Многоканальное цифровое сглаживающее устройство Советский патент 1979 года по МПК G06F17/17 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в измерительной технике в качестве цифрового рекурсивного фильтра низких частот, а также для сглаживания и центЕврО вания случайных процессов.

Известно цифровое сглгикиваювдее устройство, содержащее нгжаплнваюащй суьпч&тор и регистр, реализуюцие цифровой алгоритм оператора экспоненциального сглаживания с помсяцью операции, эквивалентной утечкев аналоговых интеграторах Ц. Однако такое устройство имеет довольно низкую эффективность сглаживания.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является многоканальное цифровое сглаживающее устройство, содержащее формирователь тактов, выполненный в виде группы последовательно соединенных элементов задержки, а в каждом канале элемент задержки и параллельный накапливающий сумматор, имеющий в каждом разряде узел сдвига вправо причем вход первого и выход последнего элементов задержки формирювателя тактов являются соответствен но входом и выходом устройства, группа разрядных входов параллельного накапливакяцего сумматора первого кангша является группой входов устройства, а первая и вторая группы разрядных выходов параллельного накапливающего сумматора последнего канала являются соответ0ственно первой и второй группами выходов устройства (2).

Недостатками этого устройства являются сложность кс 1мутации узлов, незначительное бькгтродействие, невысокая эффективность.

Цель изобретения - упрощение устройства, повышение быстродействия и эффективности сглаживания.

Поставленная цель достигается

О тем, что первая и вторая группы разрядных входов параллельного накапливающего сумматора канала соединены соответственно с первой и второй группами разрядных выходов

