Устройство для определения эксремального значения однократного процесса Советский патент 1976 года по МПК G06F17/18 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть прим-анано для цифрового измерения экстрвмалыного значения непре|ры;вно1го однократного .троцесса и В1ремени его появления в у1сло1виях во13деЙ1СТ1Вия шумов и при размытом экстремуме функции.

Известные устройства аналогичного назначения содержат регистры памяти, нуль-орган входы которого соединены соответственно со входом устройства и выходом преобразо вателя «код-аналог, подключенного входом к разряд ным выходам реверсиеного счетчижа, входы сложения, вычитания и та1кто1вых импульсов которого соединаны соответственно с выходом «сложить нуль-органа и первым входом первого элемента «И, с выходом «вычесть нуль-органа и первым входом второго элемента «И, с выходом злемента «ИЛИ, входы которого подключены к выхода1М двух первых элементов «И, вторые входы которых соединены с первым выходом генератора тактовых импульсов, второй выход которого подключен к счетчику времени. Однако известные устройства характеризуются низкой точностью определения момента времени появления экстрем алыного значения функции в условиях воздействия шумов и при р а зм ыт о м Э1К1СТ рем уме.

Целью изобретения является повышение точности устройства. Это достигается там.

что описываамое устройство содержит дополнительно элементы «И, задержки и триггеры, причем единичный и нулевой входы первого триггера через элеманты задержки подключеиы соответствавно к выходу первого и входу третьего элементов «И и к выходу второго и входу четвертого элементов «И, соответствующие выходы первого триггера нод,ключе1ны ко вторым входам третьего и

четвертого элементов «И, третьи входы которых соединены с единичным выходо-м второго триггера, .нулевой вход которого подключен к выходу четвертого элемента «И и входу управления первого регистра памяти, входы

которого объединены с соответствующими выхощ.а1ми счетчика времени и входами второго регистра памяти, вход управления которого соединен с выходом третьего элемента «И и входом управления третьего регистра

памяти, соединенного другими входа-ми с соотв-етствующими выходами реверсивного счетчика .

На фиг. 1 показана блок-схема описываемого устройства (когда определяемый экстремум является максимумом); на фиг. 2 - временная диаграмма его работы (при определении pai3MbiTO.ro максимума функции, на которую наложен шум с размахом, не превышающиМ шага квантования по уровняо в устройстве,).

Устройство содержит вуль-орган 1, .соединенный перВым входом со входом 2 устройства, выходОМ 3 «сложить - € элементом «И 4, peeeipcHiEHbiiM счетчиком 5, выходом 6 «зычесть - с злеме1НТО|М «И 7, генератор 8 тактовых импульсов, счетчик времени 9, элемент «ИЛИ 10, элементы задержки 11 и 12, триггеры 13 и 14, элементы «И 15 и 16, П1рео|б|разОватель «коя - аиалог 17, регистры памяти времени экстремучма 18, 19 и 20 соответствени-ю с из-бытадам, с недо статком и экстр е а л ьното ан ач ения.

Предполагается, что нуль-оргаи устройства имеет зону нечувствительности, также равную шагу ква1нто.ва1ния по уровню в устройстве, причем нижний порог его сра|баты вания равен минус 0,5 шага квантования по уровню, а верхний - равен гплю1с 0,5 шага. Нуль-оргаи 1, генератор 8 такто1вых импулысое, элементы «И 7 и 4, реверсивный счетчик 5, элемент «ИЛИ 10 и преобразователь «код - аналог 17 Образуют следящий аиалого-Дифровой преобразователь.

