Анализатор функций распределения экстремумов Советский патент 1984 года по МПК G06F17/18 

ненного с входом установки в О второго триггера и первым входом третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ и первыми входами четвертого и пятого элементов И-НЕ, вторые входы четвертого и пятого элементов И-НЕ подключены к выходам ключа, прямой и инверсный выходы первого триггера соединены с третьими входами четвер76

109

того и пятого элементов И-НЕ, выходы которых соединены с входами четвертого элемента И, выход которого подключен к управляющему входу запоминающего блока, выход первого эле мента И-НЕ соединен с входом установки в О третьего триггера, прямой выход которого подключен к входу третьего элемента И, выход которого соединен с управляющим входом второго регистра.

АНАЛИЗАТОР ФУНКЦИЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСТРЕМУМОВ, содержащий регистры, блок сравнения, аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом анализатора, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу блока сравнения и информа1 онному входу первого регистра, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения и информационным входом второго, регистра, запоминающий блок, первый и второй триггеры, формирователи импульсов, первый элемент ИЛИ, первый элемент И, первый счетчик, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, выходы блока сравнения подключены соответственно к входам первого триггера, выходы которого через соответствующие формирователи импульсов соединены с соответствующим входом первого .элемента ИЛИ, выход (.(% -..,;:- . которого подключен к входу установки в 1 второго триггера, причем ин- формационный вход запоминающего блока соединен с информационным выходом второго регистра, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены элемент И-НЕ, элементы И, третий триггер, ключ, второй элемент ИЛИ, второй счетчик, дешифратор, элемент ШШ-НЕ, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, второй вход когторого соединен с выходом запоминающего блока, вькод второго элемента И подключен к счетному входу второго § счетчика, выходы которого соединены (Л с входами дешифратора, первый выход которого подключен к входу элемента с ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с управляющим- входом аналого-цифрового а преобразователя, первый выход дешифс ратора подключен к первому входу первого элемента И-НЕ, второй вход СО которого соединен с прямым выходом второго триггера, второй выход дешифратора подключен к управляющему входу блока сравнения, третий выход шифратора соединен с вторым входом 05 первого элемента И и первым входом, второго элемента И-НЕ, четвертый выход дешифратора подключен к первому входу третьего элемента И, пятый выход дешифратора соединен с управляю (чим входом первого регистра, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом установки 8 О первого счетчика и входом установки в 1 третьего триггера, входы второго элемента ИЛИ подключены к выходу первого элемента ИЛИ и выходу первого счетчика, соеди

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах экстремального регулирования. Известен анализатор экстремумов, содержа щй синхронизатор, аналогоцифровой преобразователь, блок элементов И, регистр, многоканальный ре гистратор, блок сравнения кодов, два переключателя, триггер., причем первый вход аналого-цифрового преобразо вателя подключен к входу анализатора, второй вход - к первому выходу синхронизатора 3 разрядные выходы аналого-цифрового преобразователя со единены с разряднг11ми входами блока элементов И, разрядные выходы которо го подключены к входам регистра, выходы которого соединены с входами многоканального регистратора и второ группой блоков сравнения кодов, пер- зяя группа входов которого соединена с разрядными вых;одам аналого-цифрового преобразователя, выходы блоков сравнения кодов поД1и1ючены к входам триггера, вькоды последнего подключе ны к перво -{у v второму входам второго переключателя, третий и четвертый входы которого соединены с четвертым выходом синхронизатора, выход второг перекшочатепя соединен с управляющим входом мйогоканального регистратора, третий выход синхронизатора соединен с входом блока сравнения, первым ,к вторым входами первого пе реключа.