Устройство для контроля параметров

о СССР 1976,СССР 1981. ение свидетельст С 05 В 23/02 видетельство С 05 В 23/02 истблокии выГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ(21) 4143305/24-2 (22) 29.10.86 (46) 23.03.88. Бю (71) Казанское на ное объединение (72) Е.В, Кузнецо (53) 681,325(088 л. У 11учно-производственНефтепромавтоматикав и Л.И. Могилевкин8) ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕ РОВ(57) Изобретение относится к цен лизованному контролю и может быт пользовано при цифровой обработк ,реальном масштабе времени измере сигналов датчиков контролируемых раметров, искаженных случайными мехами. Цель изобретения - повьш быстродействия устройства. Устро во содержит первый 1 и второй 2 памяти, первый 3 и второй 4 блокход которого соединен с информационным входом первого блока памяти, второй выход первого блока сравнения соединен с информационным входом пер 5 вого счетчика, а синхровыходы блока синхронизации соответственно соединены с синхровходами всех блоков устройства, кроме блока регистрации, выход пСбросп блока синхронизации сое динен с установочными входами первого и второго блоков памяти и первого и второго счетчиков.2. устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок синх- .15 ронизации содержит коммутатор, генератор тактовых импульсов, триггер, распределитель импульсов, первый и второй элементы И, элемент задержки и с первого по восьмой элемеььты ИЛИ, 20 информационньпь вход коммутатора, первый и второй входы первого элемента ИЛИ, объединенные счетный вход триггера и первый вход второго элемента ИЛИ и вход управления генератора так товых импульсов являются информационным входом, первым входом сброса и установочным входом, вторым входом сброса и пусковым входом блока соответственно, выход первого элемента ИЛИ является выходом "Сброс" блока и подключен к второму входу второго и к первому входу третьего элементов ИЛИ, выход гененатора тактовых импульсов соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых один непосредственно, а др.гой через элемент задержки соединены с соответствующими входами че; - вертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с сиььхровходом распределителя импульсов, вход Сброс"которого подключеьь к выходу второго элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ соединен с установочным входом триггера, .прямой и инвертирующий выходы которого ььодключеьььь к вторым входам первого и второго элементов И соответственно, с первого по двенадцатый4синхро выходы распределителя импульсов и выходы с пятого по восьмой элементов ИЛИ являются соответствующими синхровыходами блока, второй синхровыход распределителя импульсов соединен с первым входом тьятого элемента ИЛИ, третий синхровыход - с управляющим входом коммутатора, вторым входом пятого и первым входом пьестого элементов ИЛИ, четвертый и двенадцатый синхровыходы - с первым и вторым входами восьмого элемента ИЛИ соответственно, одиннадцатый синхровыход - с третьим входом восьмого и первым входом седьмого элементов ИЛИ, десятый синхровыход - с вторым входом седьмого элемента ИЛИ, седьмой синхровыход - с вторым входом пьестого, а восьмой синхровыход - с третьими входами пятого и пьестого элементов ИЛИ соответственно, тринадцатый синхровыход распределителя импульсов подключен к второму входу третьегО элемента ИЛИ.Составитель И.Алексеевр И.Николайчук Техред М,Ходанич орректор Л. 1 имокосо е аказ 1296/45ВНИИ одписное го комитета ССйи открытийушская наб., д 1130 Производственно-полиграфическое предприятие ИЛИ а я 7: 17 блок 18 ре ис.трац)ц ц б)ок синхронизации. Пос)олькуустро -те проверке на постоерцость подвергается каждое измеренное значение параметра после его измерения, то это повьппает его быстродейстце.з.п.ф-лы, 3 ил 1 табл. Изобретение относится к централизованному контролю и может быть использовано при цифровой обработке в реальном масштабе времени измеренных сигналов датчиков контролируемых параметров, искаженных случайными помехами.