Исследуемый непрерывный однократный электрический процесс, на который наложен шум с размахом, не превышающим шага квантования .по уровню в устройстве, поступает на вход 2 нуль-органа 1, где сравнивается с сигналО|М ураиновешивания с выхода преобразователя «код-аналог 17. Если разность этих величин положительна. и превышает 0,5 шага квантования по уровню (верх)ний порог срабатывания нуль-органа 1), то на выходе «сложить 3 последнего лоявляется сИГнал, разрешающий лрохождение тактовых имлульсов от генератора 8 тактовых импульсов через элемент «И 4 и элемент «ИЛИ 10 на вход реверсивного счетчика 5. При счете импульсов в «сложить код реверсивного счетчика 5 увеличивается, а сигнал уравновешивания с выхода прео бразователя «код - аналог 17, который управляется от реверсивного счетчика 5, также ступенчато возра стает до тех пор, .пока разность входного Сигнала и уравновешн вающего не становятся меньше 0,5 шага квантования по уровню. Пр.и это)м прохождение тактовых ЕмпульсоВ на выход элемента «И 4 пре:к1ращается, так как сипнал на о.боих выходах нуль-органа 1 отсутствует. При уменьшении входного сигнала работа следящего преобразователя происходит аналогично, но реверсивный счетчик 5 и элемент «И 4 управляются сигналом, возни каю.щИ|М на выходе 5 «вычесть нуль-органа 1, что приводит к уменьшению кода реверсивного счетчика 5 и уравновешиваюш.его сигнала.

Таким образом, элементы: нуль-орган 1, генератор 8 тактовых импульсов, элементы .«И 7 и 4, элемент «ИЛИ 10, реверсивный счетЧИ|К 5 и преобразоватедь «код-аналог 17 реализуют обычный алгоритм работы следящего аналого-цифрового преобразователя. Остальные .элементы устройства служат непосредственно для выделения и регистрации Э1кст|ремума и времени его появления.

Перед началом процесса иЗ;мерения счет-шк време1ни -9 и реверсивный счстч вк 5 устанавливаются в нулевое .положение, триггер 13 - в поло.жение «единица, а триггер 14 .в положение «единица, если исследуемая функция выпуклая с максимумом, и в положение «нуль, если исследуемая функция вогнутая с минимумом. В мо.мент начала процесса включается генератор 8 тактовых ийшульсов и выдает сигналы на эле1менты «И 7 и 4, а также отметки времени на счетчик време1ни 9.

Предположим, что к моменту времени /о (ам. фиг. 2) в реверсивном счетчике 5 зарегистрирован (КОД N-2. В момент времени ti (на следуюшем такте преобразования) разность между исследуемой функцией и уравновешивающим сигналом превышает верх1ний порог срабатывания нзль.-органа 1, и на его выходе 3 «сложить появляется сигнал, разрешающий .прохождение тактового импульса через элемент «И 4 и .элемент «ИЛИ 10 на

вход реверсивного счетчика 5, благодаря чему код последнего у1величивается .на единицу и становится равным Л-1. Через лад. сигнал с выхода .элемента «И 4, пройдя элемент задержми 11, опрокидывает триггер 14 в положение «единица. В момент зре1мен.и t- разность между исследуемой функцией и уравновешиваюшим сигналом вновь будет положительной и большей 0,5 шага квантования по уровню. На выходе 3 «сложить нуль-органа 1

вновь появляется ситнал, разрешаю.щий прохождение тактового импульса через элемент «И 4 и элемент «ИЛИ 10 на вход раварсивного счетчика 5, код которого увеличивается вследствие этого до N. Положение триггера

14 при этом не изменяется, и на втором входе элемента «И 16 остается разрешающий сигнал с выхода «единицы триггера 14, благорая чему тактО|ВЫЙ импульс .проходит на выход элемента «И 16 и на входы «запись

регистров 20 и 19 соответственко эк1СТ|ре.ма.чьHOipo значения и В|ремени его поя1вления с недостатком, в первом из которых фиксируется код (реверсивного счетчика 5 непосредственно после момента времени fef-V). а во втором-код времени счетчика 9, соответствующий этому моменту. Далее в мо:мен:т времени ts, благодаря воздействию шугмов, разность между исследуемой функцией и уравновешивашщим сигналом становится отрицательной и большей (по модулю) 0,5 шага квантования по . Код реверсивного счетчика 5 становится jV-1, тактовый импульс проходит на выход элемента «И 7 и через элемент задержки 12 опрокидывает

