Устройство для определения экстремума Советский патент 1990 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в системах экстремального регулирования, в которых поиск экстремума функции показателя качества осуществляется на основе информации . о знаке приращения этой функции, выраженной в дискретной форме

Цель изобретения - повьппение надежности устройства.

На фиг,i изображена схема устройства для определения экстремума; на

фиг. 2 - временная диаграмма его работы

Устройство для определения экстремума содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, генератор 2 тактовых импульсов, по числу разрядов кода D-триггеров 3, первый 4, второй 5 и третий 6 элементы И-НЕ, первый 7 и второй 8 селекторы-мультиплексоры, первый RS-триггер 9-с инверсными входами, инвертор 10, второй RS-триг- гер 11 с инверсными входами, первый

О5 О СА &0 4

31603341

12 и второй 13 элементы И и програм-4 мно-задающий блок -14 с выходами 15- 21, 22-24 - выходы устройства 5 целом -

Устройство для определения экстремума работает следующим образом

Для работы устройства необходима подача синхронизирующих импульсов от программно-задающего блока 14, соот- |Q ветствующая временной диаграмме на фиГб2о Программно-задающий блок 14 слуткит для синхронизации элементов устройства; предварительной установки RS-триггеров 9 и 11 в единичное 5 состояние; записи входного запомненного сигнала и АЦП 1 в D-триггеры 3, стробиррвания селекторов-мультиплексоров 7,8; организации поразрядной схемы сравнения запомненного и теку- 20 щего входных сигналов в селекторах- мультиплексорах 7,8; запус:ка АЦП 1 « При этом программно-язадающий блок 14

выполняет также функцию распределения При равенстве соответствующих раз- и myльcoв от генератора 2 тактовых 25 рядов кодов ; выходные сигналы импульсово Программно-задающий блок 14 первого 4 и второго 5 элементов И-НЕ может быть реализован на основе двоим- равны единице; при неравенствехЬ ь

сор ах 7 и 8, то неопределенности в работе RS-триггеров 9,11 не возникает.

Сравнение запомненного входного сигнала ...Ъ, снимаемого с регистра памяти на D-триггерах 3, и текущего значения . ,Ц с выхода АЦП 1 производится поразрядно, начиная со старшего разряда, путем подключения соответствующих информационных входов селекторов-мультиплексоров 7,8 по сигналам с четвертого 18, пятого 19 и шестого 20 выходов программно-задающего блока 14, подаваемых на управляющие входы селекторов-мультиплексоров 7 и 8о При этом соответствующие разряды кода В , проходящие через первый селектор-мультиплексор 7 и кода В , проходящие через второй селектор-мультиплексор 8, сравниваются на первом 4 и втором 5 элементах И-НЕ.

ного счетчика и дешифратора,кольцевого регистра, постоянного запоминающего устройства 3Q

Запись запомненного значения входного сигнала В и выдача текущего значения входного сигнала В производится в интервале между циклами сравнения этих кодов 3-апись запомненного ,, значения В о выходном сигнале АПЦ 1 в предыдущем цикле сравнения -происходит по переднему фронту импульса на С-входах D-триггеров 3, который отмается с выхода 21 программно-задаю- до И-НЕ первый 9 RS-триггер переходит

в нулевое состояние выхода переходит второй 5 элемент И-НЕ, на выходе первого 4 элемента И-НЕ - сигнал при неравенстве Ь.Ь нулевой выходной сигнал снимается с первого 4 элемента , на выходе второго 5 элемента И-НЕ - сигнал 1.

При пошаговом движениии в направлении максимума текущий .сигнал В больше запомненного в , при выполнении условия в старших разрядах по нулевому сигналу от второго 5 элеменщего блока 14.