5 параллельного накапливающего сумматора предьщущего канала, вход каждого элемента задержки формирователя тактов соединен с первым тактовым входом параллельного накапливающего сумматора соответству0ющего канала и через элемент задерж ки этого канала - -со вторым тактовым входом параллельного накаплйвающего сумматора этого же канала. На фиг. 1 представлена структур ная схема предлахаемого устройства; на фиг. 2 - графики дискретной весо вой функции устройства; на фиг. 3 временные диаграммы исходного и сгла женного прцессов. Многоканальное цифровое сглаживающее устройство содержит формирователь тактов 1 с элементами задержки каналы 3, каждый из которых содержит параллельный накапливающий сумматор 4 и элемент задержки 5. Устройство содержит также вход 6, группу вхо-. дов 7, первук 8 и вторую 9 группы вькодов, выход 10. Нумерация каналов снизу вверх. Первая группа выходов - для целой части выходной дискреты сглаженного процесса, вторая группа - для дробной части. На фиг. 2 приняты следующие обоз начения: -hfyji - дискретная весовая функция, т число каналов. На фиг. 3 приняты следующие обоз начения; )- входная функция ис ходного процесса, Ym (Т) - выходная функция сглаженного процесса. Устройство работает следующим об разом. Работа устройства основана на ди ретном алгоритме оператора зкспоненциапьного сглаживания, описываемом следунщим соотношением в мат ричной форме. Ytni fJ bmrXt-l ) где входная текущая дискрета исходного процесса, причем у о . л t-imaKt С- Yme - выходная текущая дискрета сглаженного процесса, bmi дискретная весовая функци устройства, tM - число каналов, гп 1,/ч . Для гп 1 дискретная весовая функция hu i(--K)а для , М дискретная весовая функция 1;| , . Ji-tm.) (Я,,, (3) где j - номер канала - 1,т, ck- параметр сглаживания, сА с На фиг. 2 представлены графики весовых коэффициентов устройства. ассчитанных по формулам (2) и (3) ля -rri: 1-6 и 10 . Определение выходной текущей дискеты сглаженного процесса в устройсте производится за цикл, состоящий з трех тактов. В первом такте тактирующий сигал, поступающий на первый тактоый вход сумматора 4 канала 3 с форирователя тактов 1, производит слоение входной дискреты с содержимым умматора 4 этого канала. Во втором такте тактируюнщй сигал, задержанный элементом задержки 5 на время, равное или больше времени сложения и окончания переходных процессов, поступает на второй тактовый вход сумматора 4 сдвигает полученную во первом такте сумму вправо Hat один разряд, т.е. производит операцию усреднения. В третьем такте этот же тактирующий сигнал, задержанный элементом задержки 2 формирователя тактов 1 на время, равное времени вьтолнения операций в первых двух тактах, поступает на первый тактовьгй вход сумматора 4 следующего канала 3 и производит операцию аналогичную операции в первом такте, с той лишь разницей, что входной текущей дискретой для этого канала служит выходная дискрета предыдущего канала. На этом цикл работы устройства Заканчивается и с приходом очередного тактирующего сигнала иа вход 6 формирователя тактов 1 начинается следующий цикл. Таким образом, один цикл, осуществляемый одновременно во всех каналах устройства, состоит из двух операций сложения и одной операции сдвига вправо на один разряд, что на одну операцию сложения меныле по сравнению с известным устройством. Вьадача результатов с последнего канала 3 может производиться тактирующим сигнале с выхода 10 формирователя тактов 1 или внешним сигналом. В последнем случае первый сигнал можно использовать как сигнал готовности для съема информации с устройства (например в ЭВМ). Для повышения точности вычисления необходимо увеличить разрядность сумматора 4 в сторону младших дополнительных разрядов. Последовательное поразрядное соединение накапливающих сумматоров каналов в сочетании с приведенной коммутацией входов каждого с соответствующими выходами формирювателя тактов позволяет резко повысить эффективность сглаживания, существенно упростить схему и повысить быстродействие устройства на один такт по сравнению с HSBecTHHNt уст ройством. Как видно из фиг. 2 увеличение количества каналов в устройстве дет к повыиению эффективности сгл живания, т. е. к запоминанию бол iuoro количества прошлых значений текущих дискрет исходного процесса с соответствующими весами, причем это увеличение не сопровождается снижением быстродействия устройств На фиг. 3 представлены временны диаграм / ы для случая оборотов ( m СИЛОВОЙ установки, полученные при моделировании работы пятиканально го цифрового сглаживающего устройс ТВ а. Формула изобретения Многоканальное цифровое сглаживакедее устройство, содержащее формирователь тактов, выполненный в виде группы последовательно соединеняь5х элементов задержки; а в каждом канале - элемент задержки и параллельный накапливающий сумматор, имеюгций в каждом разряде узел сдвига вправо, причем вход первого и выход последнего элементов задержки формирователя тактов являются соответственно входом и выходом уст ройства, группа разрядных входов па 46 раллельного накапливающего сумматора первого канала является группой входов устройства, а первая и вторая группы разрядных выходов параллельного накапливающего сумматора последнего канала являются соответственно первой и второй группами выходов устройства, отличаюЧ е е с я. тем, что, с целью упрощения устройства, повышения быстродействия и эффективности сглаживания, первая и вторая группы разрядных входов параллельного накапливающего сумматора канала соединены соответственно с первой и второй группами разрядных выходов параллельного накапливающего сулвиатора предыдущего канала, вход каждого элемента задержки формирователя тактов соединен с первым тактовым входом параллельного накапливающего сумматора соответствующего ; анала и через элемент задержки этого канала со вторым тaктoвы входом параллельного накапливакяцего суматора этого же. канала. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 356644, кл. G 06 Р 7/38, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР 377785, кл. G 06 F 15/32, 1970.

W

Фие.1

ie - -X- )-

, 3 4 5 6 7 f

V5i

Лг -j Л. Л

.

/ Mvi:::

V- - V

rVX/hr /Vм vЛvn

ПЛ/ АК. 4Ajftiy4-iJ x,,

f° « /J «TffTTTT

9%«г

ЯГ

7

re if 5 i5r