Устройство для определения границы области работоспособности технических объектов Советский патент 1983 года по МПК G06F11/24 G07C11/00 

уставок соединен с вычитающим входдом первого реверсивного счетчика и с входом установки в исходное состояние второго реверсивного счетчика, первый и второй выходы блока оперативной памяти соединены соответстве но с первым и вторым входами логиче ского блока, третий и четвертый вых ды блока оператив Юй памяти соедине ны соответственно через первыП и вт рой элементы ИЛИ с первым и вторым входами блока переключений, четыре выхода которого соединены соответст венно с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, с первым и вторым входами блока вычислений отклонений параметров и с третьим входом блока памяти, выход которого соединен с входом счетчика и с входом установки в исходное состояние первого и второго реверсивных счетчиков четыре выхода блока вычислений откло нений параметров соединены соответст венно с суммирующими и вычитающими входами реверсивных счетчиков 21 . Е1едост-аток данного устройства заключается в наличии избыточной информации о границе области работоспо собности, требующей дополнительный объем памяти и снижающей эффектив-.. ность использования границы области работоспособности для широкого круга задач. Цель изобретения - сокращение требуемого объема памяти для фиксации информации о границе области работоспособности при неизменной точности ее определения путем исключени необходимости запоминания граничных точек сеточной области, отличающихся друг от друга только одной координатой . Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения границы области работоспособности технических объектов,, содержащее два элемента ИЛИ, счетчик, выход которого подключен к первым входам логического и регистрирующего блоков, два реверсивных счетчика, выходы которых соединены с первым и вторым входами блока памяти, третий вход которого соединен с первым выходом блока переключений, второй и третий выходы которого соединены с первым и вторым входами блока вычислений отклонения параметров, первый выход которого соединен с суммирующим входом первооэ реверсивного счетчика, второй выход - с вычитающим входом второго реверсивного счетчика, выход блока памяти соединен с первым входом блока переключений, с входом установки в исходное состояние первого реверсивного счетчика и с входом счетчика, выход второго реверсивного счетчика соединен с вход.-: блока уставок, введены блок ана.пиза координат точек и третий элемент ИЛИ, при этом ко входам первого элемента ИЛИ подключены выход блока уставок и третий выход блока вычислений отклонений параметров, четвертый выход которого и четвертый выход блока переключений соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход блока памяти и выход блока уставок соединены с соответствующими входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом установки в исходное состояние второго реверсивного счетчика, к суммирующему входу которого подключен выход второго элемента ИЛИ, выход первого элемента .ИЛИ соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, выход которого, выход второго реверсивного счетчика и два выхода логического блока соединены с соответствующими входами блока анализа координат точек, три выхода которого соединены с вторым, третьим и четвертым входами регистрирующего блока, первый и второй выходы логического блока соединены с третьим и четвертым входами блока переключений . Блок анализа координат точек содержит два элемента сравнения, два регистра памяти, генератор од51 ночного импульса, кольцевой трехразрядный регистр сдвига, три элемента И, четвертый элемент ИЛИ, причем выход первого элемента И подключен к первому входу первого элемента сравнения, к входу записи первого регистра памяти и к первому выходу блока, второй вход - к первому входу блока, первый, вход - к первому входу второго элемента И, входу установки кольцевого регистра сдвига, третьему входу блока и через генератор одиночного импульса к третьему входу четвертого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента И, второй вход - с выходом кольцевого регистра сдвига, а выходс вторым выходом блока и входами разрешения записи первого и второго регистров памяти, выходы которых через соответствующий первый и второй элементы сравнения соединены с входами третьего элемента И, второй вход блока соединен с входом кольцевого регистра сдвига, четвертый вход блока - с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента сравнения, с входом записи второго регистра памяти и третьим выходом блока, На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема устройства для определения границы области работоспособности; на фиг. 2 - схема блока анализа координат точек; на фиг. 3 - графическая иллюстрация