Целью изобретения является повышение быстродействия устройства, 10Габота устройства основывается на следующем,Для проверки достоверности измеренного на 1-м цикле опроса (1 с =1,2,) значения хЯ сигнала дат чика некоторого контролируемого параметра х воспользуемся известным критерием: значение кЯсчитается недостсверць)м на уровне значимости Ь если 2 О(2) него кадратцческого от)ц)пения,питания, первый 5 и второй 6 блоки деления, первый 7 и второй 8 блоки сравнения, первый 9 и второй 10 счетчики, первый 11 и второй 12 блоки сложения, блок 13 извлечения квадратно о корня, блок 14 умножения, квадра;.ор 15, задатчик иодов 16, элемент количество достоверных измеренных значений сигнала датчика пара-, метра х,.предшествовавших к-му измерению, п 2;квантиль распределения Стьюдента, Значения которого табулированы; оценка срецнего, вычисленная по ) достоверным значениям х г,г = ,п по формуле),и 1 - несмещенная оценка дисперсии, также вычисленная по и достоверным значениям х 1 г по Фор-,мулеСоотношения (1) - (3) неудобныдля схемной реализации, так как содержат множители вида (и+1), 1/п и1/(и-),Приведем соотношение (1) к виду,более удобному для схемноц реализации.Подставляя (3) в правую часть неравенства (1), получаюти+1п- Ц -- новые табулироац 1 и цые константы, заисящие от уровнязначцмостии количота достоверных лаццых и (значения 1,п для некоторых и и 10црнедецытаб)тип:);3 п 1= (х(г)-шп ) )п - ". ещенцаяг:опенка сред8305Код числа поступает в блок (блоки 8-10, 13, 15, 16 и 8) через егоинформационный вход только при одновременной подаче с этим кодом ТИ на его первый упоанляющий ВЕОД ( Раз решение приема" ).Коды чигел поступают в блок (блоки 3-7, 1, 2 и 4) через его информа ионные входы только при одновре- менной подаче с этими кодами ТИ на его пернги. управляющий вход ("Разрешение приема" ),Резунтат работы блока (блоки 3- 6) передается на его выход при каж 45 сравнения, первый 9 и второй О счетчики, герный 11 и второй 12 блокиСгГОжЕПня, бЛОК 13 ИЗВЛЕЧЕНИЯ Квадратного корня блок 14 умножения кнад 5ратор 15, задатчик 16 кодов, элементИг 17, блок 18 регистрации и блок19 синхронизации (БС).Блок 19 синхронизации (фиг.2) содержит коммутатор 20, генератор 21тактовых импульсов (ГТИ), триггер 22,распределитель 23 импульсов (РИ),первый 24 и второй 25 элементы И,элемент 26 задержки и с первого повосьмой элементы ИЛИ 27-34.5Позициями 35-58 (фиг.1 и 2) обозначены входы и выходы блоков и узловустройства.Второй блок 8 сравнения осуществляет сравнение кода, поступившего в 20этот блок через его информационныйвход, с кодом числа Б, хранящимся нэтом блоке, поэтому он (фиг,1) выполнен как однонходоный,В задатчике 16 кодон хранятся коды 25константипри. фиксированномзначении, равном, например, 0,05,и различимых и и = 0,1,2 Н,Генератор 21 формирует последовательность тактовых импульсов (ТИ спериодом следования ь , прецставляюгггих собой сигналы "1", которые синхронизируют работу блоков устройстваследуюя,и:г Образом,Код числа записывается в блок памяти (Олоки 1 и 2) через его информа 35ционный вход только при одновременной подаче с этим кодом ТИ на егопервый управляющий вход (" Разрешениеприема"),. Зафиксированный н блоке памяти код числа передается через еговыход при каждой подаче ТИ на егонт; рой управляющий вход (Передачакоца ),дой подаче ТИ на его второй упраняяющих вход ( Передача кода"),Разность, вычисляемая перным блоком 3 вьчитания, выдается на его выход без знака, т,е. по абсолютномузначению, если на его третий управляющий вход (" Передача знака ) подансигнал 0" одновременно с сигналомгг 11 , подаваемым на е г О второй управляющий вход ( " П е р е да ч а кода " ) , аесли на третий управляющий вход п одан сигнал, то указанная разностьньщае тс я на выход с учетом знака .Разность, вычисляемая вторым блоком4 вычитания , всегда ньщае т ся на е г о вы-,ход с учетом знака, поэтому третий уп-:равляющий вход ( Передача знака" ) это.го блока на фиг.1 не показан.Коммутатор 20 пропускает на свойвыход код, поданный на его информационный вход, при одновременной подаче с этим кодом ТИ на его упранляющии вход.Блоки 1-16 содержат элементы Идля каждого разряда кода на информационном входе (информационных входах)и выходе (выходах), а блок 18 регистрации и коммутатор 20 - только навходе. Элемент 2 гг з; держки Осущестнляетзадержку ТИ на время 12 Г, то есть на12 периодон следования ТИ.