Статистический анализатор Советский патент 1982 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для анализа экстремальных значени случайных процессов,-в частности при исследовании процессов нагружения металлоконструкций и механизмов в машиностроении, когда необходимо знать не только распределение максимумов и минимумов нагрузки, но и распределение экстремальных пар максимум-минимум (максимум и последовав ший за ним минимум). Известен статистический анализатор, содержащий сравнивающее устройство, реверсивный счетчик, преобразователь код-аналог, две группы схем совпадения, две группы линий задержки, ждущие мультивибраторы, канальные схемы совпадения, счетно-индикаторные приборы II . Данное устройство позволяет получать распределение максимумов и мини мумов, однако, оно не строит распределение экстремальных пар максимумминимум. Кроме того, к недостаткам данного устройства можно отнести его сложность и низкое быстродействие. Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство для получения полусумм и полуразностей экстремальных значений случайного процесса, которое содержит пороговые устройства, дифференцирующие усилители, два элемен-. та ИЛИ, две линии задержки, управляющий триггер, две группы канальных элементов И, группу межканальных элементов И/1И, группу триггеров, элемент ИЛИ, дешифратор, блок счетчиков. Устройство позволяет получить распределение экстремальных пар максимумминимум t2 . Однако устройство отличается сложностью, низкими надежностью и быстродействием. Цель изобретения - повышение надежности анализатора за счет упрощения устройства и повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в статистический анализатор содержащий группу параллельно подклю ченных ко входу анализатора элементов сравнения, выход каждого из которых соединен со входом двух формирователей импульсов, выходы нечетных формирователей импульсов подключены ..соответственно ко входам первого элемента ИЛИ, а выходы четных форми,рователей импульсов - ко входам второго элемента ИЛИ, выход первого эле К:ента ИЛИ соединен со входом первого элемента задержки, а выход второго элемента ИЛИ - со входом второго эле мента задержки, дешифратор, выходы к торого подключены соответственно ко входам блока счетчиков, и триггер, введены регистр и реверсивный сметчи причем вход суммирования реверсивног счетчика подключен к выходу первого элемента задержки, а вход вычитания к выходу второго элемента задержки, выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с входами первой группы дешифратора и информационными входами регистра, выходы которого подключены соответственно к входам второй группы дешифратора, входы три гера соединены с выходами элементов ИЛИ, первый выход триггера подключен ко входу управления перезаписью регистра, а второй выход триггера соединен с управляющим входом дешифратора. На чертеже приведена структурная электрическая схема статистического анализатора. Статистический анализатор содержит группу из элементов „сравнения (п - число уровней квантования) , группу из формирователей импульсов, два элемента ИЛИ 3«i триггер , два элемента задержки и Sfi, реверсивный сметчикб, регистр дешифратор 8, блок 9 счетчиков. Анализатор работает следующим :образом. ; Исследуемый процесс подается на первые входы элементов сравнения, на вторые входы которых подключены эталонные напряжения (на чертеже не показаны),соответствующие уровням квантования U -U, При изменении входногосигнала он пересекает уров ни квантования, в результате чего на выходах элементов сравнения появ ляются перепады напряжения (при увеличении сигнала - положительный, а при уменьшении - отрицательный). По положительным перепадам формируются импульсы нечетными формирователя-) а по отрицательным - четными формирователями 2л,..,2п. Таким образом, при увеличении входного сигнала поступают импульсы с нечетных формирователей, а при уменьшении - с четных. Поэтому при изменении входного сигнала элементами сравнения 1 и формирователями 2 вырабатыва-, ются импульсы двух последовательностей, первая из которых соответствует возрастанию сигналов, а вторая - убыванию, причем число импульсов в каждой последовательности равно числу : уровней, которые пересек сигнал. При наличии экстремума исследуемого процесса первую последовательность сменяет вторая(максимум) и наоборот (минимум), а первый импульс новой последовательности является признаком экстремума. При подсчитывании импульсов последовательностей таким образом, что импульсы первой - складываются, а импульсы второй - вычита-iются, получается двоич ный код номера текущего уровня, на котором в данный момент находится сигнал. Выходы нечетных формирователей 2 подключены на входы элемента ИЛИ 3, а выходы четных формирователей 2 - на входы элемента ИЛИ Зп При увеличении входного сигнала с выхода нечетных формирователей 2 2,„. через элемент) ИЛИ 3, поступают импульсы первой последовательности на нулевой вход триггера k и через элемент задержки 5/1 на вход суммирования реверсивного счетчика 6, а при уменьшении входного сигнала с выходов четных формирователей 2 п,. . . 2 i через элемент ИЛИ Зп поступают импульсы второй последовательности на единичный вход триггера и через элемент задержки 5ij на вход вычитания реверсивного счетчика 6. При этом в реверсивном счетчике 6 формируется код номера текущего уровня. Триггер k перед началом работы устанавливается в нулевое состояние, нули, записываются также в реверсивный счетчик 6 и регистр 7. Первый импульс каждой последовательности, который является признаком экстремума, поступает на соответствующий вход три1 5 гера Ц и изменяет его состояние на противоположное. При этом с соответствующего импульсного выхода триггера Ц будет поступать импульс. Все последующие импульсы данной последо вательности состояние триггера k не изменяют. При увеличении входного сигнала импульсы первой последовательности поступают через элемент задержки, на вход суммирования ревер сивного счетчика 6. Первый импульс этой.