процесса поиска граничных точек области работоспособности способом контурного обхода; на фиг. 4 - алгоритм выбора отклонений параметров при поиске граничных точек области работоспособности,

Устройство для определения границы области работоспособности (,фиг.. 1J содержит реверсивные счетчики 1 и 2, счетчик 3, логический блок 4, регистрирующий блок 5, блок б памяти, блок 7 уставок, блок-8 переключений, блок 9 вычислений отклонений параметров, блок 1Q анализа координат точек, причем первый выход логического блока 4 подключен к первому входу блока 8 переключений и к третьему входу блока 10 анализа координат точек, второй выход - к второму входу блока 8 переключений и к четвертому входу блока 10 анализа координат точек. Первый выход блока 8 переключений через элемент ИЛИ 12 соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика 2. Второй и третий выходы блока 8 переключений подключены соответственно к первому и второму входам блока 9 вычислений отклонений параметров,а четвертый выход соединен с третьим входом блока 6 памяти. Четыре выхода 9 вычислений отклонений параметров подключены соответственно к суммирующему входу реверсивного счетчика 1, через элемент ИЛИ 11 - к вычитающему входу реверсивного счетчика 1, к вычитающему входу реверсивного счетчика 2 и через элемент ИЛИ 12 к суммирующему входу реверсивного счетчика 2, Выход реверсивного счетчика 1 подключен к первым входам блока 6 памяти, блока 10 анализа координат точек илогического блока 4, а выход реверсивного счетчика 2 - к вторым входам блока б памяти, блока 10 анализа координат точек, логического блока 4, а также к входу блока 7 уставок, выход которого через элементы ИЛИ 11 и 13 подключен соответственно к вычитающему входу реверсивного счетчика 1 и к входу установки в исходное состояние реверсивного счетчика 2. Выход блока б памяти подключен соответственно к третьему входу блока 8 переключений, к входу установки в исходное состояние реверсивного счетчика 1, к входу счетчика 3 и через элемент ИЛИ 13 к входу установки в исходное состояние, реверсивного счетчика 2. Выход счетчика 3 подключен к третье входу логического блока 4 и к четвертому входу регистрируетцего блока 5. Три выхода блока 10 анализа координат точек подключены соответственно к первым трем входам регистрирующего блока 5.

Блок 10 анализа координат точек (.фиг, 2) содержит два элемента 14 и

15 сравнения, регистры 16 и 17 памяти, генератор 18 одиночного импульса, кольцевой трехразрядный регистр 1 сдвига, элементы И 20 - 22, элемент ИЛИ 23, причем выход элемента И 20 подключен к первому входу элемента 14 сравнения и к входу записи регистра 16 памяти, а выход элемента И 21к первому в-ходу элемента 15 сравнения и к входу записи регистра 17 па0мяти. Выходы элементов 14 и 15 сравнения подключены соответственно к первому и второму входам элемента И 22, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 23. На первый вход элемента ИЛИ 23 подается сигнал

5 с выхода третьей ячейки кольцевого регистра 19 сдвига, а на третий входсигнал с генератора 18 одиночного импульса. Выход элемента ИЛИ 23 подключен к входам разрешения записи ре0гистров 16 и 17 памяти, выходы которых подключены соответственно к вторым входам элементов 14 и 15 сравнения. Выход реверсивного счетчика 1, являющийся первым входом блока 10,

5 подключен к первому входу элемента И 20, выход реверсивного счетчика 2, являющийся вторым входом блока 10, подключен к первому входу элемента И.21. Первый вход логического блока

0 4, являющийся третьим входом блока 10, подключен к входу кольцевого трехразрядного регистра 19 сдвига, второй выход логического блока 4, являющийся четвертым входом блока 10,

5 подключен к вторым входам элементов И 20 и 21, к входу установки в исходное состояние регистра 19 сдвига и к входу генератора 18 одиночного импульса. Соответствующими выходами