т-еля, третий и четвертый входы которого соединены с выходами блока сравнения кодов, вьтход первого переключателя подключен к входу блока элементов И 1 3. Недостатком данного анализатора является низкая точность вследствие того, что он регистрирует ложные экстремумы, что является источником погрешности. Наиболее близким по технической суащости к предлагаемому является анализатор функций распределения экстремумов, содержащий формирователь входных сигналов, аналого-цифровой преобразователь, первый регистр, блок сравнения кодов, второй регистр, многокак :льный, регистратор , триггер знака производной, коммутатор, синхронизатор, два блока определения экстремумов, каждый из которых содерядгу два формирователя, эле-мент И, триггер, элемент ИЛИ и счетчик, птжчем первый выход синхро низатора подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с входом формирователя входных- сигналов, вход которого является входом анализатора, выход аналого-дафрового преобразователя подключен к первым входам первого регистра и блока сравнения кодов, второй вход которого объединен с первым входом второго регистра и соединен с выходом первого регистра, выход второго регистра подключен к первому входу многоканального регистратора, выход которого соединен с входом синхронизатора,, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно 31 к вторым входам второго и первого регистров и третьему входу блока сравнения кодов, первый и второй выходы сложения и вычитания которого соединены с единичным и нулевым входами триггера знака производной, единичный и нулевой выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами блоков определения экстремумов, первые входы которых соединены с пятым выходом синхронизатора, выходы блоков определения экстремумов соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого подключен к второму входу многоканального регистратора, первый вход элемента И является первым входом бло,ка определений экстремума выход элемента И подключен к счетному входу счетчика, вход установки в О которого.объединен с входом установки в О триггера и соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом счетчика и является выходом блока определе ния экстремумов, второй вход элемента И подключен к единичному выходу триггера, единичный вход которого соединен с. выходом первого формирова теля, вход которого является вторь-м 1входс блока определения экcтt syмa второй вход элемента 1ЬШ подкл 0 ен к выходу второго формирователя, «ход которого является третьим входом бло ка определения экстремума L2J. Недостатком известного анализатора является его низкая точность, поскольку в момент записи в многоканальный регистратор значений кода с второго регистра в нем записан код следующего за экстремумом значения с аналого-цифрового преобразователя что приводит к неточной оценке плотности распределения. Цепь изобретения - повыисение точности регистрации экстремумов, Поставленная цель.достигается тем, что в анализатор, содержа ций регистры, блок сравнения, аналого1 ;ифровой преобразователь, вход которого япляется входом анализатора, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу блока сравнения и информаш окпому входу первого регистра, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения и информационным входом второго регистра, запоминающий блок, первый к второй триггеры, формирователи 64 импульсов, первый элемент ИЛИ, первый элемент И, первый счетчик, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, выходы блока сравнения подключены соответственно к входам первого триггера, выходы которого через соответствующие формирователи и(тульсов соединены с соответствуюпщм входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в 1 второго триггера, причем информационный вход запоминающего блока соединен с информационным выходом второго регистра, введены элемент И-НЕ, элементы И, тре- . тий триггер, ключ, второй элемент ИЛИ, второй счетчик, дешифратор, элемент ИЛИ-НЕ, генератор-тактовьпс импульсов, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с вьосодом запоминающего блока, выход второго элемента И подключен.к счетному входу второго счетчика, выходы которого соединены с входами дешифратора, первый выход которого поключен к входу злемента ИЛИ-НЕ, выход Ki.