Устройство для мажоритарного преобразования сигналов Советский патент 1984 года по МПК H05K10/00 G06F11/18 

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и может быть использовано в различных измерительных схемах для обработки сигн лов датчиков первичной информации. Известно многоканальное резервированное аналоговое устройство, содержащее в каждом канале нуль-орган подключенный непосредственно и чере одновибратор к входам соответствуюиих элементов И, выходы которых подключены к триггеру, а другие входы к выходам генератора тактовых импуль сов, формирователя прямоугольных импульсов и входам формирователя пилообразного напряжения, выходы одновибраторов всех каналов подключены через сумматор к входу блока фиксации момента максимума амплитуды 1 Недостаток устройства - отсутствие на выходе среднего сигнала (медианы) . Известно устройство для мажоритарного преобразования сигналов, содержащее N каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные элемент сравнения и нелинейный элемент, выход каждого нелинейного элемента подключен к одному из входов суммирующего уси-пителя,выхо которого через пропорциональное звено с единичным коэффициентом усилени подключен к одному из N первых входов элементов сравнения, вторые входы элементов сравнения являются входами устройства, выходом устройства является выход суммирующего усилителя ;21. Недостатком устройства является малая точность, так как с увеличение коэффициента усиления возможен режим автоколебаний. Наиболее близким к изобретению является устройство для мажоритарного преобразования сигналов, содержащее по числу входов последовательно соединенные элемент сравнения и нелинейный элемент, выход каждого нелинейного элемента подключен к одном из входов сумматора, выход которого подключен к входу усилителя, выход последнего подключен к каждому из первых входов элементов сравнения, вторые входы элементов сравнения сое динены с входами устройства, выходом устройства является выход усилителя. При достаточно большом коэффициенте усиления, т.е. при глубокой обратной связи, устройство peaл fзyeт мажоритарное преобразование входных сигналов - выделяет медианное значе ие З. Недостатком известного устройства является низкая точность. Это обусловлено тем, что устройством, представляющим собой замкнутую систему, присущ режим автоколебаний. Цель изобретения - повьшюние точности мажоритарного, преобразования сигналов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство ппя мажоритарного преобразования сигналов, содержащее по числу входов последовательно соединенные элемент сравнения и нелинейный элемент, выход каждого нелинейного элемента подключен к соответствующему входу сумматора, первые входы элементов сравнения подключены к соответствующим входам устройства, введены нуль-орган, запоминающий блок и генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к вторым входам элементов сравнения и к первому входу запоминающего блока, выход сумматора через нуль-орган подключен к второму входу запоминающего блока, выход которого подключен к выходу устройства. На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг.2 - результаты моделирования предлагаемого устройства и устройства-прототипа . Устройство содержит (фиг.1) элементы 1-1 - 1-N сравнения, нелинейные элементы 2-1 - 2-VJ, сумматор 3, нуль-орган 4, запоминающий блок 5 и генератор 6 пилообразного напряже- . ния. На фиг. 2 (а - з) приведены результаты моделирования для М 3. На фиг. 2а обозначены кривая 7 выходной сигнал генератора 6 пилообразного напряжения, кривые 8, 9 и 10 - соответственно х ,Х;г Х входные сигналы устройства; на фиг.26 - сигналы /i(b), .2(i) -() выходные сигналы соответствующих элементов сравнения; на фиг. 2в - сигнал i,(-t) выходной сигнал нелинейного элемента 2-3; на фиг. 2г - сигнал уг() - выходной сигнал нелинейного элемента 2-5; на фиг.2д - сигнал («(t) - выходной сигнал нелинейного элемента 2-1; на фиг. 2е - сигнал S (-1) - выходной сигнал сумматора 3; на фиг.2жсигнал 2(t) - выходной сигнал нуль органа 4; на фиг. 2з - х - дейс вительное текущее значение медианы; - оценка текущего значения медианы с помощью данного устройства; оценка текущего значения медианы с помощью устройства-прототипа Точность мажоритарного преобразов ния сигналов (вьщеления полезного сигнала) оценивается по среднемодуль ному критерию ) где xli) - полезный сигнал (в нашем случае это ); з(ъ) - сигнал после мажоритарной обработки; N - количество точек. Устройство работает следующим образом. Входные сигналы устройства х- « « ,...,х , подлежащие мажоритарному преобразованию, поступают на первые входы соответствующих элементов 1-1 - 1-N. На вторые входы этих элементов поступает сигнал V(fe) с выхода генератора 6. Время Т развертки ПИПЫ выбирается равным (нпи меньще) минимальному интервалу постоянства значений обрабатываемых входных сигналов в пределах заданного порога различимости cf этих сигналов, т.е.

(t)) ЗИ,2,...,М .(2)

а величина V(t) изменяется в диапазоне (Уик, ,,Qi(. где Чи,;и и bvjn

где т Т - момент последнего изменения сигнала с 1 на О.

В результате использования предлагаемого устройства точность мажоритарного преобразования повышается примерно на 50%. соответственно минимальное и максимальное значен ш, которые могут принимать сигналы Xj, j 1,2,...,vl. Выходные сигналы (t) x.j()-V(t) элементов t-1 - 1-N поступают на входы соответствующих элементов 2-1 2-Н, где реализуется следующее выражение:С И (t)jb .-1 пт «j(t)4-6 I (СКн,з) . где К.49 Hjb - настроечные параметры, выбираемые опытным путем. Сигналы u.;(t) суммируются в сумматоре 3, с вькода которого значение a(t) посту- . пает на вход нуль-органа 4, выходной сигнал г (t.) которого формируется в соответствии с выражением (:оПРЫ l9( при ls(i) гдеJU - зона нечувствительности нульоргана 4, которая является настроечным параметром. Сигнал с выхода нуль-органа 4 поступает на вход блока 5, где реализуется выражение: ,jV(t) аж 2(-t)1 V(tT) при 2ft)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАЖОРИТАРНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ, содержащее по числу входов последовательно соединенные элемент сравнения и нелинейный элемент, выход каждого нелинейного элемента подключен к соответствующему входу сумматора, первые входы элементов сравнения подключены к соответствующим входам устройства, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности устройства, в него введены нуль-орган, запоминающий блок и генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к вторым входам элементов § сравнения и к первому входу запоминающего блока, выход сумматора через нуль-орган подключен к второму входу запоминающего блока, выход которого подключен к выходу устройства.