Устройство для определения заданной порядковой статистики Советский патент 1987 года по МПК G06G7/52 

11298779

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для ранжирования сигналов в порядке их возрастания или убывания, для выделения максимального 5 или минимального сигнала из совокупности сигналов, для воспроизведения функции медианы, для упорядоченного выбора непрерывных и многозначных переменных, для управления в систе- )0 мах массового обслуживания с приоре- тетом, для вычисления среднего значения нескольких сигналов и др.

Целью изобретения является повы- шение разрешающей способности уст- 15 ройства.

На фиг. 1 и 2 представлены схемы соответственно первого и второго вариантов устройства, на фиг. 3 - схема амплитудного селектора.20

Устройство для определения заданной порядковой статистики (фиг. 1 и 2) содержит первый и второй источники 1 и 2 задающих напряжений, N аналоговых релейных элементов 3. - 3. (реляторов RL), N-входовой сум1(х , -z

-входные сигналы (i 1, 2, ,.., N),

-выходное {апряжение устройства (усилителя 5),

1 при X . Z

,

(и при X 4 Z

есть единичная функция, 1(х.. - z) 1 - 1(х , - z) .

Выходное напряжение устройства

К

а, У;

Ки, 2i:a.l(x, -z)+.

+ KU J a, I(x. - z).

i.i

где К - коэффициент усиления усилителя 5 а; - весовой коэффициент по i-му

входу сумматора 4. В частном случае при }. R ... Н.| коэффициенты а л

где К

R

ч

есть

25

матер 4, операционный усилитель 5, N-входовой сумматор 4 (фиг. 1) содержит операционный усилитель 6, резистор 7 обратной связи, входные масштабные резисторы 8 , - 8,. В варианте схемы устройства на фиг. 2 сумматор 4 выполняет функции суммирования токов, а масштабные резисторы 8, - В,

, , -- , -. , J

соответственно сопротивления резисторов & ,, 8 , . .., 8.

Б зависимости от установки отношения и /и напряжений источников 1 и 2 устройство будет выделять первую.

30 вторую,

или N-ю статистику вариационного ряда x.j, х, . ,., х,.

В частности, при нечетном N 2п+ + 1 и Ц -LJ устройство выделяет медиану х. вариационного ряда. При

и - 8 перенесены во входные цепи 35 г устройство вьщеляет наимень ший член z min(x, х , ..., х )

вариационного ряда, при U,., U - наибольший член z max(x х

релейных элементов 3 каждый

из которых содержит компаратор (диф- ференцисшьньй операционный усилитель) 9, подключенньш выходом к управляющему входу переключателя 10.

Работа устройства для первого варианта (фиг. 1) .осуществляется следующим образом.

Входные сигналы х, х,, ..., х подаются на соответствующие вторые (неинвертирующие) входы компараторов 9.

Выход устройства (выход операционного усилителя 5) соединен с первыми (инвертирующими) входами компараторов 9.

Выходные напряжения амплитудных селекторов (реляторов) определяются вьфажением

у, U,I(Xj - z) (x,- - z), где и и и 2 - соответственно напряжения источников 1 и 2;

40

45

0.

вариационного ряда, т.е. воспроизводит функции амплитудного селек- тирования.

li общем случае для выделения .члена вариационного ряда напряжения и и и выбираются исходя из выполнения условий

lU, (N-1)U

1

где

(1-1 и (N-l-H)U, , номер вьщеляемой порядковой статистики (1 1,2,...,N).

и„

При и , и устройство осуществ- д ляет операцию осреднения нескольких сигналов z (х

X

x,)/N.

55

Задающие сигналы U, и U могут быть выходными напряжениями цифро- аналоговых преобразователей (тогда элементы 1 и 2 являются цифроаналого- выми преобразователями напряжения).

В этом случае возможно кодовое управление изменением отнощения и,/иJ по заданной программе, т.е.

, -z

-входные сигналы (i 1, 2, ,.., N),

-выходное {апряжение устройства (усилителя 5),

1 при X . Z

,

(и при X 4 Z

есть единичная функция, 1(х.. - z) 1 - 1(х , - z) .

Выходное напряжение устройства

К

а, У;

Ки, 2i:a.l(x, -z)+.