По импульсу запуска АЦП 1, снимаемому с седьмого выхода 15 программно- задающего блока 14, происходит ус та- . новка текущего значения сигнала В на 45 выход АЦП 1 о Перед каждым циклом сравнения по сигналу с первого выхода 16 прогр аммно-задающего блока 14 RS-триг- геры 9,11 переводятся в единичное состояние. Продолжительность цикла CQ сравнения соответствует нулевому сигналу на третьем выхода 17- программно- задающего блока 14, подаваемому на инверсные стробирующие входы селекторов- мул типлексоров 7,8 При этом,если .. учесть,что в цикле сравнения на З-вхо- ды RS-триггеров 9, 11 поданы сигналы логической 1 и-имеются стробирующие сигналы на селекторах-мультиплекв нулевое состояние, на выходе третьего 6 элемента И-НЕ поддерживается состояние 1, второй 11 RS-триггер в течение цикла сравнения кодов остается в состоянии

Если был произведен шаг от точки максимума входного сигнала, т.е. В В, то при этом первая возникшая ситуация, в старших разрядах с появлением единичного сигнала на выходе инвертора 10 и имеющего единичного состояния первго 9 RS-триг- гера приведет к переводу второго 11 RS-триггера в нулевое состояние, которое не изменится до окончания цикла сравнения кодов в и

При равенстве сигналов В и В , что наблюдается в окрестности точки максимума, первый 9 и второй 11.

сор ах 7 и 8, то неопределенности в работе RS-триггеров 9,11 не возникает.

Сравнение запомненного входного сигнала ...Ъ, снимаемого с регистра памяти на D-триггерах 3, и текущего значения . ,Ц с выхода АЦП 1 производится поразрядно, начиная со старшего разряда, путем подключения соответствующих информационных входов селекторов-мультиплексоров 7,8 по сигналам с четвертого 18, пятого 19 и шестого 20 выходов программно-задающего блока 14, подаваемых на управляющие входы селекторов-мультиплексоров 7 и 8о При этом соответствующие разряды кода В , проходящие через первый селектор-мультиплексор 7 и кода В , проходящие через второй селектор-мультиплексор 8, сравниваются на первом 4 и втором 5 элементах И-НЕ.

И-НЕ первый 9 RS-триггер переходит

в нулевое состояние выхода переходит второй 5 элемент И-НЕ, на выходе первого 4 элемента И-НЕ - сигнал при неравенстве Ь.Ь нулевой выходной сигнал снимается с первого 4 элемента , на выходе второго 5 элемента И-НЕ - сигнал 1.

При пошаговом движениии в направлении максимума текущий .сигнал В больше запомненного в , при выполнении условия в старших разрядах по нулевому сигналу от второго 5 элеменв нулевое состояние, на выходе третьего 6 элемента И-НЕ поддерживается состояние 1, второй 11 RS-триггер в течение цикла сравнения кодов остается в состоянии

Если был произведен шаг от точки максимума входного сигнала, т.е. В В, то при этом первая возникшая ситуация, в старших разрядах с появлением единичного сигнала на выходе инвертора 10 и имеющего единичного состояния первго 9 RS-триг- гера приведет к переводу второго 11 RS-триггера в нулевое состояние, котрое не изменится до окончания цикла сравнения кодов в и

При равенстве сигналов В и В , что наблюдается в окрестности точки максимума, первый 9 и второй 11.

RS-триггеры в течение цикла сравнения остаются в единичном состоянии

Таким образом, в зависимости от соотношения кодов В и В на прямых выходах RS-триггеров 9,11 наблюдаются сигналы: для первого RS-триггера 9

-1,

О, ,

для второго RS-триггера 11 1, О,

V.

Тогда для выявления строгого нера венства и равенства кодов В и Б , используя условия совпадения (пересе чения, конъюнкции, логического умножения) прямых и инверсных выходных сигналов RS-триггеров 9 и 11 при соответствующих знаках неравенства и равенства, необходимо:

для получения выходного сигнала устройства о движении к максимуму, когда , производят логическое

умножение инверсного выходного сигнала первого RS-триггера 9 и прямого выходного сигнала второго RS-триггера 1 1 , что реализуется на первом 12 элементе И, выходной сигнал которого подключен к первому 22 выходу устрой .ства

для получения сигнала о равенстве кодов выходной сигнал с прямого выхода первого RS-триггера 9 и выходной сигнал с прямого выхода второго RS-триггера 11 подаются на входы второго 13 элемента И, выходной сигнал которого подключен по второму 23 выходу устройства;

