УСТРОЙСТВО ПОИСКА И ОТБОРА МАКСИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2005 года по МПК G06F17/30 G06G5/00 F15C1/00 G05B11/44 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к средствам автоматического управления, позволяющим осуществить поиск и отбор максимальных параметров информации (давления, температуры, и других).

Изобретение может быть использовано в различных областях техники (газовой, авиационной, ракетной, мелиорации и других) там, где требуется управлять потоками информации в соответствии с требованиями потребителей или при необходимости обеспечения оптимальных характеристик объекта управления.

Известно устройство поиска информации, описанное в патенте РФ №2006939 «Устройство для поиска информации по совпадению», кл. G 06 F 17/30, опубл. 30.01.94 г. Устройство содержит блок памяти, блок сравнения, регистр признака, регистр маски, счетчик адреса, блок управления. Устройство позволяет проводить поиск информации по совпадению с заданным признаком с частотой передачи по шине данных без предварительной записи в накопитель, проводить выборочные маскирования разрядов признаков поиска.

Недостатком данного устройства является сложность аналитического решения задачи, требующая большое количество логических элементов. Кроме того, для связи устройства с системой управления объектом (исполнительным механизмом) потребовались бы преобразователи, что еще бы усложнило устройство.

Наиболее близким к заявляемому устройству по достигаемому эффекту является устройство, описанное в патенте РФ №2130644 «Устройство поиска информации», кл. G 06 F 17/30, от 20.05.99 г. Данное устройство обеспечивает поиск информации в границах статических неоднородностей на основе использования непараметрической процедуры критерия серий. Для этого информационный массив анализируется скользящим окном, размер которого определяется дисперсией распределения неоднородностей. Устройство содержит ключи, селектор серий, регистр верхней границы, суммирующий счетчик нижней границы, регистр окна, регистр адреса, суммирующий счетчик, первый и второй компараторы, распределитель импульсов, первый и второй элементы задержки, вычитатель адресов, блок памяти, генератор, первый, второй и третий - триггеры, элемент ИЛИ, блок счетчиков. Устройство позволяет путем анализа информационного массива находить границы его статических неоднородностей - на основе использования непараметрической процедуры критерия серий. Информационный массив анализируется скользящим окном.

Основным недостатком этого устройства является сложность аналитического решения задачи с большим количеством разных логических элементов, необходимых в этом случае. При этом оно может быть использовано только для поиска участков информации, имеющих заданный закон распределения при наличии массива и адресов на входе для верхней и нижней их границ. Кроме того, для связи устройства с системой управления объектом (создания исполнительного механизма) потребуются преобразователи, которые еще более усложнят устройство.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а именно - упрощение устройства отбора максимальных значений параметров информации, обеспечение связи устройства с системой управления объектом и расширение диапазона его использования.

Поставленная задача достигается тем, что устройство поиска и отбора максимальных параметров информации, содержащее источники информации и логические элементы сравнения, снабжено исполнительным механизмом, двумя группами струйных элементов, первая из которых представляет собой активные элементы сравнения, а вторая - логические элементы, выполненные в виде струйных элементов типа "ИЛИ НЕ", при этом количество струйных элементов первой группы определяется по формуле: при n=2, или по формуле при , n>2, количество струйных элементов второй группы равно количеству источников информации, а каналы управления каждого струйного элемента второй группы расположены с одной стороны струйного элемента и их количество определяется по формуле n₁=n-1, при этом каналы питания струйных элементов второй группы соединены с соответствующими источниками информации, выходы струйных элементов второй группы - с исполнительным механизмом, причем противолежащие каналы управления каждого струйного элемента первой группы соединены с разными источниками информации так, что комбинация номеров источников информации, входящих в каждый струйный элемент, не повторяется, а каждый выходной канал струйного элемента первой группы соединен с каналом управления струйного элемента второй группы, соответствующего источнику информации, соединенному с каналом управления струйного элемента первой группы, расположенным с одной стороны струйного элемента с указанным входным каналом, при этом каждый струйный элемент первой группы снабжен самостоятельным источником питания,

где: - количество струйных элементов первой группы;

n - количество источников информации;

n₁ - количество каналов управления струйных элементов второй группы;

m - число возможных сочетаний в одном элементе.