последовательности, поступая на нулевой вход триггера 4, не изменяет его состояния, так как триггер k перед началом работы установлен в нулевое состояние. При уменьше нии сигнала {максимум на i-ом уровне так как на вход суммирования реверсивного счетчика поступило i импульсов первой последовательности, которые сложились в реверсивном счетчике начинают поступать импульсы второй последовательности. Первый импульс этой последовательности, который является признаком максимума, устанавливает триггер k в единичное состояние. С единичного выхода триггера поступает импульс на управляющий вхо регистра 7, который разрешает перезапись в регистр 7 с реверсивного счетчика 6 кода номера i-ro уровня (код уровня - двоичный код числа i), на котором произошел максимум, через время Т первый импульс второй последовательности поступит на вход вычитания реверсивного счетчика 6. Элемент Sii задержки обеспечива задержку поступления первого импульса второй последовательности на вход вычитания реверсивного счетчика б на время, необходимое для перезаписи кода номера уровня ( на котором прои зошел максимум), полученного в ревер сивном счетчике 6 после суммирования импульсов первой последовательности, с реверсивного счетчика 6 в регистр 7. При последующем увеличении сигнала (минимум на j-ом уровне, , где m - число импульсов второй последовательности, поступивших на вход вычитания реверсивного счетчика 6) начинают поступать импул сы первой последовательности. Первый импульс этой последовательности, который является признаком минимума, устанавливает триггер k в нулевое состояние. С импульсного выхода триггера 4 поступает импульс на управляющий вход дешифратора 8. Этот импульс записывается в соответствующий счетчик блока 9 счетчиков по ходу, который подается на соответствующие входы дешифратора 8 с реверсивного счетчика 6 (в котором в данный момент хранится J- код номера уровня, на котором произошел минимум) и регистра 7. В этом счетчике хранится информация о числе зарегистрированных экстремальных пар максимум-минимум с максимумом на I-ом уровне и минимумом на j-ом уровне. Через время ,первый импульс первой последовательности поступает на вход суммирования реверсивного счетчика 6k Элемент 5 задержки обеспечивает задержку поступления первого импульса первой последовательности на вход реверсивного счетчика 6 на время, необходимое для записи импульса с выхода триггера в соответствующий счетчик блока 9 счетчиков. В блоке 9 счетчиков содержится п счетчиkoB по числу уровней квантования, число счетчиков внутри групп равно номеру уровня, к которому относится данная группа. В К-ом счетчике данной группы хранится информация о количестве зарегистрированных экстремальных пар с максимумом на данном уровне и минимумом на К-ом уровне. Например, в счетчике группы хранится информация о количестве экстремальных пар с максимумом на 7-ом уровне и минимумом на уров-1 не. При суммировании содержимого всеХ счетчиков отдельно по группам получавется распределение максимумов случайного процесса по уровням. Сумма содержимого всех счетчиков дает общее число зарегистрированных экстремумов. Таким образом, в результате работы статистического, анализатора будет получена информация о распределении отдельно максимумов, минимумов и экстремальных пар исследуемого случайного процесса. Использование изобретения позвояет упростить статистический аналиатор и в результате этого повысить го надежность. Кроме того, анализаор имеет большее быстродействие по равнению с известным, так как проесс преобразования идет с частотой сследуемого процесса и быстродейстие анализатора определяется только ыстродействием элемента сравнения реверсивного счетчика. Формула изобретения Статистический анализатор, содержа щий группу подключенных ко входу анализатора элементов сравнения, выход каждого из которых соединен со входом двух формирователей импульсов выходы нечетных формирователей импульсов подключены соответственно ко входам первого элемента ИЛИ, а выходы четных формирователей импульсов ко входам второго элемета ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен со входом первого элемента задержки, а выход второго элемента ИЛИ - со входом второго элемента задержки, дешифратор, выходы которого подключены соответственно ко входам блока счетчиков, и триггер, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности анализатора за счет упрощения и повышения быстродействия он содержит регистр и реверсивный счетчик, причем вход суммирования реверсивного счетчика подключен к 89 8 выходу первого элемента задержки, а вход вычитания - к выходу второго элемента задержки, выходы реверсивного счетчика соединены соответственно с входами первой группы дешифратора и информационными входами регистра, выходы которого подключены соответственно к входам второй группы дешифратора, входы триггера соединены с выходами элементов ИЛИ, первый выход триггера подключен ко входу управления перезаписью регистра, а второй выход триггера соединен с управляющим входом дешифратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское сбитедельство СССР № , кл. G Об G 7/52, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР If 332А72, кл. G Об G 7/52, 1972 .(прототип).