Триггер 22 имеет счетный вход, куда подаются импульсы, после спада которых состояние триггера меняется напротивоположное, и вход "Установкаединицы , куда подается импульс дляпринудительной установки триггера нсостояние Единица" (на прямом выхоце - сигнал уровня "1, а на инверсном - уровня "0"),Распределитель 23 формирует им. -пульс (сигнал "1") на 1 г.-м выходе(1 г. = 1,1.3) при поступлении на егопервый вход г.-го импульса. После поступления на первый вход 14-го,. 15-гогак далее импульсон синалывновь формируются на перном, второми так далее выходах, если на.его нторг:й вход (" Сброс" ) подан сигнал "0".гг1 ри подаче ня второй вход сигнала 1Р 4 23 переходит н иходное состояние,при котором импульсь;, поданаемьге наего первый вход, вновь распределяютсд по выходам, начиная с первого, независимо От тОго;, сколько до этого подано импульсов на его первый вход.1 3833ЕслихЯ- д 1.п 1,п хх 3 п 1, т,е. значение хЯ постоверно, т в первом блоке 7 сравнения формируются сигналы 7, = 0 и- , если(хЯ-тд пп х Я гп 1, т.е, значениех Я недостоверно, то, = "1Х = "0".гРассмотрим сначала случай, когда Означение хЩ 1,цастоверна, т.е.Сигнал "1" (фиг.Зл, с, = ) сседьмого выхода 51, РИ 23 через тринадцатый выход 51 блока 19. и связь 551 проходит на второй управляющийвход (" Передача кода") первого блока7 сравнечия и первыйт управляюд ий х ;) с первого выхода первого блока27 сравнения по связи 52 проходит через пятый вход 52 блока 19 на счетный вход триггера 22, не изменяя егасостояния "Единица" (фиг,Зб, с = ь ),. 25а через второй вхап втсраго элемен.та ИЛИ 28 и его выход поступает .тауправляющий вход (Сброс") РИ 23, также не изменяя ета состояние. Спецая.телыта, по сигналу 2, = "0" последавательность работы устройства пе изменяется. Сигнал Е = (фиг,.,С ) с второго выхода первого блока 7 сравнения поступает в ттервыйсчетяк 9 через его ипфармацианпь:ивход, содержимое котрога увели птвяется на единицу, т,е. становится равным п + 1. Сигнал "1" с восьмого ьыхода 53 РИ 23 поступает на вторые входы седьмого 33 и восьмого 34 элементов ИЗИ, а через четырнадцатый выход 53 блока 19 и связь 53 проходит на первые управляющие входы (" Разрешение приема") первого блока 5 деления и квадратора 15 и третий управляющий вход ("Передача знака") первого блока 3 вычитания.Сигнал "1" с выходов седьмого 33с 0 и восьмого 34 элементов ИЛИ чере двенадцатый 50 и девять7 тзыхады блока 19 и связи 50 и 47 проходят ня вторые управляющие входы (Перецяча кода ) первого блока 3 вычитания и первого счетчика 9 сответственно.Кад разности х(т 1 -тдти с учетом знака (ляос тли мпн;.:-. с выхода первого бг;акя 3 ычитапия тссу. 05,яет в квадрятор 15 через его информагтпанньй вход, где вычисляется кад рат разности (р Г -гд(п ) ), и на первый информяпиангдй вход первого блакя 5 деттетгия, на второй информационный вход которого поступает кодои + 11 с ььходя первого счетчика 9. Первый блок 5 деления ыч,.сляет част" нае (гх с - го,;.) т. аСигнал "1" с девятого выхода 54 РИ 23 поступает на второй вход шеста" га элемента ИЛИ 32, а через пятнядцатый выход 54 блока 19 и связь 54 пра" ходит на второй управляющий вход (" Передача кода") квадратора 15 и первый управляюдптй. вход (" Разрешениеиприема ) Второго блока 4 вьЧитания. Одгнал " с выходя шестога электег. - тя ИПт 32 ерез шестой вьхац 43 блока 9 и связь 43 пступает на второй управляющий вход (" Передача кода) второго блока 2 памяти.Коды (х 1 с 1 - ,"дтпД") и БЧПЯ с ыхадав квядратора 15 и второго блока 2 памяти поступают во второй блок 4 вычитания через ега первый и второй информационные входы соотве" ственна где вычисляется кад разности ( ъ;Щ - тдп,) -о п",.1Сигнал "1" с десятсго выход" 55 РП 23 поступает на третий вход восьмого элемента СПИ 34. а через дестнялцятый выход 55 блока 9 и связь 55 проходит па втаоой управляющий вход (" Передача кода") второго блока. 4 вычитания и первый управляюший вход ( Разредение приема ) второго блокаб деления.Сигнал "1" с выхода восьмого элемента ИЛИ 34 через девятый выход 47 блока 19 и связь 47 проходит на второй управляюший вход (" Передача кода") первого счетчика 9.Коды ( х Я 11 " тдГп ) - 3пЯ и п + 1 с выходов второго блока 3 вычитания и первого счетчика 9 посту" пают ва второй блок б деления через ега первый и второй информационные входы соответственна, где вычисляетк д ч т тного х 1 сЯ тг рЯ ) -" ) +Сттггтал " сдиннядцатаго выха да 5 б РИ 23 поступает на третьи входы пятого 31 и шестого 32 элементов Итт 1, я через семнадцатый выход 5 б блока 19 и связь 56 проходит на вт рь:е управляющие входы ( Передача ко".