Устройство для определения экстремума Советский патент 1984 года по МПК G05B13/00 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быт использовано в автоматизированных системах управления для определения экстремума функции на основе информации о знаке приращения этой функции, выращенной в дискретной форме.

Известно устройство дискретного действия для определения экстремума в шаговом цифровом экстремальном регуляторе, содержащее дешифратор, триггеры RS ,элементы И, ИЛИ ClJ.

Недостатком данного устройства является то, что оно имеет уэкие функциональные возможности, выражающиеся в том, что оно не позволяет осуществлять определение минимума и максимума функции без дополнительных переключений и на вход устройства не допускается подключение аналого-цифровых преобразователей (АЦП ) с различным представлением выходной информации: в двоично-десятичном коде 8-4-2-1 и двоичнопараллельном коде.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения экстремума, состоящее из п-каналов, каждый из которых содержит D-триггер и три элемента И-НЕ 2.

Недостатками известного устройства являются низкая надежность и достоверность определения экстремума, выражакадиеся в том, что в устройстве возможно ложное определение экстремума в интервале времени от фронта тактового импульса, подаваемого на С-входы триггеров, до его спада за счет задержки сигнала на элементах И-НЕ сравнения кодов, а также наличие сигналов экстремума на выходе выходного элемента И-НЕ в течение времени спада определяемой функции в случае определения максимума, а в случае определения минимума - в течение времени роста функции.

Цель изобретения - повышение достоверности определения экстремума.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для определения экстремума, введены блок управления содержащий четыре элемента И и два триггера, и формирователь импульсов а в каждый канал устройства введены четвертый элемент И-НЕ, два инверсных элемента и элемент И, причем в каждом К. -канале прямой выход D-триггера подключен к первому вход первого элемента И-НЕ, инверсный выход D -триггера подключен к входу второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с сигнальным входом D -триггера, выход первого элемента И-НЕ подключен к первому вход элемента И и через первый инвертор к первому входу третьего элемента И-НЕ, выход второго элемента. И-НЕ

подключен к второму входу элемента и через второй инвертор к первому входу четвертого элемента И-НЕ, третий вход элемента И соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И-НЕ и с выходом элемента И (К-1 )-канала, выходы третьих элементов И-НЕ каждого канала подключены к соответствующим h-входам первого элемента И блока управления, выходы четвертых элементов И-НЕ каждого канала соединены с соответствующими п-входами второго элемента И блока управления, выход формирователя импульсов(подключенi к установочным входам D -триггера каждого канала и к первым входам третьего и четвертого элементов И блока управления, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, выходы первого и второго триггеров блока управления соединены соответственно с (п+1J -входами первого и.второго элемента И блока управления, счетные входы первого и второго триггеров блокауправления соединены соответственно с вторыми входами третьего и четвертого элементов И блока управления, сигнальные входы первого и второго триггеров блока управления соединены соответственно с инверсными выходами этих же триггеров установочные входы которых подключены соответственно к выходам третего и четвертого элементов И блока управления.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2- временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит г каналов D-триггеров 1,п первых 2, вторых 3 и третьих 4 элементов И-НЕ, блок 5 управления, содержащий первый 6, второй 7, третий 8 и четвертый 9 элементы И и первый 10 и второй 11 триггеры, формирователь 12 импульсов, п четвертых элементов 13 И-НЕ п первых. 14 и вторых 15 инверторов и п элементов И 16, входные и выходные шины 17-23.

На фиг. 2 показаны временные диаграммы работы устройства для определения экстремума, где изображены: 24 - управляющие импульсы АЦП, 25 - тактовые импульсы, поступающие на шину 22 тактовых импульсов, 26 - импульсы разрешения со старшего разряда, поступающие на шину 18 разрешения определения экстремума, 27 - цифровой код, поступающий на входную шину 17,- 28 сигнал на прямом выходе D -триггера 1; -29 - уровень сигнала на выходе элемента И-НЕ 2; 30 - уровень сигнала на выходе элемента И-НЕ 31 31 - уровень сигнала на выходе элемента И-НЕ 4; 32 - уровень сигнала на выходе элемента И-НЕ 13, 33 -. сигнал разрешения на выходной шине 19 разрешения определения экстрег Ума в младшем разряде; 34 - сигнал на прямом выходе триггера-защелки lOi 35 - сигнал на прямом выходе триггера-защелки 11; 36 и 37 уровни сигналов соответственно на выходных шинах 21 и 20.

.Обозначим поступающий в текущий момент времени на шину 23 код с выхода АЦП Ар а, а 2 ...а,, а код, записанный в запоминающем регистре - В Ь , bj, .. Ь .Тогда положительному приращению функции (максимум не достигнут J соответствует случай А п п/ отрицательному прир.ащеншэ (минимум не достигнутJ случай А f : В, т.е. определение экстремума сводится к определению изменения знака приращения .функции

Устройство для определения экстремума работает следующим образом.

При включении устройства (такт ТО) формирователь 12 импульса начальной установки устанавливает D-триггер 1 каждого разряда в нулевое состояние, . триггеры-защелки 10 и 11 - в единичное состояние. При этом на первом и втором входах элементов И-НЕ 2 и 3, подключенных соответственно к входным шинам 23 и 17 и выходам ) -триггера 1 запоминающего регистра, устанавливаются парафазные сигналы, а на выходах элементов И-НЕ 2 и 3 устанавливаются сигналы уровня логической единицы. Эти сигналы поступают соответственно на первый и второй входы элемента И 16 и через инверторы 14, 15 - на первые входы элементов И-НЕ 4, 13, на выходах которых устанавливаются сигналы уровня логической единицы.

