ИВС и АСУТП. Гаспер Б.С - 53 стр.

UptoLike

Составители: 

53
Wz A z z A H z
ii
i
l
i
i
l
() ( ) ()=++=
−−
==
∏∏
1
1
1
2
2
11
αα
. (3.49)
Схема фильтра имеет тот же вид, что и схема соответствующего Р-фильтра,
но каждая передаточная функция H
i
(z) в общем случае реализуется квадратичным
блоком (рис.3.18,б).
3.11.Аналитический синтез фильтров методом подбора базиса
Рассмотрим метод аналитического синтеза спектральных ЦФ, основанный
на учете особенностей специально подбираемых СБФ. Этот метод позволяет запи-
сать задачу цифровой фильтрации в терминах выбранных СБФ, что в конечном
счете и обусловливает одну из важных его особенностей - возможность на единой
математической основе строить фильтры с различными критериями оптимизации.
Обратимся к
общей постановке задачи цифровой фильтрации, считая, что
входной сигнал представлен в виде
um gm nm gG m nm
kk
kr
r
() () () () ()=+= +
=−
1
2
, (3.50)
где g
k
- некоторые коэффициенты, подлежащие определению; G
k
(m) - известные
функции времени; n(m) - аддитивная помеха, представляющая собой случайную
функцию времени с известными статистическими характеристиками. Спектр
входного сигнала по некоторой системе ортонормированных функций {
ϕ
α
(i)} за-
писывается выражением
cj
N
uj i i
i
N
αα
ϕ
() ( ) ()=−
=
1
0
1
(3.51)
и вследствие свойства аддитивности шума состоит из двух составляющих:
cj cj cj
ααα
() () ()
*'
=+, (3.52)
где
cj
N
gj i i
i
N
αα
ϕ
*
() ( ) ()=−
=
1
0
1
, (3.53)
cj
N
nj i i
i
N
αα
ϕ
'
() ( ) ()=−
=
1
0
1
,
α
[, ]0
N
. (3.54)
Здесь
cj
α
*
()- спектр полезного сигнала; cj
α
'
()- спектр помехи.
Если СБФ выбрана таким образом, что часть спектральных коэффициентов
при разложении полезного сигнала равна нулю, то данные коэффициенты в соот-
ветствии с выражением (3.52) содержат только шумовую составляющую, и, следо-
вательно, могут быть исключены без искажения полезного сигнала.
При восстановлении сигнала по оставшемуся спектру образуется сигнал
uj i() , состоящий из той же полезной составляющей и оставшейся не отфильт-
рованной части помехи:
uj i gj i n j i c j j()()() ()()−= +
−=
α
α
α
ϕ
. (3.55)
В выражении (3.55) суммирование проводится по номерам неисключенных
спектральных коэффициентов, например, по номерам
α
, принадлежащим области
номеров
α
*
.
Вследствие указанных свойств используемой СБФ сигнал
uj i() по виду
                            l                                     l
               W ( z ) = A∏ (1 + α1i z −1 + α2i z − 2 ) = A∏ Hi ( z ) .   (3.49)
                           i =1                                  i =1
      Схема фильтра имеет тот же вид, что и схема соответствующего Р-фильтра,
но каждая передаточная функция Hi(z) в общем случае реализуется квадратичным
блоком (рис.3.18,б).

         3.11.Аналитический синтез фильтров методом подбора базиса

       Рассмотрим метод аналитического синтеза спектральных ЦФ, основанный
на учете особенностей специально подбираемых СБФ. Этот метод позволяет запи-
сать задачу цифровой фильтрации в терминах выбранных СБФ, что в конечном
счете и обусловливает одну из важных его особенностей - возможность на единой
математической основе строить фильтры с различными критериями оптимизации.
       Обратимся к общей постановке задачи цифровой фильтрации, считая, что
входной сигнал представлен в виде
                                                     r2

                        u(m) = g (m) + n(m) =       ∑ g G (m) + n(m) ,
                                                   k =− r1
                                                             k        k   (3.50)

где gk - некоторые коэффициенты, подлежащие определению; Gk(m) - известные
функции времени; n(m) - аддитивная помеха, представляющая собой случайную
функцию времени с известными статистическими характеристиками. Спектр
входного сигнала по некоторой системе ортонормированных функций {ϕα(i)} за-
писывается выражением
                                                    1 N −1
                                        cα ( j ) = ∑ u( j − i )ϕα (i )            (3.51)
                                                   N i =0
и вследствие свойства аддитивности шума состоит из двух составляющих:
                                        cα ( j ) = cα* ( j ) + cα' ( j ) ,        (3.52)
где
                                                    1 N −1
                                        cα ( j ) = ∑ g ( j − i )ϕα (i ) ,
                                         *
                                                                                  (3.53)
                                                   N i =0
                                         1 N −1
                             cα' ( j ) = ∑ n( j − i )ϕα (i ) , α ∈[0, N ] .       (3.54)
                                         N i =0
Здесь cα* ( j ) - спектр полезного сигнала; cα' ( j ) - спектр помехи.
          Если СБФ выбрана таким образом, что часть спектральных коэффициентов
при разложении полезного сигнала равна нулю, то данные коэффициенты в соот-
ветствии с выражением (3.52) содержат только шумовую составляющую, и, следо-
вательно, могут быть исключены без искажения полезного сигнала.
          При восстановлении сигнала по оставшемуся спектру образуется сигнал
u( j − i ) , состоящий из той же полезной составляющей и оставшейся не отфильт-
рованной части помехи:
                   u( j − i ) = g ( j − i ) + n ′( j − i ) = ∑ cα ( j )ϕα ( j ) . (3.55)
                                                     α
      В выражении (3.55) суммирование проводится по номерам неисключенных
спектральных коэффициентов, например, по номерам α, принадлежащим области
номеров α*.
      Вследствие указанных свойств используемой СБФ сигнал u( j − i ) по виду



                                                                                     53