0 блока 10 анализа координат точек являются выходы элементов И 20 и 21, а также выход элемента ИЛИ 23.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в реверсив5ные счетчики 1 и 2 вводят числа, равные y zmin соответственно максимально возможное значение параметра х, принадлежащее его области определения x imin i lrnqxi

0 и минимально возможное значение параметра х, принадлежащее- области определения (X Содержимое счетчика 3 равно х. , т.е. ка кому-либо фиксированному значению па5раметра Xj, находящемуся в пределах Xj . Число состояний реверсивных счетчиков 1 и 2 устанавливается равным соответственно N-1 и N2. , В блок 7 уставок вводят число, равное

0 x fficiy т.е. число, равное максимально возможному значению параметра xj из его области определения.

В блоке 10 анализа координат точек в регистре 19 сдвига все ячейки

5 находятся в невозбужденном состоянии .

Вначале определяется первая точка, принадлежащая области работоспособности G - точка R. При этом выходные сигналы реверсивных счетчиков 1 и 2 подаются на соответствующие входы логического блока 4, блока 10 анализа координат точек и блока 6 памяти. Выходной сигнал реверсивного счетчика 2 подается на вход блока 7 уставок, а выходной сигнал счетчика 3 - на соответствующие входы регистрируемого блока 5 и логического блока 4.

Логический блок 4 предназначен для вычисления функции работоспособности Y У(х), где VCx)

Ч(х, х,и для

проверки условий работоспособности

(1)

V V

т1пл - Ч х; - г д

. Если при определенных значениях х условие 1) невыполняется/ то появляется сигнал на первом выходе логического блока 4, а если выполняется, то сигнал появляется на втором выходе, при этом поиск первой точки, принадлежащей области G, ведется по координате Xj от х «2tna7;C шагом axj . Если при х/, ,j xg X2min 3 ЗН отобрах ающая точка находится вне области работоспособности G (фиг,1), то на первом выходе логического блока 4 появляется сигнал, который подается на первый вход блока 8 переключений, сигнал с первого выхода которого через элемент ИЛИ 12 подается на суммирующий вход реверсивного счетчика 2, в котором записывается число Xj Xj+dx. Затем снова сигналы с выходов реверсивных счетчиков 1,и 2 и счетчика 3 подаются на соответствующие входы логического блока 4, который проверяет справедливость выполнения условия (1).

Если условие (,1) не выполняется, то по сигналу с первого выхода логического €лока 4 на суммирующий вход реверсивного счетчика 2 вновь подается сигнал, цикл определения точки повторяется.

При Xj x fnoi/. выходе блока 7 уставок появляется сигнал, который через элемент ИЛИ 13 подается на вхо установки в исходное состояние ревер сивного счетчика 2 и через элемент ИЛИ 11 на вычитающий вход реверсивного счетч1 а 1, в котором записывается число (xyjmpx Лх,а ) .

Если условие) (11 не выполняется то вновь на первом выходе логического блока 4 появляется сигнал, которы подается на суммирующий вход реверсивного счетчика 2. В счетчике 2 записывается число х,2 . 2 цикл определения точки R повторяется.

Если при очередном изменении параметров отображающая точка перейдет в область работоспособности (на фиг. 3 точка R), то появляется сигнал на втором выходе логического блока 4, который подается на четвертый вход блока анешиза координат точек, в котором данный сигнал устанавливает в исходное состояние регистр 19 сдвига, поступает на вторые входы элементов И 20 и 21 и на вход генератора 18 одиночного импульса, выходной сигнал которого через элемент ИЛИ 23 поступает на второй вход регистрирующего блока 5, давая команду на запись координат точки. Сигнал с второгр вб1Хода логического блока 4 поступает такж;е на второй вход блока 8 переключений, в результате чего появляются сигналы на его втором и четвертом выходах. Сигнал с четвертого выхода блока 8 переключений подается на третий вход блока б памяти. Блок 6 памяти предназначен для запоминания координат точки Rl x RiXjR и сравнения этих координат с текущими координатами отображающей точки хд (, Х2Д ) е G (Д 2,3 ,...). Если выполняется условие

