Устройство для определения наибольших и наименьших значений функций Советский патент 1984 года по МПК G06F17/18 

Изобретение сзтнсхжтся к вычислител ной технике и может быть использовано при разработке специализированной вычв . лительной и измерительной аппаратуры, предназначенной для определения наибол ших и наименьших значений функции на заданном интервале,например, опрецелени наибольших и наименьших значений коррел ционных функций на кажцом периоае коле ний. Известно устройство для экстремумо функций, содержащее регистр текущего значения, регистр экстремального значе ния, сумматор, коммутатор, схему срав нения Cl I Недостатком этого устройства является фиксирование всех локальных макси мумов и минимумов, хотя некоторые из них могут являться результатом воздейстия случайных помех. Это приводит к снижению точности определения характеристик исследуемой 4ункшщ.. Кроме то го, при исследовании переходных процессов важно знать, сколько периодов колебаний совершит переходная (функция прежде, ячем закончится переходной про десс. Однахо устройства, фиксирующие все существующие экстремумы, определяют число периодов с погрешностями. Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является устройство для определения экстремумов функций, содержащее регистр текущего значения, сумматор, коммутатор, блок умножения, регистр экстремальных значений и триггер, причем информационнны вход устройства соединен с первыми вхо дами блока умножения и сумматора, выход которого соединен с входом регистра текущих значений, выход которого по ключен к второму входу сумматора и информационным входам коммутаторов, выход которого соединен со входом регистра экстремальных значений, выход блока умножения подключен к управляющему входу коммутатора и счётным входом триггера, выход которого подключен к второму входу блока умножения t23. Недостатком известного устройства т&кже является погрешность, врзникак щая при определении наибольших и наименьших значений функций. Целью изобретения является увеличение помехозащищенности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения экстремумов, содержащее регистр текущих, значений, блок умножения, триггер, сум 102 матор, регистр, экстремальных значений, коммутатор, причем первый вход значения исследуемой функции устройства со единен с первым входом блока умножения, второй вход которого подключен к выходу триггера, выход регистра текущих значений соединен с первым входом сумматора и информационным входом коммутатора, выход которого подключен к входу регистра экстремальных значений, второй вход сумматора является информационным входом устройства, введены блок вычитания и выходной коммутатор, причем входы блока вычитания соединены соответственно с выходами регистров текущих и экстремальных значений, а выход подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющю«1 входом коммутатора, а второй вход - с выходом сумматора, счетным входом триггера и управляющим входом выходного коммутатора, информа1шонный вход которого подключен к выходу регистра экстремальных значений, а выход является выходом устройства, второй вход значения исследуемой функции устройства соединен с вторьш входом регистра текущих значений. На фиг. 1 дана функциональная элека рическая схема устройства; на фиг. 2 график входного напряжения; на фиг. 3 схема коммутатора. Устройство содержит блок 1 умножения, триггер 2, регистр 3 текущих значений, сумматор 4, коммутатор 5, блок 6 вычитания, элемент ИЛИ 7, регистр 8 экстремальных значенийд доммутатор 9. Устройство работает следующим обазом. В исходном состоянии в регистрах 3 и 8 хранятся нули по всем разрядам, кс лутаторы 5 и 9 закрыты по управляк им входам. На третий вход устройства одан постоянный сигнал, соответствуюий пороговому напряженшо (фиг.2). а выходе устройства сигнал также от уствует. На первый вход устройства потупает код, соответствующий значению сследуемой функции, причем знаковый азряд кода поступает через первый вход стройства к блок 1 умножения. Такаа оммутация позволяет на выходе региста 3 текущих значений получать сигнал АК А I К (1)1;(1) де А равно ± 1 в исходном состоянии К,- - - и входной код исследуемой функции без знаковсго разряда. Коммутатор 5 разрешает прием выходного сигнала регистра 3 текущих зна чений под воздействием управляющих СИ1 налов, поступающих с выхода элемента ИЛИ 7, входь которого подключены к знаковым разрядам блока 6 вычитания в сумматора 4, причем управдякшшй сигна с блока 6 вычитания определяется так: Ug Л - АК,(2) где X - .сигнал с выхода регистра 3; АК - сигнал с выхода регистра 3, определяемый выражением (1). Управляющий сигнал сумматора 4: U.-DD+ АК ,(3) где DD - пороговый сигнал поступающий на третий вход устройства;АК - сигнал, снимаемый с выхода регистра 3. Этот сигнал U. управляет коммутатором 9 и триггером 2. Активные уровни будут, если и и.- О.(4) Тогд(з на выходе устройства будет появляться сигнал в том случае, если исследуемая функция смекит знак и ее значение превысит пороговый уровень ® В это же время изменится код, хранящийся в регистре 8. Кроме того, в регистре 8 ход изменяется и в том случае, когда поступающий на первый и йт рой ВХОДЬ устройства код превышает любой из ранее пришещиих по абсолютной величине. Рассмотрим работу устройства при поступлении на вход устройства последо вательности кодов (фиг. 2). Ллительност цикла работы устройства определяется частотой поступления входных сигналов. Нулевой цикл: / О. АК К(0); К(0) О; UB X - АК} Uj ВЛ+ AKj )70. Так KaKlJg 0, то через кмимутатор 5 в регистр 8 будет занесен код АК, т.е. Л АК К(О). На этом нулевой цикл работы заканчивается, и с приходом следующего сягнала начинается новый цикл: АК К(1); Х К(0); Ug Х-АК; U 3)1)+ АК; . Состояние регистров 3 и 8 не изменяется и на выходе устройства сигнал от- суствует. 1 10 АК К(2); X К(0); Ug . X - АК; и„ О; Uc DD+AK; ., т.е. несмотря-на то, что К(2) соотве-гствует локальному экстремальному значению, он не будет зарегистрирован устройс гвом. 3. АК А(3); X -|К(0),; Ug X -АК; +АК;Ц., К{3) также не будет зарегистрирован устройстве, так как состояние регистров 3 и 8 не изменится.. i 4. АК К(4); Х К(0); Uft Х- Uc-lM)+ АК; . Несмотря на то, что знак исследуемой функции изменялся, на выходе устройства сигнал будет отсутствсдаать, так как его абсолютная величина не превышает значение DD . Введение порогового уровня также приводит К увеличению помехозащищенности и, как следствие, точности. . АК К(5); Х К{О); Ug Х- + О. На выходе сумматора 4 появляется сигнал, разрешающий прохождение кода К(0) на выход устройства, перезапись в регистр 8 кода, соответствующего значению К(5), т.е. X К(5) , и смену знака А -А; А - 1. i 6. -- .. АК - К{6); Х К(5); и Х-ЛК| и 0; Uj. ; В регистре 8 код не изменится. На выходе устройства сигнал не изменится. АК - К(7); Х К{5); Х-АК; UB О; U5 DD + АК; . B регистре 8 код изменится; Л -К(7). АК -К(8); X К(7); АК; Ug О; Ue DD +АК; УС О. Не изменится состояние регистров 8 и при 9, /t 10. 1 - 11. АК - К(11); X -К(7); Us X - АК; Ug. О; U - АК; Uc-iO. Разрещакяций сигнал с выхода сумматора 4 разрешил прохождение содержимого реггистра 8 (т.е. - К{7) на выходе устройства, смену содержимого регистра 8, смену знака А и т. а.

