Адаптивный временной дискретизатор Советский патент 1980 года по МПК G06G7/02 

На чертеже представлена блок-схема адаптивного временного .дискретизатора.

Адаптивный дискретизатор содержит блок 1 выборки, первый выход которого служит выходом дискретизатора, а первый вход соедипен с первым входом днскретизатора. Первый вход днскретизатора подключен к первому входу блока 2 памяти, второй вход которого, а также второй вход блока 1 выборки соединены с первым выходом блока 3 сравнения, а выход - с первым входом измерительного элемента 4. Второй вход элемента 4 подключен к выходу блока 5 управления, вход которого соединен с первым выходом блока 3 сравнения. Вход блока 3 подключен к выходу измерительного элемента 4, а второй выход - к первому входу элемента И 6. Второй вход элемента 6 соединен с первым входом дискретизатора, а выход - с входом блока 7 вычисления первой производной. Выход блока 7 подключен к первым входам ЗУ 8 и порогового элемента 9. Второй вход ЗУ соединен с первым выходом порогового элемента, а выход - с первым входом блока 10 деления, второй вход которого подключен к выходу первого блока 11 вычитания. Первый вход блока 11 соединен со вторым выходом блока 1 выборки, а второй вход - со вторым входом дискретизатора. Выход блока 10 деяенитгИОфДибчен к первому входу втоporcgg63|DK 1 вычитания, второй вход котор.ого подаяючен к третьему входу дискреTHseTfflf).-. в|м;(;о,уЩ)единен со вторым входбм порогбвого элеиента 9. Второй выход nopofoBOro элемента подключен к входу блока 13 индикации.

Принцип работы дискретизатора состоит в следующем. Степень опасности h может быть определена по формуле

h Z-Q,(1)

где время на ликвидацию опасной ситуации, предусмотренное нормативами;

9 - прогнозируемое время до возникновения опасной ситуации. Время может быть оценено с помо1цью следующего выражения:

о Z (г)ц/fj,

(о;

где у ;доп- допустимый уровень анализируемого СП (0) превыщение которого может привести к опасной ситуации;

X{t)if - начальное значение СП, соответствующее началу момента его изменения по линейному закону (равенству нулю его первой производной по времени); (Он - первая производная- СП X(t)no времени при значении X(t)s (угол наклона касательной к оси абсцисс в этой точке).

Если после вычисления по формуле (1) будет иметь место неравенство

,(3)

то имеет место устранимая опасная ситуация (нормативное время ее устранения Z меньше или равно прогнозируемому времени до ее возникновения). Когда имеет место неравенство

,(4)

то можно ожидать неустранимую опасную ситуацию. Функциональное назначение блоков в

адаптивном временном дискретизаторе следующее. Элемент И осуществляет пропускание текущего значения анализируемого СП в начале линейного участка его изменения на блок вычисления первой производной, который оценивает первую производную этого СП. ЗУ служит для запоминания и выдачи значений первой производной анализируемого СП. С помощью порогового элемента осуществляется сравнение

этих значений производной, а также величины h с нулем. Блок деления необходим для вычисления времени 6 в соответствии с формулой (2). Первый блок вычитания необходим для оценки числителя формулы

(2). Второй блок вычитания определяет степень опасности h в соответствии с формулой (1). Блок индикации осуществляет наглядное отображение результатов сравнения с нулем величины h.

Адаптивный временной дискретизатор работает следующим образом.

Входной сигнал в виде анализируемого СП проходит в блок 2 памяти и запоминается как значение СП (0), которое вычитается из последующих значений процесса X(t), т. е. с выхода блока 2 сигнал f(t) X(t)-Х(0) будет поступать на вход измерительного элемента 4 и, если СП имеет линейный характер изменения (первая производная (/) const, а вторая равна нулю), то напряжение на выходе измерительного элемента равно нулю. Если же СП имеет тенденцию изменения, отличную от прямой линии, то отличное от нуля напряжение с выхода элемента 4 поступает на вход блока 3 сравнения. При сравнении этого напряжения с допустимой величиной, которая определяется, исходя из допустимой погрешности аппроксимации, с выхода

блока 3 сравнения поступает сигнал на блок 1 выборки и на сброс в нуль блока 2 памяти. С выхода блока 1 считанное значение СП в дискретной форме поступает на выход дискретизатора, с которого снимаются дискретные значения преобразованного входного СП. В этот момент в блоке 2 памяти запоминается новое значение СП, а с выхода блока 5 управления па второй вход измерительного элемента 4 поступает управляющий сигнал, в соответствии с которым