4R

Чл

(2)

г

то блок б вырабатывает команду об окончании процесса поиска граничных точек. Если условие {2 ) не выполняется, то выходной сигнал блок памяти равен нулю. Выходной сигнал с второго выхода блока В переключений подается на первый вход блока вычислений отклонений параметров, который предназначен для выбора шагов изменения параметров Дх с определенным знаком на каждом этапе поиска граничных точек по алгоритму, приведенному на фиг. 4.

Первой точкой алгоритма является шаг (-Лх ) , т.е. при поиске граничных точек, параметр х принимает значение х - Лх,,, а параметр x,j х,р . Если точка с координатами (х - дх,, xgR ) находится в области G, то согласно алгоритму выбирается шаг (- лху), т.е. при следующем шаге поиска граничных точек отображающая точка имеет координаты (х - & X2R -лхг) и т.д. Если точка с координатами ( Х2)лежит вне области Q, то выбирается шаг 1+лх2), т.е. отображающей точке задаются координаты ( - л х 2R + dx) и проверяется условие (If. Затем цикл определения граничных точек повторяется.

В устройстве производится обход границы в том порядке, как это указано стрелками на фиг. 3. Блок анализа координат точек при этом работает следую1цим образом. Пусть в реверсивных счетчиках 1 и 2 записаны координаты точки R. В этом случае на вторые входы элементов И 20 и 21 подаются сигналы с вто рого выхода логического блока 4, подается также сигнал на генератор 18 одиночного импульса, выходной сигнал которого через элемент ИЛИ 23 дает разрешение на фиксацию координат точ ки R., которая осуществляется регистрирующим блоком 5, и нэ запись координат точки R(, X2u) в регистры 16 и 17 памяти. Элементы 14 и 15 сравнения выдают сигнал лишь в случае несовпадения содержимого регистров 16 и 17 памяти и реверсивных счетчиков 1 и 2 соответственно. Если на втором этапе определения границы области работоспособности отображающая точка вновь находится в области работоспособности G, то согласно алгоритму (фиг. 4) изображающая точка имеет координаты R( дх.хдр и на выходе элемента 14 сравнения появляется сигнал, который подается на первый вход элемента И 22. На выходе элемента 15 сравнения сигнала нет, в результате чего координаты отображающей точки R не фиксируются регистрирующим блоком 5. Если на следующем этапе определения границы области G отображающая точка вновь находится в области работоспособност то изображающая точка имеет координаты R ( - 4x2). В результате на выходах элементов 1 и 15 сравнения появляются сигналы, которые через элемент И 22 и элемен ИЛИ 23 дают разрешение на запись ко ординат точки R в регистрирующий блок Бив регистры 16 и 17 памяти. Если на каком-либо К-м этапе определения границы области G отображающая точка выходит за пределы области работоспособности, то сигнал с первого выхода логического блока поступает на вход трехразрядного ре гистра 19 сдвига, возбуждая его пер зую ячейку. Если отображающая точка в третий раз подряд находится вне области работоспособности , то сигнал с выхода третьей ячейки регистра 19 сдвига через элемент ИЛИ 23 дает разрешение регистрирующему блоку 5 и регистрам 16 и 17 памяти на запись координат точки, принадлежащей области G на (К-1)-м этапе определения границы области работоспособности (на фиг.З, точка R,( ) . Таким образом, регистрирующий блок 5 фиксирует лишь те координаты отображающих точек, принадлежащих границе области работоспособности, которые отличаются одна от другой одновременно как по координате х , так и по координате xj, а также фиксируются отображающие точки, отличающиеся одна от другой лишь по одиой координате, но при условии, что при переходе от одной граничной точки к другой по алгоритму, приведенному на фиг. 4, отображающая точка три раза подряд находилась за пределами границы области работоспособности, На фиг. 3 отображающие точки, фиксирующиеся регистрирунвдим блоком 5, условно обозначены символом #. Соединяя полученные точки получим границы области работоспособности технических объектов в плоскости параметров х, X 2Как только отображающая точка переходит снова в точку R (фиг. 3), то блок 6 памяти вырабатывает сигнал совпадения, по которому в счетчик 3 записывается число реверсивные счетчики 1 и 2 устанавливаются в исходное положение. Цикл определения границы области работоспособности повторяется аналогичным образом. В результате применения предлагаемого устройства за счет -некоторого усложнения его.