для получения сигнала о движении к минимуму, когда В В подключают .инверсный выходной сигнал второго RS-триггера П к третьему 24 выходу устройстваi

Если для организации процесса поиска экстремума необходимо определит нертрогое неравенство Ъ 5-Ъ или В В то с использованием устройства и в сответствии с законами алгебры логики сигнал для определения нестрогого ма симума может быть получен путе логического сложения сигналов первог 22 и второго 23 выходов устройства, что соответствует сигналу на прямом выходе второго RS-триггера 11. Ана

ьок м о

033А1

логично для получения сигнала нестрогого минимума необходимо произвести логическое сложение сигналов .второго 23 и третьего 24 выходов устройства, что после преобразований соответствует логическому сложению сигналов прямого выхода первого RS-триггера 9 и инверсного выхода второго RS-триг10 гера 11.

Предложенное устройство хорошо сопрягается с аналого-цифровыми преобразователями различных типов - двои- ного интегрирования, параллельного

15 или последовательного преобразований, является универсальным при произвольном характере экстремума, обеспечивает устойчивую работу сопрягаемого с устройством экстремального регулятора

20 и высокое качество функционирования экстремальной системы в целом. Формула изобретения

Устройство для определения экстре- 25 мума, содержащее аналого-цифровой преобразователь, управляющий вход которого соединен с первым тактовым выходом программно-задающего блока, а группа из п выходов подключена к 30 группе из п информационных входов первого селектора-мультиплексора и соответствующим D-входам п D-тригге- ров, С-входы которых соединен с вторым тактовым выходом программно-задающего блока, а выходы подключены к группе из п информационных входов .второго селектора-мультиплексора, первые, вторые, третьи и четвертые управляюише первого и второго

,п селекторов-мультиплексоров связаны 40

соответственно с третьим, четвертым,

пятым и шестым выходами программно- задающего блока, вход программно-задающего блока подключен к выходу

дс генератора тактовых импульсов, прямой выход второго и ИНВЕРСНЫЙ выход первого селекторов-мультиплексоров связаны соответственно с первым и вторым входами первого элемента И-НЕ,

5Q прямой выход первого и инверсный выход второго селекторов-мультиплексоров связаны соответственно с первым и вторым входаьп второго элементов И-НЕ, выход первого элемента И-НЕ через инвертор подключен к первому входу третьего элемента Л-НЕ, выход второго элемента И-НЕ соединен с R-BXO- дом первого RS-триггера, S-вход которого соединен с ceAbN2;iM выходом программно-эадающего блока прямой выход первого RS-триггвра подключен к второму входу третьего элемента И-НЕ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены второй. RS-триг- гер и первый и второй элемент И, при этом R-вход второго RS-триггёра сое

динен с выходом третьего элемента И-НЕ, S-вход соединен с S-входом первого RS-триггера, а прямой выход подключен к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с инверсным и прямым выходами первого RS-триггерао

Изобретение относится к технике автоматического регулирования, а именно к системам экстремального регулирования, в которых поиск экстремума (Э) функции показателя качества осуществляется на основе информации о знаке приращения этой функции, выраженной в дискретной форме. Целью изобретения является повышение надежности устройства. Устройство содержит АЦП, генератор тактовых импульсов, N по числу разрядов кода D-триггеров, три элемента И-НЕ, два селектора-мультиплексора, первый RS-триггер с инверсными входами, инвертор, второй RS-триггер с инверсными входами, два элемента И, ПЗБ. Сравнение запомненного значения входного сигнала, снимаемого с регистра памяти на D-триггерах, и текущего значения с выхода АЦП производится поразрядно, начиная со старшего разряда. Синхронизация блоков производится по сигналам тактовых импульсов, при этом в D-триггерах записывается запомненный сигнал предыдущего цикла сравнения кодов и устанавливается на входах устройства текущий сигнал, RS-триггеры переводятся в единичное состояние. По сигналам тактовых импульсов соответствующие разряды кода сравниваются на элементах И-НЕ. 2 ил.

А

«м I