коммутатора 2. Выход мажорирующего устройства 15 соединен с информационным входом коммутатора

3, два выхода которого через запоминающие устройства 8 и 9 подключены 2о к информационным входам коммутатора

4, выходы которого соединены с входами сумматора 14; Выходы этого сумматора подключены к вторым входам сумматоров 10- 13. Все блоки соединены с генератором 16 тактовых импульсов,при помощи которого производят управ- . ление работой фильтра.

Коммутируя входной сигнал при помощи первого коммутатора 1, в запоми- Зр нающих устройствах 5-7 фиксируют знаЪ чения входного сигнала в трех последовательных тактах. При помощи второго коммутатора 2 на первые вхо-. ды первого и второго сумматоров 10 и 11 подают входной сигнал, зафиксированный в первый из трех моментов времени, на пятый вход мажорирующего устройства 15 — входной сигнал, зафиксированный в третий момент вре- 4О, мени, а на первые входы третьего и четвертого сумматоров 12 и 13 - входной сигнал, зафиксированный во второй момент времени. На выходе мажорирующего устройства l5 получают медиану пяти величин, поданных на входы этого блока. Зти величины,относящиеся к первому и второму моменту времени, фиксируют при помощи третьего коммутатора 3 и четвертого. и пятого запоминающих устройств 8 и 9. При помощи сумматооа 14 получают величины+ Jg „(;-) -u< (Кд, 1о -и1мь -!Ъ- l s где 0 и 0 - значения сигналов, от4 носящиеся соответственно к второму и первому моментам времени; К, К постоянные коэффициенты.

Полученные величины подают на вторые входы первого, второго, третьего и четвертого сумматоров

10-13 и используют их в качествестробов.

Стробы, образованные для фильтрации сбоев, в отличие от известного устройства, имеют не постоянную величину, а изменяются в зависимости от скорости нарастания (йли убывания) фильтрированного сигнала на интервалах времени, предшествующих данному замеру.. Для этого сигналы, полученные в определенные моменты времени, направляют в четвертое и пятое запоминающие устройства 8 и 9.

Эту функцию выполняет третий коммутатор 3, который по сигналам генератора 16 тактовых импульсов направ» ляет сигналы в четвертое и пятое запоминающие устройства 8 и 9, где их запоминают и хранят значения сигнала в прошедшие моменты времени. Из хранящихся сигналов формируют величины, пропорциональные скорости их изменения. Зта задача решается при помощи четвертого коммутатора 4, которыи посылает в определенном порядке значения сигналов, и пятого сумматора

14, который, складывая эти сигналы, формирует переменные-стробы и посылает их на вторые входы первого, вто-. рого, третьего и четвертого суммато.ров 10-13, При этом, если скорость изменения входного сигнала мала, то малы и стробы, что снижает величину выброса при появлении сбоя.

Применение предлагаемого фильтра сбоев позволяет повысить эффективность фильтрации по сравнению с по-,. лучаемой известнйм. устройством. Повышение эффективности примерно равно отношению максимально возможной ско рости изменения входного сигнала к среднему значению этой скорости за время работы фильтра.

Формула изобретения

Фильтр .сбоев, содержащий два коммутатора, три запоминающих устройства, четыре сумматора, мажорирующее устройство и генератор тактовых импульсов, первый, второй, третий, чет вертый, пятый и шестой выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого и второго коммутаторов, первого, второго и

94 третьего запоминающих устройств и мажорирующего.устройства, информационный вход первого коммутатора является входом устройства, первый, второй и третий выходы соединены соответственно с входами первого, второго и третьего запоминающих устройств, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим информационными входами второго ком" мутатора, первый выход которого соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, второй выходсоединен с первыми входами третьего и четвертого сумматоров, выходы первого, второго, третьего и четвертого сумматоров соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами мажорирующего устройства, пятый вход которого .соединен с третьим выходом второго комму. татора, выход мажорирующего устройства является выходом устройства, седьмой выход генератора тактовых импульсов соединен с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого сумматоров,о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности фильтрации, в него введены третий и четвертый коммутаторы, четвертое и пят<В запоминаюшие устройства и пятый сумматор, причем шестой выход генера0161 8 тора тактовых импульсов соединен с управляющим входом третьего коммутатора, информационный вход которого соединен с выходом мажорирующего устройства, а первый и второй выходы соединены соответственно с входами четвертого и пятого. запоминающих устройств, выходы которых соединены соОтветственно с первым и вторым

1в информационными входами четвертого комМутатора, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый выходы генератора тактовых импульсов соединены соответственно с управляющими входами четвертого и пятого запоминающих устройств, четвертого коммутатора и пятого сумматора, первый и второй выходы четвертого коммутатора соединены соответственно с первым и

C вторым входами пятого- сумматора,первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого, второго, третьего и четвертого сумматор ровИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Питерсон У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки. И., "Иир", 1976.

2. Гильбо Е.П. Челпанов И.Б. Об работка сигналов на основе упоря- доченного выбора. М., "Советское радио", 1975, с. 273-274 (прототип).

940161

Составитель Н.Гречнев

Редактор С.Крупенина Техред И, Гергель Корректор В.Синицкая

Заказ 4669/71 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4