аппаратурной реализации по сравнению с прототипом сокращается объем памяти, необходимой для записи координат граничных точек, принадлежащих границе области работоспособности, сокращается количество информации, необходимой для записи границы области работоспособности при неизменной погрешности ее определения, Формула изобретения 1. Устройство для определения границы области работоспособности технических объектов, содержащее два элемента ИЛИ, счетчик, выход которого подключен к первым входам логического и регистрирующего блоков, два реверсивных счетчика, выходы которых соединены с первым и вторым входами блока памяти, третий вход которого соединен с первым выходом блока переключений, второй и третий выходы которого соединены с первым и вторым входами блока вычислений отклонения параметров, первый выход которого соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, второй выход - с вычитающим входом второго реверсивного счетчика, выход блока памяти соединен с первым входом блока переключений, с входом.установки в исходное состояние первого реверсивного счетчика и с входом счетчика, выход второго реверсивного счетчика соединен с входом блока уставок, отличающееся тем, что, с целью сокраицения требуемого объема памяти для фиксации информации о границе области работоспособности при неизменной точности ее определения, в него введены блок анализа координат точек и третий элемент ИЛИ, причем входы первого элемента ИЛИ подключены к выходу бло ка уставок и к третьему выходу блока вычислений отклоненийпараметров, четвертый выход которого и четверты выход блока переключений соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход блока памяти и выход блока уставок соединены с соо ветствующими входами третьего элеме та ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в исходное состояние второго реверсивного счетчика, к суммирующему входу которого подкл чен выход второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ соединен с вычитающим входом первого реверсивн го счетчика, выход которого, выход второго реверсивного счетчика и два выхода логического блока соед 1нены с соответствующими входами блока ан лиза координат точек, три выхода ко торого соединены с вторым/ третьим и четвертым входами регистрирующего блока, первый и второй выходы логического блока соединены с третьим и четвертым входами блока переключений . 2. Устройство по п. 1, отли чающееся тем, что блок анал за координат точек содержит два эле мента сравнения, два регистра памят генератор одиночного импульса, кольцевой трехразряднып регистр сдвига, три элемента И, четвертый элемент ИЛИ, причем выход первого элемента И подключен к первому входу первого элемента сравнения, к входу записи первого регистра памяти и к первому выходу блока, второй вход - к первому входу блока, первый вход - к первому входу второго элемента И, входу установки кольцевого регистра сдвига, третьемувходу блока и через генератор одиночного импульса к третьему входу четвертого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента И, второй вход - с выходом кольцевого регистра сдвига, а выход - с вторым выходом блока и входами разрешения записи первого и второго регистров памяти, выходы которых через соответствующий первый и второй элe ieнты сравнения соединены с вxoдa tи третьего элемента И, второй вход блока соединен с входом кольцевого регистра сдвига, четвертый вход блока - с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента сравнения, с входом записи второго регистра памяти и с третьим выходом блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 551614, кл, G Об В 23/02, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР ff 744475, кл. G 05 В 23/02, 1978 (прототип).

2. таг j min

7ЛХг

ЛХ}

«-

ifnax 2 max

&а

R

R

R

у1

X 1

Jmin

irnax

2 /77//7

Фиг.З

Ото5ражающай точка находится в области paSofnocnocoSHOcmu

Отображаю/дай точка находится дне области радотоспособности

фиг. 4