На чертеже схематично изображено устройство поиска и отбора максимальных параметров информации от четырех источников информации.

Предлагаемое устройство поиска и отбора максимальных параметров информации может производить отбор информации от любого числа источников информации. Рассмотрим в качестве примера выполнения данного устройства устройство поиска и отбора максимального по величине параметра для четырех источников информации 1, 2, 3, 4. Предлагаемое устройство содержит две группы струйных элементов. Первая группа струйных элементов 5, 6, 7, 8, 9, 10 представляет собой активные элементы сравнения. Количество элементов первой группы определяется по формуле , где А_n ^m - количество струйных элементов, n - количество источников информации, m - число возможных сочетаний в одном элементе сравнения. Так, при n=4 количество струйных элементов первой группы будет равно 6. . Устройство содержит вторую группу струйных элементов 11, 12, 13, 14, представляющих собой логические элементы типа НЕ, ИЛИ. Количество струйных элементов 11, 12, 13, 14 второй группы равно количеству источников информации и в данном случае равно 4.

Каждый из струйных элементов 5, 6, 7, 8, 9, 10 имеют противолежащие каналы управления и два выходных канала. Струйный элемент 5 выполнен с каналами 16, 17 управления и выходными каналами 18, 19; струйный элемент 6 имеет каналы 20, 21 управления и выходные каналы 22, 23; струйный элемент 7 имеет каналы 24, 25 управления и выходные каналы 26, 27; струйный элемент 8 имеет каналы 28, 29 управления и выходные каналы 30, 31; струйный элемент 9 имеет каналы 32, 33 управления и выходные каналы 34, 35; струйный элемент 10 имеет каналы 36, 37 управления и выходные каналы 38, 39. Каналы управления каждого струйного элемента соединены с разными источниками информации: канал 16 - с источником 4 информации, канал 17 - с источником 1 информации; канал 20 - с источником 1 информации, канал 21 - с источником 2 информации; канал 24 - с источником 2 информации, канал 25 - с источником 3 информации; канал 28 - с источником 1 информации, канал 29 - с источником 3 информации, канал 33 - с источником 4 информации, канал 36 - с источником 4 информации, канал 37 - с источником 2 информации. Таким образом, противолежащие каналы управления каждого из струйных элементов 5, 6, 7, 8, 9, 10 первой группы соединены с разными источниками 1, 2, 3, 4 информации в сочетании 4-1, 1-2, 2-3, 1-3, 3-4, 4-2, не повторяясь. Такое соединение обеспечивает возможность сравнения каждого источника информации со всеми другими источниками информации по отдельности в струйных элементах 5, 6, 7, 8, 9, 10.

Количество каналов управления в каждом струйном элементе 11, 12, 13, 14 второй группы определяется по формуле n₁=n-1, где: n - количество источников информации. При количестве источников информации, равном 4, количество каналов управления в каждом струйном элементе 11, 12, 13, 14 будет равно трем. При этом данные каналы управления в каждом струйном элементе 11, 12, 13, 14 расположены с одной стороны элемента. Струйный элемент 11 имеет каналы 40, 41, 42 управления и канал 43 питания; струйный элемент 12 имеет каналы 44, 45, 46 и канал 47 питания; струйный элемент 13 имеет каналы 48, 49, 50 и канал 51 питания; струйный элемент 14 имеет каналы 52, 53, 54 управления и канал 55 питания. Канал 43 питания струйного элемента 11 второй группы соединен с первым источником 1 информации, канал 47 питания струйного элемента 12 соединен со вторым источником 2 информации, канал 51 питания струйного элемента 13 соединен с третьим источником 3 информации, канал 55 питания струйного элемента 14 соединен с четвертым источником 4 информации. Выход 56 струйного элемента 11, выход 57 струйного элемента 12, выход 58 струйного элемента 13, выход 59 струйного элемента 14 соединены с исполнительным механизмом 15. Каждый струйный элемент 5, 6, 7, 8, 9, 10 первой группы может быть снабжен самостоятельным источником 60 питания.

