аспирант
Москва
Moscow, 111250
ст. преподаватель
Москва
Moscow, 111250
д-р техн. наук, проф.
Москва
Dr. of Tech. Sc., Professor
Moscow, 111250
Рассмотрены преимущества использования известных в радиотехнике цифровых гребенчатых фильтров (ГФ) как альтернативы непрерывным корректирующим фильтрам при реализации их в программном обеспечении управляющих контроллеров в системах автоматического управления. Удобство их реализации в контроллерах связано с организацией фиксированного числа пропусков отсчетов в обрабатываемом сигнале. В работе выделены и подробно исследованы свойства двух базовых гребенчатых фильтров первого порядка: фильтра высоких частот и пропорционального (формирующего) фильтра. Характеристики этих фильтров позволяют взять их за основу при реализации более сложных характеристик корректирующих устройств в сочетании с алгоритмами численного интегрирования. Анализ свойств ГФ пр оводится в частотной области.
Показано, что начальные участки частотных характеристик ГФ при определенных параметрах фильтров хорошо совпадают с непрерывными аналогами таких устройств. Именно эти участки частотных характеристик, ограниченные частотой среза разомкнутой системы, определяют совпадение статических и динамических свойств синтезируемой системы. Показывается, что ГФ снижают до 30 % уровень среднеквадратического отклонения (СКО) равномерно распределенного белого шума на выходе фильтров. Снижение уровня СКО происходит благодаря наличию периодически повторяющихся провалов на амплитудно-частотной характеристике фильтров, образующих так называемую гребенку. Благодаря тому, что рассматриваемые фильтры "вырезают" в спектре выходного сигнала гармоники, кратные обратной величине общей длительности пропускаемых интервалов отсчета, то специальным выбором этой длительности можно не только уменьшить уровень СКО случайного сигнала на выходе ГФ, но одновременно существенно снизить уровень регулярной помехи при ее наличии. Такие фильтры могут быть одновременно использованы в составе демодуляторов сигналов, модулированных по амплитуде.
The paper considers the issues of using comb filters (CF), known in radio engineering, as an alternative to continuous corrective filters, when they are implemented in controllers in automatic control systems. The convenience of their implementation in controllers is associated with the organization of a fixed number of sample passes in the processed signal. In this paper, the properties of two types of comb filters of the first order are highlighted and studied in detail: a high-frequency filter and a proportional (forming) filter. The characteristics of these filters are taken as a basis for the implementation of more complex characteristics of corrective devices in combination with numerical integration algorithms. The analysis of the properties of CF was carried out in the frequency domain. It is shown that the initial sections of the frequency characteristics of the CF at certain filter parameters coincide well with the continuous analogues of such devices. It is these areas of frequency characteristics, limited by the cutoff frequency of the open system, that determine the coincidence of static and dynamic properties of the synthesized system. It is shown that CF reduces on 30 % the level of the standard deviation (RMS) of uniformly distributed white noise at the filter output. The decrease in the level of RMS occurs due to the presence of periodically recurring dips in the amplitude-frequency response (frequency response) of filters forming a so-called comb. Due to the fact that the filters in question "cut out" harmonics in the output signal spectrum that are multiples of the inverse of the total duration of the transmitted reference intervals, then a special choice of this duration can not only reduce the level of the random signal at the CF output, but at the same time significantly reduce the level of regular interference, if it is present. Such filters can be simultaneously used as amplitude modulated signal demodulators.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.