-roporo соединен с управляющим входом анэлого-щгфрозого преобразоватаия,. первый выход дешифратора подключен к пераому входу первого элемента И-НЕ, второй,вход которого соединен с прямые выходом второго триггера, второй выход дешифратора подключай к управляющему входу блока сравнения. третий выход дешифратора соединен с зторым входом первого элемента И к первым входом второго элемемта И--НЕ, четвертый выход дешифратора подключен к первому ьходу тре7ъего Е:лемента И, .пятый выход дешифратора соединен с управ.пяю1дим входом первого регистра, вы/.од вуФого элемента ИЛИ соединен с входом установки .в О первого счетчика и входом установки в М третьего триггера, входы второго элемента -ШИ подключа;iji к выходу первого элемента ИЛИ и выходу первого счетчика, соединенного с входом установки в О второго триггера и первым входом третьего элемента И-НЕ, ЗЬЕХОД которого подключен к второму входу вторЬго элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента К-Ш и первыми входами четвертого и пятого элементов , вторые входы $1 четвертого и пятого элементов И-НЕ подключены к выходам ключа, прямой и инверсный выходы первого триггера соединены с третьими входами четвертого и пятого элементов И-НЕ, выходы которых соединены с входами четвертого элемента И, выход которого подключен к управляющему входу запоминающего блока, выход первого элемента И-НЕ соединен с входом установки в О третьего триггера,. Лрямой выход которого подключен к входу третьего элемента И,- выход которого соединен с управляющим входом второго регистра. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого анализатора; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Анализатор (фиг.1) содержит аналого-цифровой преобразоватль 1, блок 2 сравнения, регистры 3 и 4, запоминающий блок 5, триггеры 6-8, формирователи 9 и 10 импульсов, элементы ИЛИ 11 и 12, элементы И 13-16, элементы И-НЕ 17-21, элементы ШШ-НЕ 22:, генератор 23 тактовых импульсов , счетчики 24 и 25, дешифратор 26 и ключ 27, вход которого заземлен На фиг. 2 показано напряжение 28 на входе устройства, импульсы 29 с первого выхода дешифратора 26, |Импульсы 30 с второго выхода дешифратора 26, импульсы 31 с третьего выхода дешифратора 26, импульсы 32 с четвертого выхода дешифратора 26, импульсы 33 с пятого выхода дешифратора 26,- импульсы 34 с выхода элемента ИЛИ-НЕ 22, уровни напряжения 35 на прямом выходе триггера 6, уров ни напряжения 36 на инверсном выходе триггера 6, импульсы 37 с выхода формирователя 9, импульсы 38 с выхода формирователя 10, уровни напряжения 39. с прямого выхода триггера 7, импульсы 40 с выхода элемента И 13, импульсы 41 с выхода элемента ИЛИ 12 импульсы 42 с выхода счетчика 25, импульсы 43 с эыхода элемента И-НЕ 17 импульсы 44 с выхода элемента И-НЕ 18 импульсы 45 с выхода элемента И-НЕ 20 импульсы 46 с выхода элемента И-НЕ 2 импульсы 47 с выхода элемента И 14, импульсы 48.с выхода элемента И-НЕ 19 импульсы 49 с прямого выхода триггера 8 и импульсы 50 с выхода элемента И 16. Анализатор работает следуюш 1м образом. 766 Напряжение исследуемого процесса с частотой выборки преобразуется аналого-цифровым преобразователем 1 в параллельный код. На блок. 2 сравнения с ана1гого-цифрового преобразователя 1 поступает код текущего значения исследуемого сигнала, а с регистра 3 - значение, измеренное в предьщущем taKTe. В случае, если текущее значение больше предыдущего, то блок 2 сравнения выдает сигнал по шине +, а если меньше, то по шине -. В исходном состоянии счетчик 25 обнулен,, а триггер 6 находится в нулевом состоянии. Рассмотрим процесс выделения максимума. При.монотонном возрастании входного напряжения блок сравнения вьщает сигнал по нише + до момента t (фиг.2, 28j , а следовательно, триггер 6 находится в единичном состоянии (фиг.2,35). В момент t происходит изменение знака производной входного напряжения, текущее значение кода аналого-цифрового преобразователя 1 становится меньше предьщущего, хранящегося в регистре 3, поэтому в момент прихода импульса с второго выхода дешифратора 26 (фиг.2,30) на выходе блока 2 сравнения появляемся сигнал по шине - и триггер 6 переходит в нулевое состояние (фиг.2,35). В этот момент запускается формирователь 9, импульсом которого (фиг.2,37) триггер 7 устанавливается в единичное состояние (фкр.2,39), а счетчик 25 обнуляется. Триггер 7 