Каждый из выходных каналов струйных элементов 5, 6, 7, 8, 9, 10 соединен с каналом управления струйных элементов 11, 12, 13, 14 второй группы, соответствующих источнику информации, соединенному с каналом управления, расположенным с одной стороны струйного элемента с указанным входным каналом. Так, выходной канал 18 струйного элемента 5 соединен с каналом 52 управления струйного элемента 14 второй группы, соответствующего четвертому источнику информации, соединенному с каналом 16 управления, расположенным с той же стороны струйного элемента 5, что и выходной канал 18. Выходной канал 19 струйного элемента 5 соединен с каналом 40 управления струйного элемента 11 второй группы, соответствующего первому источнику 1 информации, соединенному с каналом 17 управления, расположенным с той же стороны струйного элемента 5, что и выходной канал 19. Аналогичным образом выходной канал 22 струйного элемента 6 соединен с каналом 41 управления струйного элемента 11, выходной канал 23 струйного элемента 6 - с каналом 44 управления струйного элемента 12, выходной канал 26 струйного элемента 7 - с каналом 45 управления струйного элемента 12, выходной канал 27 струйного элемента 7 - с каналом 48 управления струйного элемента 13, выходной канал 30 струйного элемента 8 - с каналом 42 управления струйного элемента 11, выходной канал 31 струйного элемента 8 - с каналом 49 управления струйного элемента 13, выходной канал 34 струйного элемента 9 - с каналом 50 управления струйного элемента 13, выходной канал 35 струйного элемента 9 - с каналом 54 управления струйного элемента 14, выходной канал 38 струйного элемента 10 - с каналом 53 управления струйного элемента 14, выходной канал 39 струйного элемента 10 - с каналом 46 управления струйного элемента 12.

Работа каждого струйного элемента основана на взаимодействии струй в каналах питания и управления. При этом прохождение сигнала в виде давления в каналах струйного элемента в двоичном коде обозначается "1", а отсутствие - "0".

В качестве примера рассмотрена работа элементов 5 и 11, а также 10 и 14. Если уровень давления в канале управления 16 будет меньше давления в канале управления 17, то струя источника 60 питания будет направлена к выходному каналу 18, соединенному с каналом 52 управления, что соответствует команде "1 ", а в выходном канале 19 элемента 5, соединенного с каналом 40 элемента 11 при отсутствии прохождения сигнала давления поступит команда "0". Аналогичные команды поступят к каналам управления 41 и 42 от элементов 6 и 8 с сигналом "0", что дает возможность беспрепятственно проходить от источника информации 1 давления к исполнительному механизму 15 регулятора. В то же время появление в одном из каналов управления 52, 53, 54 сигнала команды "1" обеспечивает ″ЗАПРЕТ″ прохождения информации от источника 4.