Таким образом, из 12-ти коаов(фиг. 2)бдуч- зафиксврсшаны К(0); К(7), соответствукпцие наибрльшему и наименьщому зна чению функшга.

Как следует из описания работы устройства, все операции по пересыпке содеркимого из одного регистра в другой или из регистра на выход осуществляются за один такт работы который определяется & 1стродействием элементов и узлов, входяпшх в устройство, и частотой слеловвккя входных кодов. Коды пересылаются параллельно по информационным шинам (на фиг. 1 они показаны двойной imнией). Управляющие сигналы, соответствующие разряду, поступают на блоки в соответствии с одинарными линиями на (fair. 1.

Устройство может быть реализовано с применением средств вычислительной техники: сумматоров, блоков вычитания на К разрядов, N -разрядных коммутаторов, триггера, управляемого по счетному входу, одноразрядного блока умножения. С выхоаа устройства параллельный код может быть подключен к регистрируюшему прибору, либо к интерфейсу ЭВМ дпя дальнейшей обработки в системе

контроля, управления и т.д. Элемент ИЛИ 7 служит для развязки управляющих входов коммутаторов 5 и 9. В элемеиге ИЛИ 7 выполняется логическая операция ) , где С и D - входные юды; В - выходной код (без инверсии).

Структурная схема N -ра ядного коммутатора включает управляющий вход 10, шфтрмаоионный вход 11 разрядов, элемент НЕ 12, схему 13 совпадения по N К -разрядный выход 14.Коммутатор работает следующим образом.

Если на управляющем входе сигнал отрицательной полярности 1акт агвный уровень), то входной сигнал через вход схему 13, элемент НЕ 12 поступит на выход 14.

Если на управляющем входе Ю сигнал положительной полярности, то на элементе 13 нет совпадения, и на выход 14 входной сигнал с входа 11 не поступит.

Использование новых элементов-блока вычитания, второго коммутатора, эпемеяга ИЛИ позволяет увеличить точность определения наибольших . и наименьших значений функций, снизить временные .затраты по выбору их из всех локальных экстремумов, высвободить машинное время для решения щ)угих задач при подключении предлагаемого уст ройства в качестве блока первичной обработки информации. Все это приводит к повьпиению эффективности анализа состояния объекта, описываемого исследуемой функцией, например, определения характеристик.и вида корреляционной функции случайного процесса, описывающего колебания нижней прижИмной рамы среднеходной углеразмольной мельницы.

Своевременная и правильная идентификация корреляционной функции позволит по случайным колебаниям нижней прижвмной рамы определить неразмалываемые шшючения, износ р&змопыалх валков и другие отклонения от нормальной работы мельншы. Это позволит своевременно остановить мельницу и устранить неисправности, что увеличивает срок службы ободования.

&х

f.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАИБОЛЬШИХ И НАИМЕНЬШИХ ЗНАЧЕНИИ ФУНКЦИЙ содержащее ре гистр текущих значений, блок умножения, триггер, сумматор, регистр экстремашэных значений, коммутатор, причем первый вход значения исследуемой ({ икции устройства соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого поОг кпзочен к выходу триггера, выход pervtci bKfc: ;-.;-iLa,A ре текущих значений соединен с пе{юым входом Ъумматора и информационным входом коммутатора, выход которого подключенк входу регистра экстремальньпс эаачеов и, второй вход сумматора является В1ф ащ1с«ным входом устройства, отличающееся тем, что, с цевью :увеличения-псмехоз&щищеш1осга устройства, в него введены блок вычитания и выходной коммутатсф, причем входы бпсаса вычитания соединены соответственно с вы.ходако perHci JOB текущих и экстремальных значений, а выход подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соедЕшен с управляющим входом кам мутатсфа, а второй вход - с выходом cjMMaTqpa, счетш 1м входом триггера н управляиошм входом выходного коммутаvapa, явфорлационный вход которсяго подключен к выходу регистра экстремальных значений, а выход является выходом устройства, вход значения всследуемой функции устройства соединен с вторим входом регистра текупшх значесх ний. 00

фаг.1

Фиг 2

({

4

сриг.З