Устройство для дифференцирования монотонных функций Советский патент 1982 года по МПК G06G7/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЯ МОНОТОННЫХ

ФУНКЦИЙ

Изобретение относится к вычислитепь- ной технике и может быть применено в системах обработки неоднократно воспроизводимого сигнала. Известно устройство дпя дифференцирования, содержащее блок вычисления прирашеиий, блок сравнения модуля, усилитель, генератор импульсов управляемой частота, частотомер, индикатор знака и источник напряжения уставки., Устройство вьшолнено в виде системы, стабилизации величины разности между двумя дискретными значениями входного сигнала путем изменения частоты управ ляемого генератора. Частота следования импульсов .генератора пропорциональна аб солютной величине производной 111. Указанное устройство обладает недостатком, так как метод численного дифференцирования вносит известное противоречие: уменьшение шага аргумента усиливает влияние присутствующих случайных помех, а его увеличение снижает точность дифференцирования. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для дифференцирования, в котором производная определяется делением вели-чины приращения функции на величину интервала, на котором это приращение определяется 21. НедсютатЬкс известного устройства также заключается в наличии противоре- чия между требованиями точности дифференцирования и фильтрации помех. Цепь изобретения - повышение помехо устойчивости и увеличение точности дифференхшрования. Поставленная цель достигается тем, что устройство для дифференцирования монотонных ФУНКЦИЙ содержащее источник дифференцируемого сигнала и блок деления, содержит генератор линейно изменякяцегося напряжения, .сумматор, блок определения момента экстремума, блок ум« ноження, инвертор, блок памяти, формиро ватель импульсов, счетчик, цифроаналоговый преобразователь, блок сравнения и 391 кпюч, при этом выход источника дифферен цируемого сигнала соединен с первым входом, сумматора, выходы сумматора и генератора пинейно изменяющегося напряжения соединены с соответствующими входами блока умножения, выход которого подключен к входу блока определения момента экстремума, выход сумматора соединен с первым входом блока деления, выход которого через инвертор соединен с первым информационным входом блока памяти, выход блока определения момеита экстремума соединен с вторым входом блока деления, с вторым информациоиным входом блока памяти и с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом блока памяти, со счетным входом счетчика и через кпюч с запускающими входами источника цифференцвруемого сигнала и генератора линейно изменяющегося напряже ния,установочный вхоа счетчика соединен с шиной начального значения, выход счетчика соедин и с первым входом блока сравнения и через ш«|чрраналоговый преобразова тель вторым входом сумматора, второй юеод блока ср внеиия соединен с шиной задания конечного значения, а его выход - с управляющим входом ключа, выход блока памяти является выходом устройства. На чертеже представлена блок-схема предлагаемси о устройства. Устройство содержит источник 1 дифференцируемого сигнала, генератор 2 линейно изменяющегося напряжения, сумматор 3, Ш1фроаналоговь1й преобразователь 4, блок 5 умножения, блок 6 определения момента экстремума, блок 7 деления, инвертор 8, блок 9 памяти, формирователь 1О импульса 11, блок 12 сравнения, ключ 13. Позицией 14 обозначена шина задания начального значения, позиаией 15 - шина задания конечиого значения. Устройство реализует алгоритм вида

, Xiio)c

XttJcЧ

где XUI - дифференцируемая функция; to - точка экстремума фгункции; С - произвольная посто$тная. Изменяя .с и определяя соответствующие значения, to («ределяют значение произврцной по привеаенной зависимости.

Устройство работоспособно для функпив любого вида, кроме

Xit)-r--t.

Формула изобрете-ния

Устройство для дифференцирования мо- нотоншлх функций, содержащее источник дифференцируемого сигнала и блок деления, отли чающееся тем, что, С целью повышения помехоустойчивости и увеличения точности дифференцирования, оно содержит генератор линейно изменяющегося напряжения, сумматор, блок Ьпределения момента экстремума, блок умножения; инвертор, блок памяти, формирова1Дпя участка монотонности исходной функции легко узнать пределы изменения С из приведенной зависимости, задавая приближенные значения произвоаных на, концах участка монотонности. Устройство работает в режиме повторяющихся вычислений. После первого запуска источника 1 и генератора 2 (цепи ру чного пуска не показаны) оно работает автоматически. Диапазон изменения постоянной С , а вместе с ним и диапазон изменения аргумента задается установлением на шинах 14 и 15 начального и конечного значения содержимого счетчика 11. При следующем каждом запуске устройствадополнительное смещение исследуемого сигнала обеспечивается за счет увеличения на единицу содержимого счетчика 11 и соответствующего увеличения выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 4. в блоке 5 умножения вырабатывается вспомогательная функция :s (t , момент экстремума которой фиксируется в блоке 6. Частное от деления смещенного сигнала X U) С на время достижения экстремума после инвертирования поступает в блок 9 памяти, где и фиксируется по команде, вырабатываемой формирователем iO. Одновременно блок 9 памяти фиксирует и соответствующее значение аргумента. Одновременно импупьс формирователя 10 через ключ 13 обеспечи:вает следующий запуск устройства. При достижении в счетчике 11 конечного значения срабатывает блок 12 сравнения и блокирует цепь дальнейшего запуска, размыкая ключ. 13. Технико экономический эффект от использования изобретения определяется повышением качества дифференцирования для случаев, когда имеется возможность неоднократного воспроизведения исследуемой фикции. 591 тень импульсов, счетчик, цифроанапого вый преобразователь, блок сравнения и ключ, при этом выход источника дифференцируемого сигнала соединен с первым входом сумматора, выходы сумматора и генератора линейно изменяющегося напряжения соединены с соответствующими вхо дами блока умножения, выход которого подключен к входу блока определения момента экстремума, выход сумматора соединен с первым входом блока деления, вы ход которого через инвертор соединен с первым информационным входом блока памяти, блока опредепе Ния момента экстремума соединен с вторым входом блока деления, с вторым информационным входом блока памяти и с входом формирователя имЛульсов, выход которого соединен с управляющим входом: блока памя ти, ф счетным входом счетчика и через 1 ключ с запускающими входами источника дифференцируемого сигнала и генератора линейно изменяющегося напряжения, установочный вход счетчика соединен с шиной начального значения, выход счетчика соединен с первым входом блока сравнения и через цифроаналоговый преобразователь с вторым входом сумматора, второй вход блока сравнения соединен с щиной задания конечного значения, а его выходс управляющим входом ключа, выход блока памяти является выходом устройства. i t Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1,Авторское свидетельство ССХЗР № 442484. кл. Q Об Q 7/18, 1975. 2.Вояков-Власюк О. Б. Экспериментальные методы в автоматике. Машиностроение, 1969, с. 349 (прототип).