ТаблицаРЕЖИМ МАХ18192223262730313435383956575859Р₁>P₂>P₃>P₄10010101011101000Р₁>Р₃>Р₂>Р₄1001100101101000P₁>P₂>P₄>Р₃1001010110011000P₁>Р₄>P₂>P₃1001010110101000P₁>P₄>P₃>P₂1001100101011000P₁>P₃>Р₄>Р₂1001100110011000                 P₂>P₁>P₃>P₄1010010101100100Р₂>Р₃>P₃>Р₁1010011001100100P₂>P₄>P₁>Р₃0110010110100100P₂>P₁>P₄>Р₃1010010110100100P₂>P₃>P₄>P₁0110011001100100P₂>P₄>P₃>Р₁0110011010100100                 Р₃>Р₁>Р₂>Р₄1001101001100010Р₃>Р₂>Р₁>Р₄1001101001100010Р₃>Р₄>Р₁>Р₂0101101001010010P₃>P₁>P₄>P₂0101101001010010P₃>P₂>P₄>P₁0110101001010010P₃>P₃>P₄>P₁0110101001100010                 P₄>P₁>P₂>P₃0101010110010001P₄>Р₂>P₁>P₄0119010110010001P₄>P₃>P₁>P₂0101101010010001P₄>P₁>P₃>Р₂0101100110010001P₄>P₃>P₂>P₁0110191010010001P₄>P₂>P₃>P₁0110011010010001

Работа других элементов схемы аналогична рассмотренному примеру, если принять, что давление в источнике информации 1 больше давлений других источников информации 2, 3, 4, т.е. P₁>Р₂>Р₃>Р₄.

Рассмотренные 24 варианта сочетаний сведены в таблицу, из которой следует, что во всех случаях к регулятору 15 поступает от источников информации 1, 2, 3, 4 только максимальное давление.

Предлагаемое устройство поиска и отбора максимальных параметров информации упрощает процесс поиска и отбора информации по сравнению с известными: не требуется создавать массив информации, характеризующий объект управления, так как отбираемые потоки газа и жидкости содержат в себе физически всю необходимую информацию для осуществления их сравнения; отсутствует необходимость в измерении отбираемых давлений с помощью большого количества датчиков; не требуется применение преобразователей для использования их в системе управления объектом. Все это неизменно снижает стоимость устройства по сравнению с аналогичными устройствами. Кроме того, применяемая в устройстве струйная техника обеспечивает высокую надежность работы системы в условиях широко изменяющихся давлений, температур рабочей и окружающей среды, сильных электромагнитных и радиационных возмущений, вибраций, ударных и больших перегрузок, что расширяет область применения устройства.

Устройство относится к области машиностроения, а именно к средствам автоматического управления, и может быть использовано в различных областях техники (газовой, авиационной, ракетной, мелиорации и других) там, где требуется управлять потоками информации в соответствии с требованиями потребителей. Техническим результатом является упрощение устройства и расширение диапазона его использования. Устройство содержит источники информации, исполнительный механизм, две группы струйных элементов, первая из которых представляет собой активные элементы сравнения, а вторая - струйные элементы, выполненные в виде логических элементов типа «НЕ ИЛИ». 1 ил., 1 табл.

Устройство поиска и отбора максимальных параметров входящих потоков информации, содержащее источники информации, отличающееся тем, что устройство снабжено двумя группами струйных элементов, первая из которых представляет собой активные элементы сравнения, а вторая группа - логические элементы «НЕ ИЛИ», при этом количество струйных элементов первой группы определяется по формуле при n=2 или по формуле при n>2, количество струйных элементов второй группы равно количеству источников информации, а каналы управления каждого струйного элемента второй группы расположены с одной стороны струйного элемента и их количество определяется по формуле n₁=n-1, при этом каналы питания струйных элементов второй группы соединены с соответствующими источниками информации, причем выходы струйных элементов второй группы подсоединены к исполнительному механизму объекта управления, при этом противолежащие каналы управления каждого струйного элемента первой группы соединены с разными источниками информации так, что комбинация номеров источников информации, входящих в каждый струйный элемент, не повторяется, а каждый выходной канал струйного элемента первой группы соединен с каналом управления струйного элемента второй группы, соответствующего источнику информации, соединенному с каналом управления струйного элемента первой группы, расположенным с одной стороны струйного элемента с указанным входным каналом, в то время как каждый струйный элемент первой группы снабжен самостоятельным источником питания, где - количество струйных элементов первой группы; n - количество источников информации; n₁ - количество каналов управления струйного элемента второй группы; m - число возможных сочетаний в одном элементе.