5

0

+ KU J a, I(x. - z).

i.i

где К - коэффициент усиления усилителя 5 а; - весовой коэффициент по i-му

входу сумматора 4. В частном случае при }. R ... Н.| коэффициенты а л

где К

R

ч

есть

5

, , -- , -. , J

соответственно сопротивления резисторов & ,, 8 , . .., 8.

Б зависимости от установки отношения и /и напряжений источников 1 и 2 устройство будет выделять первую.

30 вторую,

или N-ю статистику вариационного ряда x.j, х, . ,., х,.

В частности, при нечетном N + 1 и Ц -LJ устройство выделя медиану х. вариационного ряда

вариационного ряда, при U,., U - наибольший член z max(x х

0

5

0.

вариационного ряда, т.е. воспроизводит функции амплитудного селек- тирования.

li общем случае для выделения .члена вариационного ряда напряжения и и и выбираются исходя из выполнения условий

lU, (N-1)U

1

где

(1-1 и (N-l-H)U, , номер вьщеляемой порядковой статистики (1 1,2,...,N).

и„

При и , и устройство осуществ- д ляет операцию осреднения нескольких сигналов z (х

X

x,)/N.

5

Задающие сигналы U, и U могут быть выходными напряжениями цифро- аналоговых преобразователей (тогда элементы 1 и 2 являются цифроаналого- выми преобразователями напряжения).

В этом случае возможно кодовое управление изменением отнощения и,/иJ по заданной программе, т.е.

осуществляется автоматическое выделение всег о массива порядковых статистик. Другим преимуществом использования цифроаналоговых преобразователей 1 и 2 является возможность соп- ряжения устройства с цифровыми вычислительными системами и. цифровыми системами управления технологическими процессами,

В схеме фиг. 2 второго варианта устройства использован N-входовой сумматор 4, построенный на операционном усилителе 6, охваченном через резистор 7 отрицательной обратной связью. К первым и вторым информацион- ным входам переключателей 10 подключены масштабные резисторы 8 - 8 - 8 . Источник 1 подключен к другим выводам резисторов 8 j источник 2 - к выводам резисторов

1 N2

Для второго варинта вьщеление заданной порядковой статистики осуществляется выбором соответствующих значений масштабных резисторов по заданным отношениям I. /I. токов I-

J1 J 2 протекающих соответ У

и

,. ij ,7-.

b l Ч-j ственно через первый и второй информационные входы переключателей 10

с

O 5 о

5

0

амплитудных селекторов (R и К л л сопротивление масштабных резисторов

8., и j, np- j 1,2,3,,.., N).

Формула изобретения Устройство для определения заданной порядковой статистики, содержащее первый и второй источники задающих напряжений, операционный усилитель и N-входовой сумматор, подключенный выходом к входу операционного усилителя, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повьше- ния разрешающей способности, оно содержит N аналоговых релейных элементов, каждый из которых выполнен в виде компаратора, подключенного выходом к управляющему входу переключателя , выходы переключателей соединены с соответствующими входами N-BXO- дового сумматора, информационные входы переключателей соединены с выходами соответственно первого и второго источников задающих напряжений, первые входы компараторов объединены и подключены к выходу операционного усилителя, вторые входы компараторов являются информационными входами устройства.

Фи.г.2

Редактор В.Данко

Фиг.3

Составитель А.Маслов

Техред И.Попович Корректор М.Шароши

Гк I

1-

ЬЛ

Заказ 892/53Тираж 673Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Изобретение относится к аналоговой технике и может быть использовано для ранжирования аналоговых сигналов в порядке их возрастания или убывания, для воспроизведения функций упорядоченного выбора, для выделения максимального или минимального напряжения из совокупности сигналов, для воспроизведения функции медианы нечетного числа сигналов, для управления в системах массового обслуживания с приоритетом и др. Цель изобретения - повьшение разрешающей способности. Устройство содержит первый 1 и второй 2 источники задающих напряжений, N аналоговых релейных элементов 3, N-входовой сумматор 4, операционный усилитель 5, N-входовой сумматор 4 содержит операционный усилитель 6, резистор обратной связи 7, входные масштабные резисторы 8. Каждый аналоговый релейный элемент содержит компаратор (дифференциальный д операционньй усилитель), подключенный выходом к управлякяцему входу переключателя. Достижение поставленной цели обеспечено благодаря введению в устройство N аналоговых релейных элементов и новой схеме их подключения к остальным элементам устройства.3 ил. (Л Фиг