Анализатор функций распределения экстремумов Советский патент 1980 года по МПК G06F17/18 

(54) АНАЛИЗАТОР ФУНКЦИЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСТРЕМУМОВ Изобретение относится к специапизированным средствам вычислительной техники, может быть использовано в системах экстремального регулирования при исследованиях механических объектов на прочность и долговечность. Известен анализатор Т , содержащий преобразователь напр5гжение - число импульсов, двоичный счетчик, линию задерж ки, ключи переписи кода, запоминающий регистр, преобразователь код-аналог, дифференцирующий блок, триггер, дешифратор, канальные схемы И, регистратор позволяет анализировать мгновенные и экстремальные значения случайных про пессов., Известен также анализатор функций распределения экстремумов . содерж щий синхронизатор, первый выход которого подключен к первому входу аналогоцифрового преобразователя, второй вход которого соединен с выходом формирователи входных сигналов, вход которого является входом анализатора, выход анаЛОГО-цифрового преобразователя подключен к первьтм входам первого регистра и блока сравнения кодов, второй вход которого объединен с первым входом второго регистра и соединен с выходом первого регистра, выход второго регистра подключен к первому входу многоканального регистратора,выход которого соединен с входом синхронизатора, второй третий и четвфтый выходы которого подключены соответственно ко вторым входам второго; и первого регистров и к третьему входу блока сравнения кодов. Недостаток известных анализаторов заключается в том, что в ряде случаев они регистрируют ложные экстремумы, что является источником дополнительной погрешности. Ложная информация об обнаружении экстремума появляется в том. случае, если исследуемый сигнал попадает в зону нечувствительности компаратора аналого-цифрового преобразователя, т.е. на границу между двумя дифференциатшйыми коридорами. При этом АЦП може выдавать код, относящийся то К Одному, то к другому коридору. Целью изобретения является повышение точности анализатора. С этой целью в анализатор функций распределения экстремумов введены триггер знака производной, коммутатор и два блока определения экстремумов, при этом пятый выход синхронизатора подключен к первым входам блоков определения экстремумов, вторые и третие входы которых соединены соответственно с единичным и нулевым выходами тригге ра знака производной, единичный и нулевой входы которого подкшочены соответ ственнб к первому и второму выходам . сложение и вычитание блока сравнения кодов, выходы блоков определения экстре мумов соединены с соответствующими входа ли коммутатора, выход которого подключен ко второму входу многоканаль ного регистратора, каждый блок определения экстремумов содержит два форми рователя, элемент И, триггер, элемент ИЛИ и счетчик, при этом первый вход элемента И является первым входом бло отфеделе шя экстремумов, элемента И Подключен к счетному входу счётчика, вход установки в нуль которог рбъединён с входом установки в нуль триггера и соединён с выходом элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом счетчика и является выходом блока определения экстремумов , второй вход элемента И подключен к единичному выходу триггера, единичный вход которого соединен с выходом первого формирователя, вход кбТбрьго является вторым входом блока-определения экстремумов, второй вход элемента ИЛИ подключен к выходу второго формирователя, вход KOTxjporo является третьим входом блока определения экстремумов. На фиг, 1 изображен предлагаемый ,анализатор; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы. ....-- - .:::-;. . ;: :. Анализатор содержит формирователь входных сигналов, аналого-цифровой пре образователь 2, блок 3 сравнения кодов, регистр 4, счетчик 5, вторые формирователи 6, триггеры 7, триггер 8 знака производной, синхронизатор 9, пер вый и второй блоки 1О - 11 определе Гой экстремумов, И 12, регвизтр 13, коммутатор 14, многоканаль ный ретистратор 15, элементы ИЛИ 16 первые формирователи 17. Выход формирователя I входных сигналов, входом подключенного к источнику исследуемого сигнала, через аналогоцифровой преобразователь 2, регистры 4, 13 соединен с многоканальным регистратором 15. Выходы блока 3 сравнения кодов, соединенного входами с кодовыми выходами аналого-цифрового преобразователя и первогю регистра 4, подключены через триггер знака производной 8, формирователи импульсов 6, 17 и элементы ИЛИ 16 к входам триггеров 7, Выходы элементов И 12, одними входами подключенных к триггерам 7, а вторыми к синхронизатору 9, соединены со счетными входами счетчиков 5, установочные входы которых через элементы ИЛИ 16 подключены к выходам счетчиков 5, которые через коммутатор соединены с многоканальным регистратором 15. Синхронизатор подключен к аналого-цифровому преобразователю 2, регистрам 4, 13, блоку сравнения кодов 3 и многоканальному регистратору 15. Анализатор работает следующим образом. Напряжение исследуемого процесса и ( i ), нормализованное в формиров атейе входных сигналов с частотой выборки преобразуется аналогчэ-цифровым преобразователем 2 в параллельный код. На блок 3 сравнения кодов,с. аналого-цифрового преобразователя поступает код текущего значения следуемого сигнала, а с регистра 4 значение, измеренное в предыдущем такте. В случае, если текущее значение больше предыдущего, то блок сравнения кодов выдает управляющий сигнал по шине +, а есяи меньше, по шине -. В исходном состоянии счетчики S обнулены, а триггеры 7 находятся в нулевом состоянии. Рассмотрим процесс выделения моментов появления максимумов. При монотонном возрастании