перестраивается измерительный элемент и подготавливается к очередному циклу измерения погрешности линейной аннрокснмации. Если погрешность линейной аппроксимации близка к нулю, что свидетельствует о линейном законе изменения анализируемого СП, то в работе будут участвовать вновь введенные блоки. В этом случае блок 3 сравнения открывает элемент И 6, через который с входа I дискретизатора ностунают на вход блока 7 вычисления первой производной значения анализируемого СП. В блоке 7 определяется величина первой производной X(t)i в начальной точке линейного участка СП (тангенса угла его наклона к оси времени). Эта величина подается на нервые входы ЗУ 8 и норогового элемента 9. В пороговом элементе она сравнивается с нулем и если (/)н О (имеет место возрастающий участок СП), то с него подается на второй вход ЗУ 8 сигнал, по которому значение (Он засылается на первый вход блока 10 деления. Когда -( (СП имеет тенденцию к снижению), нороговый элемент 9 подает на ЗУ 8 сигнал, приводящий к невыдаче на блок 10 значения X(t)n, так как определение нрогнозируемого времени в до превышения некоторого допустимого уровня доп в этом случае не имеет смысла. С входа II устройства на второй вход первого блока 11 вычитания подается значение уровня дош а на первый вход блока 11 засылается со второго выхода блока 1 выборки по команде с блока 3 сравнения величина СП (/)и, соответствующая началу Линейного участка. В блоке 11 оценивается величина Хдоп - - -(ОII числителя формулы (2), которая нодается на второй вход блока 10 деления. Блок 10 вычисляет значение прогнозируемого времени 0 до наступления опасной ситуации в соответствии с формулой (2). Это значение ноступает на первый вход второго блока 12 вычитания, на второй вход которого с входа III дискретизатора подается величина времени Z на ликвидацию онасной ситуации, предусмотренного нормативами. В блоке 12 определяется значение степени опасности h в соответствии с формулой (1), которая засылается на второй вход порогового элемента 9, где осуществляется проверка выполнения неравенства (3) или (4). Если /г О, то с порогового элемента на блок 13 индикации подается сигнал, приводящий к появлению транспаранта «Устранимая опасная ситуация. Когда окажется, что Л О, по команде с порогового элемента 9 на блоке 13 появляется транспарант «Неустранимая опасная ситуация. Это свидетельствует о необходимости принятия соответствующих мер безопасности. Как только погрешность линейной аппроксимации. Снимаемая с измерительного элемента 4, окажется больше допустимой и блок 3 сравнения дает команду на фиксацию текущего

значения анализируемого СП, работа дискретизатора в режиме линейного прогноза времени до появления опасной ситуации (пересечения допустимого уровня доп) заканчивается. Таким образом, предлагаемое устройство работает в том случае, когда прототип не позволяет определить величину анализируемого СП.

Положительный эффект изобретения заключается в том, что адаптивный временной дискретизатор номимо сжатия исходной информации о СП (адаптивной дискретизации) позволяет оценивать прогнозируемое значение показателя опасности в случае, когда прототип не дает возможности судить о том, какова опасность достижения анализируемым СП допустимого уровня. Это позволяет заранее избежать последствий непредвиденной опасной ситуации, предусмотреть соответствующие меры безопасности и тем самым предотвратить срыв выполнения задания.

Экономический эффект от внедрения изобретения в народном хозяйстве равен сумме средств, сэкономленных на автоматизации определения прогнозируемого значения показателя опасности и стоимости предотвращенного ущерба, который мог быть вызван непредвиденным невыполнением задания.

Формула изобретения

Адаптивный временной дискретизатор по авт. св. № 394800, отлипающийся тем, что, с целью расщирения области применения дискретизатора, в него введены блок индикации, пороговый элемент, первый блок вычитания, блок деления, второй блок вычитания, запоминающее устройство, блок вычисления первой производной и элемент И, нервый вход которого подключен ко второму выходу блока сравнения, второй вход - к первому входу дискретизатора, а выход - к входу блока вычисления первой производной, выход которого соединен с первыми входами порогового элемента и запоминающего устройства, второй вход которого подключен к первому выходу порогового элемента, а выход - к первому входу блока деления, второй вход которого соединен с выходом первого блока вычитания, первый вход которого подключен ко второму выходу блока выборки, а второй вход - ко второму входу дискретизатора, первый вход второго блока вычитания соединен с выходом блока деления, второй вход - с третьим входом дискретизатора, а выход - со вторым входом порогового элемента, второй выход которого подключен к входу блока индикации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 394800, кл. G 06G 7/02, 1971 (прототип).