Преобразование Фурье и прогнозирование., Как сделать БПФ и ИБПФ, чтобы компенсировать в реальном времени. Опции

[syoma]

Народ может кто подскажет?
Работаем с сетью и компенсируем гармоники тока.
В настоящий момент это работает следующим образом:
Запоминается 1 период 20мс, затем из него получаем 1024точечное преобразование Фурье, выбираем нужные и выкидываем ненужные гармоники и делаем из этого обратное преобразование Фурье. В результате получается компенсирующий ток, который после вычитания тока сети дает синусоиду.
Проблема в том, что из-за того, что Фурье требует время для подсчета, то результат всегда является устаревшим по отношению к текущему току и приходится задерживать воздействие на 1 период. Это нормально для пост. нагрузки, но при изменении нагрузки идет задержка на 1 период.
Вопрос: можно ли как нибудь спрогнозировать с помощью преобразования Фурье или какими.то другими методами, какой будет сигнал на момент, когда все подсчитается, чтобы компенсировать в реальном времени?

[syoma]

Все очень просто:
На картинке сверху - исходный сигнал.
Посередине - сигнал который получен после прямого преобразования фурье одного периода первого сигнала, затем первая гармоника была выкинута, а остальные гармоники прошли через инверсное БПФ.
Третий сигнал представляет собой результат вычитания второго сигнала из первого.
Теоретически должна получаться идеальная синусоида, но это не получается из.за задержек БПФ - и приходится все применать с задержкой в 1 период.
То есть по каритнке примерно так:
Первое БПФ происходит через на 20мс. При этом во входном буфере находится 1 период исходного сигнала. БПФ вытворяет указанные операцие и записывает в выходной буфер измененный сигнал. Так как сигнал не изменился с тех пор как произошло бпф, то наложение происходит успешно и получается синусоида. Дальше каждое БПФ и обновление выходного буфера производится каждые 10мс.
Примерно на 38мс я отключил высокие гармоники - видно, что входной сигнал изменился.
Но что выдает БПФ? БПФ на 50мс "видит" входной сигнал за последние 20мс, то есть 8мс сигнала с высокой гармоникой и 12мс сигнала без высокой гармоники. Естественно на выходе получается 8мс неправильного сигнала и 12мс правильного. И в итоге синусоида получается только на 58мс.

Вот и вопрос как сказать БПФ, что сигнал уже изменился? Толи с других точек информацию брать,то ли не знаю.
С генератором непонятно как его настраивать.

[petrov]

БПФ здесь не к чему вообще. Спомощью ФАПЧ и АРУ вы можете подстроить местный генератор и вычесть первую гармонику или фильтром её выделить и вычесть получив таким образом сигнал с ненужными гармониками. Непонятно как вы собираетесь его потом вычитать, ведь это в матлабе всё так идеально получается, в реальности же будут непредсказуемые задержки непредсказуемые коэффициенты передачи. Поэтому после вычитания нужно по обратной связи подстраивать адаптивный фильтр который который будет компенсировать непредсказуемые задержки и коэффициенты передачи, но сам адаптивный фильтр будет иметь задержку для реализуемости, а исходный сигнал из которого производите вычитание я так понимаю, вы задержать не можете.

[DRUID3]

2syoma:
Никак. БПФ(ДПФ) блочный линейный лгоритм. Предсказывать будущее он не сможет никак, и в этом аспекте Tanya была абсолютно права.
У Вас есть на выбор два пути:
1) путь падавана - применить линейную адаптивную фильтрацию ненужных гармоник (как посоветовали в постах повыше) - хватит простейшей в виде ФАПЧ. Только алгоритм должен быть FIFO(непрерывный) - фильтр Герцеля, например .
2) путь великого мастера-джедая - применить компенсатор нелинейности (выраженный у Вас в лишних спектральных компонентах). Его приимущества - это "застывшая"(время отработки практически неизменно в отличие от адаптивной фильтрации) модель содержащая "антимодель" Вашей устаноки(ну того, что продуцирует эту синусоиду с гармониками). Это тоже не блочный метод ...

Кстати, блок с высоким наличием помехи возникающий при резком перепаде в соотношении сигнал/помеха - то что у Вас получилось в данном случае - это ближайший родственник "артефактов" преследующих оконные алгоритмы с гармоническими функциями (Фурье, косинусное и т.д. преобразования) во всех областях применения - аудиокодеки, видео кодирование и т.д. От этого есть панацея - и зовется она - вейвлеты ... Это я говорю наслучай если без блочности - никак... Предугадывать все-равно не получится, но получится эффективнее обрабатывать детали внутри блока непрерывным (опять же) адаптивным алгоритмом. Но думаю для этого случая - это из фазера по беззащитным ни в чем не повинным воробьям ...

БПФ здесь не к чему вообще. Спомощью ФАПЧ и АРУ вы можете подстроить местный генератор и вычесть первую гармонику или фильтром её выделить и вычесть получив таким образом сигнал с ненужными гармониками. Непонятно как вы собираетесь его потом вычитать, ведь это в матлабе всё так идеально получается, в реальности же будут непредсказуемые задержки непредсказуемые коэффициенты передачи. Поэтому после вычитания нужно по обратной связи подстраивать адаптивный фильтр который который будет компенсировать непредсказуемые задержки и коэффициенты передачи, но сам адаптивный фильтр будет иметь задержку для реализуемости, а исходный сигнал из которого производите вычитание я так понимаю, вы задержать не можете.

Частоты то невысокие. Главное чтобы процессор (или ПЛИСина) успевал отработать во временнОм промежутке между поступлением отсчетов.

..........................................................................
Данную задачу можно решить и в аналоге. Получится проще, и, по-моему, гораздо точнее и надёжнее.
Если есть интерес - могу рассказать подробнее, как это нужно делать.

Можно...но я так понял, что частоты то мизерные.

[Stanislav]

Можно...но я так понял, что частоты то мизерные.

Судя по приведённым графикам, не очень-то.

В том то и дело, что такая вещь у нас уже есть. Возможно я не полностью расказал, но я применяю БПФ когда надо компенсировать не все гармоники, а например только 5 и 11. Или например если 3-ю не надо, а все остальные надо.

У, как!
Извините за нескромный вопрос, но зачем это нужно? Чистое любопытство...

...Вычитание происходит путем простой генерации компенсирующего тока (сигнал после БПФ) инвертером. Токи нагрузки и компенсирующий ток складываются и в результате в сети должен течь только синусоидальный ток. Мне же только до 50 гармоники компенсировать надо, так что погрешности небольшие возникают.

Ну, это смотря какие компоненты применять, и как писать программу... Задержка регулирования в инвертере также существенна.