разрешает прохождение тактовых импульсов с третьего выхода дешифратора 26 (фиг.2,31) через элемент И 13 на счетный вход счетчика 25 (фиг.2,40), коэффициент пересчета которого равен трем. Если счетчик 25 зафиксирует три импульса до момента следующего изменения знака первой производной входного напря жения, то импульс переполнения будет являться признаком появления максимума (фиг.2,42), истинное значение которого записано в регистре 4. Так как импуяьс переполнения устанавливает триггер 7 в нулевое состояние и через элемент ИЛИ 12 обнуляет счетчик 25, его длительность будет равна времени переходных процессов в счетчике 25, поэтому для надежной работы анализатора вводят схему типа защелки на элементах Й-НЕ 17 и 18, которые растягивают импульс перепол7нения до длительности импульса с третьего выхода дешифратора 26 (фиг.2,44). Данный импульс поступае на входы элементов И-НЕ 20 и 21. Ключ 27 определяет запись в зaпo шнающий блок 5 значений минимумов ил максимумов, или тех и других одновременно. В режиме определения максимумов, при совпадении единичного уровня с инверсного выхода триггера 6 и импульса признака появления экс.трёмума на выходе элемента И-НЕ 21 формируется импульс 46 и через элемент И 14 поступает на вход запо минающего блока 5, разрешая запись значения максимума из регистра 4ч При последовательной перезаписи текущей информации из аналого-цифрово го преобразователя 1 в регистры 3 и 4 в момент переполнения счетчика 25 в регистре 4 оказывается значени выборки следующей за экстремумом, так как переключение триггера 5 происходит в тот момент времени, ко да анализируется следующая за экстр мумом выборка. Для вьщеления в регистре 4 истинного экстремума в момент переполнения счетчика 25 элемент И-НЕ 19 и триггер 8 формируют импульс 49, запрещающий прохождение импульса 32 с выхода элемента И-НЕ 17 через элемент И 16 на запис входной информации в регистр 4. Передний фронт импульса 49 формируется элементом И-НЕ 19 при совпадении импульса 29 с выхода элемента 17 и разрешающего уровня 39 с вьгхода I триггера 7 который появляется в момент переключения триггера 6. При этом триггер 8 устанавливается в нулевое-состояние. Задний фронт им пульса 49 формируется триггером 8 при наличии импульсов 41 с выхода элемента ИЛИ 12. Аналогично определяются импульсы минимумов. В этом случае срабатыва ет формирователь 10 (фиг.2,38). Сигнал о появлении минимума поступает с выхода элемента И-НЕ 20 (фиг.2,45) через элемент И 14 на вход запоминающего блока 5. 68 В случае попадания исслудемого процесса в зону нечувствительности аналого-цифрового преобразователя, т.е. на границу двух дифференциальных коридоров (интервал времени t2-tj фиг.2,28), аналого-цифровой преобразователь 1 может выдавать значения ложных экстремумов. В момент t наблюдается изменение знака производной. При приходе импульса с третьего выхода дешифратора 26 (фиг.2,31) блок 2 сравнения вьщает сигнал по шине -, в результате чего срабатывает триггер 6 (фиг.2,35) и запускается формирователь 9 (фиг.2,37), импульсом которого счетчик 25 сбрасывается в нулевое состояние (фиг.2,41). Счетчик 25 начинает счет, но уже после второго такта происходит изменение знака производной -и импульсом второго формирователя 10 (фиг.2,38) счетчик 25 обнуляется, в результате чего импульс, характеризующий момент ложного экстремума, не вьщеляется, так как счетчик 25 за время двух тактов не переполняется. ;Вьщеленные экстремальные, значения .накапливаются в запоминающем блоке 5. После того, как в нем будет зафиксировано число импульсов, равное заданному объему выборки, элемент И 15 отключит генератор 23 тактовых импульсов. В запоминающем блоке 5 накапливается информация о плотности распределения максимумов и минимумов или тех и других вместе (определяется ключом 27). При применении изобретения исключается ошибка определения значения экстремума вследствие фиксации неэкстремального значения, что позволяет увеличивать интервал наблюдения достоверного поведения функции путем изменения коэффициента пересчета счетчика. Это дает возможность не только исключить любые погрешности, определяемые зоной нечувствительности компаратора, но и отфильтровывать помехи, наложенные на функциональ- . ную зависимость, что, в свою очередь, повышает точность определения экстремумов.