На выходных шинах 20 и 21 при этом устанавливаются сигналы уровня логической единицы.

Пусть в тактах Т1 и Т2, определяемых импульсами управления, на шинах 23 к 11 цифровой код остается неизменным, а именно, на шине 17 установлен сигнал уровня логического нуля, а на шине 23 соответственно - сигнал уровня логической единицы.

По тактовым импульсам, поступающим на С-вход D-триггера 1, происходит запись в D -триггер 1. При этом его состояние и состояние элментов И-НЕ 2,3,4,13 остается неизменным.

Сигналы разрешения, поступающие на входную шину 18 разрешения определения экстремума со старшего разряда, через элемент И 16 поступают на выходную шину 19 разрешения определения экстремума в младшем

разряде. На вькодных шинах 20 и 21 сигналы остаются неизменными.

При изменении уровня сигнала на входных шинах 23 и 17 (такт ТЗ) на выходе элемента И-НЕ 3 устанавливается сигнал уровня логического нуля и по приходу сигнала разрешения со старшего разряда на шину 18 на выходе элементов И-НЕ 13, И 6, И 9 формируется сигнал уровня логи0 ческого нуля, т.е. выполняется условие а., Ь (минимум достигнут), при этом триггер-зоцделка 11 устанавливается в единичное состояние. По фронту тактового импульса, посту5 пакщего на шину 22, на выходе элементов И-НЕ 13, И 6,. И 9 устанавливаются сигналы уровня логической единицы, а триггер-защелка 10 устанавливается в нулевое состояние. На выходной шине 20 формируется импульс, определяющий прохождение минимума функции.

В такте Т4 изменения кода не происходит, при этом работа устройства аналогична работе в тактах

Т1 и Т2.

При изменении сигнала в такте Т5 на входной шине 17 с уровня логической единицы на уровень логического нуля, на выходе элемента

0 и-ЙЕ 2 устанавливается сигнал уровня логического нуля и, по приходу сигнала разрешения на шину 18 со сГаршего разряда на выходе элементов И-НЕ 4, И 7 И 8 формируется

5 сигнал уровня логического нули, т.е. выполняется условие а Ь (максимум достигнут ), При этом триггер-защелка 10 устанавливается в единичное состояние. По фронту

0 тактового импульса, поступающего на шину 22, на выходе элементов И-НЕ 4, И 7, И 8 устанавливаются сигналы уровня логической единицы, а триггер-защелка 11 устанавливается

с в нулевое состояние. На выходной шине 21 формируется импульс, определяющий прохождение максимума функции.

В тактах Тб и Т7 сигнал на выходных шинах 23 и 17 не изменяется, при этом работа устройства аналогична работе в тактах Т1 и Т2. Таким образом, при достижении максимума и дальнейшем уменьшении кода на выходной шине 21 формирует5 :я один импульс, определяющий достижение максимума. Аналогично, при достижении максимума и дальнейшем увеличении кода на выходной шине 20 формируется один импульс, определяю0 щий достижение минимума.

Использование предлагаемого устройства для определения экстремума по сравнению с базовым объектом в качестве которого взято устройство

5 для сравнения двух двоичных чисел.

применяемое в автоматизированных системах програглмного управления, позволяет исключить возможность ложного определения экстремума по приходу кода на вход устройства за счет того, что в предлагаемом устройстве осуществлено временное разделение сравнения поступившего кода с записанным в запоминающем регистре и выдачи результата сравнения на вькод

устройства, чем повышается надежность работы устройства, а также .исключить возможность-ложного определения экстремума на участках спада или нарастания функции за счет того, что устройство формирует только один импульс, по времени совпадаюи1Ий с моментом прохождения экстремума, тем самым повьпиается достоверность определения экстремума.

Vuz.Z

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСТРЕМУМА, состоящее из п-каналов, каждый из которых содержит Д)-триггер и три элемента И-НЕ, о тличающееся тем, что, с целью повьнаения достоверности определения экстремума, в него введены блок управления, содержащий четйре элемента И и два триггера, и формирователь импульсов, а в каждый канал устройства введены .четвертый элемент И-НЕ, два инверсных элемента и элемент И, причем в каждом К-канале прямой, выход D триггера подключен к первому входу первого элемента И-НЕ, инверсный выход D -триггера подключен к входу второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с сигналыгым входом D -тригг-ера, выход первого элемента И-НЕ подключен к первому входу элемента И и через первый инвертор к первому входу третьего элемента И-НЕ, выход второго элемента И-НЕ подключен к второму входу элемента И и через второй инвертор - к первому входу четвертого элемента И-НЕ, третий вход элемента И соединен с вторыми входами третьего и четвертого элемента И-НЕ и с выходом элемента И (К-1J -канала, въкоаа третьих элементов И-НЕ каждого канала подключены к соответствующим и-входам первого элемента И блока управления, выходы четвертых элементов И-НЕ каждого канала соединены с соответствующими п-входами второго элемента И блока управления, выход формирователя импульсов подключен к установочным входам ) -триг. гера каждого канала и к первым входам третьего и четвертого элементов И блока управления, вторые входы (Л которых соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, выходы первого и второго триггеров блока управления соединены соответственно с (п +1)-входами первого и второго элементов И блока управления, счетные входы первого и второго триггеров блока управления соединены соответственно с вторыми входами третьего и четверо ел о ел того элементов и блока управления сигнальные входы первого и второго триггеров блока управления соединены соответственно с инверсными выходами этих же триггеров, установочные входы которых подключены соответственно к выходам третьего и четвертого элементов И блока управления.