JPH0720048B2 - 過渡変化追従型ディジタルフィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ディジタル化された信号を濾波するディジタ
ルフィルタに関する。

（従来の技術） 計装系で計測される信号には、一般に定常時においても
大なり小なりゆらぎが存在していることから、計測精度
を高めるためにフィルタによりゆらぎを抑える処理を行
う場合がある。しかし、あまりフィルタの時定数を大き
くしてゆらぎを抑えすぎると過渡変化に追従できなくな
るという不具合があった。

（発明が解決しようとする問題点） そこで、過渡変化追従型ディジタルフィルタが提案され
たが、この過渡変化追従型ディジタルフィルタによる方
法では、急激な過渡変化に対しては追従するが、比較的
ゆるやかな変化は追従が遅れるという不具合があった。

本発明は、上記問題を解消するためになされたもので、
その目的は、信号の定常状態では平滑性に優れ、また信
号の過渡状態でも追従性に優れ、さらに比較的ゆるやか
な過渡変化にも追従性に優れた過渡変化追従型ディジタ
ルフィルタを提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段および作用） 本発明は上記目的を達成するために、ディジタル化され
た信号を濾波するディジタルフィルタにおいて、前記デ
ィジタルフィルタの入力信号と出力信号の差から過渡変
化を検出する過渡変化検出部と、前記ディジタルフィル
タの入力信号と出力信号の偏差を積分し，この偏差の積
分値から偏差大を検出する入出力偏差検出部と、前記過
渡変化検出時と偏差大検出時に前記ディジタルフィルタ
の時定数を前記信号のサンプリングごとに順次変化させ
るフィルタ処理部を備え、前記ディジタルフィルタの時
定数を大きくとることにより当該ディジタルフィルタの
入力信号が定常状態では平滑性を有し、また前記入力信
号の過渡状態または偏差大検出時では前記ディジタルフ
ィルタの時定数を順次小さくしていくことにより入力信
号に対する出力信号の追従性を良くするように構成した
ことを特徴とするものである。

（実施例） 本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック構成図を示すもの
で、入力部１および出力部５は外部の信号がディジタル
信号かアナログ信号かにより、ディジタルのインターフ
ェースを用いるかA/D変換器もしくはD/A変換器が用いら
れる。

過渡変化検出部２では入力部１からフィルタ処理部３へ
の入力信号xiとフィルタ処理部３から出力部５への出力
信号yiの差の絶対値Ｄ、すなわち Ｄ＝|xi−yi| を求め、これが基準値Ｄοを越えた場合には過渡変化発
生と判断して、過渡変化検出を知らせる信号をフィルタ
処理部３に入力する。基準値Ｄοとしては、例えば入力
信号xiの基準偏差σｘのｎ倍、すなわち Ｄο＝ｎσｘ というような値を使用する。ここで、ｎは平滑性と追従
性のどちらを重視するかにより決定される値である。ま
た、入力信号に高周波ノイズが含まれている時には、過
渡変化検出部２の前段にローパスフィルタを設けて、高
周波ノイズを除去するようにしてもよい。

フィルタ処理部３は、基本的には従来のディジタルフィ
ルムから構成されるものであるが、過渡変化検出部２よ
り過渡変化検出の信号が入るか、または入出力偏差検出
部４より偏差大の信号が入ると、追従性を良くするため
に時定数を順次変化させる機能が付加されている。時定
数の変化方法としては、サンプリングの処理ごとに時定
数を1/k倍してゆく方法、すなわち Ti₊₁＝1/kTi がある。ここで、Tiは時定数、ｋは出力信号yiの追従性
の要求度から決められる値である。

入出力偏差検出部４では、入力部１からフィルタ処理部
３への入力信号xiとフィルタ処理部３から出力部５への
出力信号yiの差の積算値Ｓ、すなわち を求め、これが基準値Ｓοを越えた場合には偏差大と判
定して、偏差大検出を知らせる信号をフィルタ処理部３
に入力する。但し、ｔは時定数Ｔより小さい値であり、
偏差大の判定の周期である。基準値Ｓοとしては、例え
ば入力信号xiの標準偏差δｘのｍ倍、すなわち Ｓο＝
ｍδｘ というような値を使用する。ここで、ｍは入力と出力を
どの程度許容するかを標準偏差δｘの係数として設定す
るものである。

第２図は本発明の過渡変化追従型ディジタルフィルタ
と，これまでの過渡変化追従型フィルタと，従来の１次
遅れフィルタの３つのフィルタの特性を比較したもの
で、入力信号６の過渡変化に対して、これまでの過渡変
化追従型フィルタの出力７と本発明の過渡変化追従型デ
ィジタルフィルタの出力８は直ちに追従するが、従来の
１次遅れフィルタの出力９は追従するのにかなりの時間
がかかっている。また、入力信号６のランプ状の変化
（緩やかな変化）に対して、これまでの過渡変化追従型
フィルタ出力の７は追従しきれないが、本発明の過渡変
化追従型ディジタルフィルタの出力８はよく追従してい
る。

このように、本発明の過渡変化追従型ディジタルフィル
タは定常時には平滑性が良く、また急激な過渡変化時に
は直ちに確実に追従し、また緩やかな過渡変化にも良く
追従することが出来るので、例えばプラントの流量制御
または原子炉における中性子束信号等に適用して、プラ
ントおよび原子炉の安全性に寄与することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の過渡変化追従型ディジタ
ルフィルタによれば、定常時には平滑性に優れ、また急
激な過渡時や緩やかな過渡変化には追従性に優れたディ
ジタルフィルタ特性を有するので、定常時にゆらぎが大
きいが過渡変化を確実に捕えて警報を発しなければなら
ないような信号の誤警報防止とか、同様な信号を用いた
制御系における安定制御のための前処理等においてすぐ
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック構成図、第２図は
本発明の過渡変化追従型ディジタルフィルタと，これま
での過渡変化追従型フィルタと，従来の１次遅れディジ
タルフィルタの３つのフィルタの特性を比較した図であ
る。 １……入力部 ２……過渡変化検出部 ３……フィルタ処理部 ４……入出力偏差検出部 ５……出力部 ６……入力信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディジタル化された信号を濾波するディジ
   タルフィルタにおいて、前記ディジタルフィルタの入力
   信号と出力信号の差から過渡変化を検出する過渡変化検
   出部と、前記ディジタルフィルタの入力信号と出力信号
   の偏差を積分し，この偏差の積分値から偏差大を検出す
   る入出力偏差検出部と、前記過渡変化検出時と偏差大検
   出時に前記ディジタルフィルタの時定数を前記信号のサ
   ンプリングごとに順次変化させるフィルタ処理部を備
   え、前記ディジタルフィルタの時定数を大きくとること
   により当該ディジタルフィルタの入力信号が定常状態で
   は平滑性を有し、また前記入力信号の過渡状態または偏
   差大検出時では前記ディジタルフィルタの時定数を順次
   小さくしていくことにより入力信号に対する出力信号の
   追従性を良くするように構成したことを特徴とする過渡
   変化追従型ディジタルフィルタ。