триггер 14 в положение «ноль, однако на выход элемента «И 15 тактовый импульс с выхода элемента «И 7 не проходит, так как на выходе «нуля три/ггера 14 в мОМент действия имоульса остается запрещающий с;игнал. В момент времени t код реверсив1ного

счетчика 5 Б1новь становится равным .V, а триггер 14 возвращается в положение «единица, поэтому, когда в момент В1ремени tr,, нуль-oipraiH 1 вновь фиКсирует неравсиство «больше, тактовый Имлульс через элементы «И 4 к 16 нроходит на входы «запись регистров 19 и 20. При этом в nepiBOiM из них регистрируется код ма1кси мума Л+1, а во втором - код времени счетчика 9, соответствующий этому моменту.

Появлеиие упра вляющих импульсов на выходе 6 «вычесть «уль-органа 1 в моменты времени te, U, t, и ta, а также на выходе 3 «сложить в моменты времени fi, U, tn и tis не приводит к из1ме Ее1НИ:ю состояния регист- 15 ров 19 и 20, так Как тактовые импульсы не проходят на выход элемента «И 16 из-за того, что результат сравнения, фиксируемый триггером 14 при предыдущем неравенстве, в каждый из этих моментов противоположен 20 результату, полученному при данном сравнении. Наконец, в момент времени tiz тактовый импульс через элемент «И 4 проходит на выход элемента «И 15, так как при предыду- 95 щем неравенстве входного и уравновещивающего сигналов в момент времени ii4 триггер 14 был опрокинут в положение «ноль и на его выходе «нуля в момент ti5 имеется размещающий уровень. Указанный тактовый им- зо пульс фиксирует в регистре 18 код времени появления экст1ремума с избытком и опрокидывает триггер 13 в положение «ноль. Разрешающий сигнал на его выходе снимается элементы «И 15 и 16 запираются, и процес 35 определения экстремального значения и времени его появления на этом заканчивается. Для перестройки устройства на определение минимума исследуемой функции необходимо поменять местами подключение первых 40 входов элементов «И 4 и 7 к выходам «сложить и «вычесть нуль-органа 1. При обработке измерительной информации. напри-мер, на вычислительной машине уточненное значение времени появления экстрему- s ма может быть выч1ислено как среднее ариф,6

метическое из зарегистрированных значений времени с избытком и недостатком либо в зависимости от вида исследуемой функции одно из этих значений принимается за искомое.

изобретения

Устройство для определения экстремального значения однократного процесса, содержащее регистры памяти, нуль-орган, входы которого соединены соответственно со входом устройства и выходОМ преобразователя «код- аналог, подключенного входом к разрядным выходам реверсивного счетчика, входы сложения, вычитания и тактовых импульсов которого соединены соответственно с выходом «сложить нуль-органа и первым входом первого элемента «И, с выходом «вычесть нуль-органа и первым входом второго элемента «И, с выходом элемента «ИЛИ, входы которого подключены к выходам двух первых элементов «И, вторые входы которых соединены с первы.м выходом генератора тактовых импульсов, второй выход которого подключен к счетчику времени, отлнчающеес я тем, что, с целью повыщения точности, оно содержит дополнительно элементы «И, задержки и триггеры, причем единичный и нулевой входы первого триггера через элементы задержки подключены соответственно к выходу первого, входу третьего элементов «И и к выходу второго, Входу четвертого элементов «И, соответствующие выходы первого триггера подключены ко вторым входам третьего и четвертого элементов «И, третьи Входы которых соединены с единичным выходом второго триггера, нулевой вход которого подключен к выходу четвертого элемента «И и ВХОД} управления первого регистра , входы которого соединены с соответствующими выходами счетчика времени и входами второго регистра памяти, вход управления которого соединен с выходом третьего элемента «И и входом управления третьего регистра памяти, соединенного другими входами с выходами реверсивного соответствующими счетчика.