4. АЛГОРИТМЫ КОРРЕКТИРУЮЩИХ ФИЛЬТРОВ

Рассмотрим основные принципы построения корректирующих фильтров аналитических самонастраивающихся систем. Принцип построения корректирующего фильтра должен позволять изменять его динамические свойства по сигналам настройки. Поэтому часто корректирующий фильтр называют управляемым.

Структурный принцип построения корректирующего фильтра предполагает, что фильтр описывается дифференциальными уравнениями. Дифференциальным уравнениям соответствует некоторая структура, где в явном виде выделяются параметры, подлежащие настройке. Эти параметры реализуются множительными устройствами.

Схема, изображенная на рис. XX. 13, поясняет структурный принцип построения управляемого фильтра. В этом фильтре

настраиваются параметры параметр известен. Фильтр описывается системой дифференциальных уравнений

Синтез структуры корректирующего фильтра и формул для вычисления его параметров по разомкнутому циклу производится по дифференциальным уравнениям или структурным схемам желаемой модели и ее звеньев; при этом целесообразно использовать метод прямых и обратных звеньев (см. гл. I).

Рис. XX. 13. Пример структурного принципа построения корректирующего фильтра аналитической самонастраивающейся системы

Рис. ХХ.14. Принцип формирования корректирующего фильтра структурными методами: а — фильтр включен в прямую цепь основного контура управления; б — фильтр включен в цепь обратной связи

Принцип формирования структуры фильтра, включенного в прямую цепь, показан на рис. XX. 14, а, а фильтра, включенного в цепь обратной связи, на рис. ХХ.14, б. На этих рисунках: М — желаемая модель системы; 1, 2 — звенья системы: — обратные звенья.

Сформированные таким образом корректирующие фильтры упрощаются с целью уменьшения числа настраиваемых и переменных

параметров исключения дифференциаторов. Если все звенья квазистационарны, то для этого используются аналитические методы (оперируют, например, передаточными функциями). Если звенья существенно нестационарны, для упрощения структуры корректирующего фильтра используют правила действия с дифференциальными операторами или методы структурных преобразований схем (см. гл. IX, кн. I, а также в работе [11]).

Рис. ХХ.15. Временной принцип построения дискретного корректирующего фильтра аналитической самонастраивающейся системы

Временной принцип построения корректирующего фильтра предполагает, что фильтр описывается импульсной переходной функцией и функционирует в соответствии с формулой

Наиболее удобна реализация временного корректирующего фильтра в виде дискретного звена. Принцип такой реализации поясняется схемой на рис. построенной в предположении, что корректирующий фильтр является квазистационарным. Фильтр функционирует по формуле

и содержит преобразователи «Напряжение-цифра» Н - Ц и «Цифра-напряжение» Ц - Н, линию задержки (память) на время множительные устройства для ввода настраиваемых ординат импульсной переходной функции и сумматор.

Алгоритм вычисления настраиваемых параметров корректирующего фильтра по разомкнутому циклу синтезируется на основе связей между импульсными переходными функциями соединений и их звеньев.

Спектральный принцип построения корректирующего фильтра предполагает, что фильтр описывается спектральными характеристиками. Например, квазистационарный фильтр — частотными характеристиками; фильтр с существенно переменными параметрами — нестационарными передаточными функциями.

Корректирующий фильтр, построенный по спектральному принципу (рис. XX. 16), включает анализатор спектра А своего входного сигнала, преобразователь спектра и синтезатор С выходного сигнала.

Рис. XX.16. Спектральный принцип построения корректирующего фильтра аналитической самонастраивающейся системы

Ввод настраиваемых ординат спектральной характеристики фильтра производится в преобразователь спектра.

Запишем алгоритм корректирующего фильтра, построенного по своей двумерной нестационарной передаточной функции Этот алгоритм состоит из алгоритма анализатора спектра

алгоритма преобразователя спектра

и алгоритма синтезатора

Запишем алгоритм корректирующего фильтра, построенного по своей нестационарной сопряженной передаточной функции Анализатор спектра этого фильтра работает по формуле (XX. 13). Преобразователь спектра и синтезатор выходного

сигнала совмещены в одном блоке, который функционирует по формуле

Структурные схемы приведенных корректирующих фильтров в развернутом виде не отличаются от схем на рис. (IV. 14) и (IV. 16). Синтез алгоритма вычисления ординат нестационарных передаточных функций корректирующего фильтра по разомкнутому циклу производится методом, рассмотренным в § 17 гл. IV.