входного напряжения блок сравнения кодов будет вЬ1давать сигнал по шине + до момента времени i . (фиг.. 2), а следовательно, триггер 8 будет находиться в единичком состоянии. В момент t изменяется знак первой производной входного напряжения (фиг. 2), следовательно, текущее значение кода аналого-цифрового преобразователя 2 становится меньше, чём предыдущее, хранящееся в регистре 4, поэтому на выходе блока 3 появляется сигнал на шине триггер 8 переходит в нулевое состояние. В этот же мометгг запускается формирователь 17 блока 1О, импульсом которого триггер 7 этого же блоха устанавливается в единичное состояние. Управляющий по тенциал с выхода триггера 7 разрешает прохождение тактовых импульсов с синхронизатора 9 через элемент И 12 на счетчик 5, коэффициент пересчета которого равен трем. Если счетчик 5 зафиксирует три импульса до момента сле дующего изменения знака первой производной входного напряжения, то импульс переполнения будет являться признаком появления максимума, истинное значени которого на два такта раньШе бвгло .записано в регистр 13. Этот же импульс, пройдя через коммутатор 14, переписывает максимаяьнЬе значение в многоканальный регистратор 15, а через элемент ИЛИ 16 устанавл1шает триггер 7 в нулевое состояние. Таким образом, триггер 7, элемент И 12 к счетчик . 5 . формируют строб, длительность которого равна трем периодам дискретизации и в течение которого запрещается запись каких-либо значений в многоканальный регистратор 15, т.е. решение о наличщ экстремума принимается по истечении трех j aKTOB от момента его действительного появления. Аналогично осуществляется выделени ш пульсов минимумов триггером 7, элементом И 12, счетчиков. 5, второго, бло .ка 11 определения количества экстремумов. В случае попадания исследуемого процесса в зону нечувствительности ком паратора аналого-ш фрового преобразователя, т.е. на границу двух Д2-1фференциальных коридоров ,(ФИГ-. 2), (интервал времени ( 4 аналого-цифровой преобразователь может выдавать значения то к одному, то к другому каналу. В момент i t блок 3 выдает сигнал по шине -, в результате чего срабатывшот триггеры 8, 7, элемент И 12 и счетчик 5 начинает счет, но уже через два такта произойдет смена знака на блока 3. Срабатывает .триггер 8 и сигна с его выхода через формирователь 6 и элемент ИЛИ 16 установит триггер 7 и счетчик 5 в нулевое состояние. При этом импульс, характеризующий момент ложного экстремума, не выделяется, так как счетчик за время двух тактов не пеоеполняется.. Выделенные экстремальные значения i, сортируются и накапливаются в многока- i нальном регистраторе. После того, как в нем будет зафиксировано число экстре- MVMOB, равное заданному объему статистики , синхронизатор выключается и анализ на этом заканчиваетс я. В результате в многоканальном регистраторе накапливается информация о плотности распределения максимумов или мтшмумов или тех и других вместе (определяется коммутатором 14).. Таким образом, анализатор позволяет измерять плотности распределения экстремальных значений случайного процесса, исключая при этом дополнительную погрешность от выделения ложных экстремумов. Формула изобретения 1, Анализатор функций распределения экстремумов, содержащий синхронизатор, первый выход которого подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с выходом формирователя входных сш налов, вход которого является входом анализатора, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первым входам первого регистра и блока сравнения кодов, второй вход которого объединен с первым входом второго регистра и соединен с выходом -первого регистра, выход второго регистра подключен к первому входу многоканального регистратора, выход которого соединен с входом синхронизатора, в горой, третий и четвертый выходы, которого подключеиьт соответственно ко вторым входам второ-, го и первого регистров и к третьему входу блока сравнения кодоа о т л и- чаюшийся тем, что, с целью : повышения точности, в него введены триггер знака производной, коммутатор и два блока определения экстремумов, при этом пятый выход синхронизатора подключек к первь1м входам блоков определения экстремумов, вторые и третие входы которых соединены соответственно с единичным и нулевым выходами триггера знака производной, единичный и нулевой входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока сравнения коДов, выходы блоков определения экстремумов соединены с соответствующими входами коммутатора, 7 выход которого подключен ко второму входу многоканального регистратора. , 2. Анализатор функций распределения экстремумов по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что каждый блок определения экстремумов содержит два формирователя, элемент И, триггер, элемент ИЛИ и счетчик, при этом первый вход элемента И является первым входом Ьлока определения экстремумов, выход элемента И подключен к счетному входу счетчика,вход установки в куль которого объединен с входом установки в нуль триггера и соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом счетчика и является выходом блока определения экстремумов, второй 5.8 вход элемента И подключен к единичному выходу триггера, единичный вход которого соединен с выходом первого формирователя вход которого является вторым входом блока определения экстремумов, второй вход элеметЕта ИЛ И подключен к выходу второго формирователя, вход которого является третьим входом блока определения экстремумов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 399868, кл. G 06 F 15/36, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР Mb 5О6869, кл. q бёР 15/36, 1976 (прототип).

9 г. /

и

Фиг- i