( Разрешение ттриема) первогоивторого 12 блоков сложения. Сигналыс выходов пятого 31 и шестого 32элементов ИЛИ через четвертый 40 ишестой 43 выходы блока 19 и связи 40и 43 проходят на вторые управляющиевходы (" Передача кода") первого 1 ивторого 2 блоков памяти соответственно, Коды шЯ и (х 1 сЯ - щп)/п++1 с выходов первого блока 1 памятии первого блока 5 деления поступаютв первый блок 11 сложения через егопервый и второй информационные входысоответственно, где вычисляется кодщи + 1) = щпЯ + хЯ- щЯ/(и + 1).Коды Р пЯ и хЯ -щпЯ) - 20- Б Гп)/п + 1 с выходон второгоблока 2 памяти и второго блока 6 деления поступают во второй блок 12сложения через его первый и второйинформационные входы, где вычисляется код 6 п + ф = Рп ++1,Сигнал "1" с двенадцатОго выхода57 РИ 23 через восемнадцатый выход 3057 блока 19 и связь 57 проходит напервые управляющие входы ("Разрешение приема") первого 1 и нторого 2блоков памяти и нторые управляющиевходы (" Передача кода") первого 11 35и второго 12 блоков сложения. Кодыщп1 Я и Я п + Я с выходовпервого 11 и второго 12 блоков сложения поступают в первый 1 и второй2 блоки памяти через их информационные входы соответственно, где запоминаются вместо хранившихся там кодов щ Я и 3 пЯ,45Сигнал "1" (фиг.З о, с = с ) с тринадцатого выхода 58 РИ 23 через второй вход третьего элемента ИЛИ 29 и его выход поступает на вход пустановка единицы" триггера 22, который сохраняет свое состояние "Едини 50 ца" (Фиг.Зб, в, с = сэ). Следовательно, ТИ с выхода ГТИ 21, продолжающие поступать на первый вход РИ 23 черо 1 первый элемент И 24 (фиг.З е, с =. т э), вновь начинают распределятьс п(1 его выходам, начиная с первого, а 1(ацогично описанному, т,е.устро.-н готово для проверки на достоверность следующего зпа(тениях (. + 111,Теперь рассмотрим случай, когда значение 1 х Янедостоверно, т, е. Сигнал " (фиг. 3 л, с = с) с седьмого выхода 51 РИ 23 через тринадцатый выход 51 блока 19 и связь51 проходит на второй управляющийвход ( Передача кода) первого блокасравнения и первый управляющийвход ( Разрешение приема ) первого(счетчика 9,Сигнал Е= "0" с второго выходаперного блока 7 сравнения, идущий наинформационный вход первого счетчика 9, не изменяет его содержимое, так как счетчик суммирует только единичные сигналы.Сигнал Ет = 1 (фиг.З м, с = с) с первого выхода первого блока 7 сравнения по связи 52 проходит через пятый вход 52 блока 19 на второй вход второго элемента ИЛИ 28 и счетный вход триггера 22После спада сигнала "1", поданного на его счетный вход, этот триггер переходит в состояние 0, т.е. на его прямом выходе Я формируется сигнал уровня "0", а на инверсном 0 - уровня " (фиг.З б, в, С = С, ). Сигналы "0" и "1", идущие с прямого и инверсного выходов триггера 22 на первые входы первого 24 и второго 25 элементов И соответственно, закрывают первый элемент И 24 и открыватот второй элемент И 25. ТИ с выхода ГТИ 21 проходят через второй вход второго элемента И 25 и его выход (фиг. Зж, с ) с) на элемент 26 задержки,с выхода которого, задерживаясь на 12 периодов следования. т, тактовых импульсов (т.е. на 12 ст, ), проходят через второй вход"четвертого элемента ИЛИ 30 и его выход на первый вход РИ 23.Сигнал "1" с выхода второго элемента ИЛИ 28 поступает на второй вход (" Сброс" ) РИ 23, переводя его н исходное состояние, при котором ТИ, поступающие на его первый вход, вновь распределяются по его выходам, начиная с первого, аналогично описанному, т.е. устройство готово для проверки на достоверность следующего значения ,х ас + , Указанная задержка ТИ необходима для того, чтобы обеспечить постоянство интервалов между моментами открынания коммутатора 20 черезкоторьЙ проходят коды 1 х 1 с, независимл от того, осуществлялся илинет пересчет кодов щоп 1 и 151.п 1 .Рассмотрим случаи, кода 11т.е. количество 1 обработанных кодов1 хЯ ) превышает заданное число И,и, следовательно у = 1 .Сигнал "1" (фиг.З и, Г =.) свторого выхода 39 РИ 23 поступает напервый вход пятого элемента ИЛИ 31,а через третий выход 39 блока 19 исвязь 39 проходит на второй управляющий вход (" Передача кода") второгоблока 8 сравнения. Сигнал "1" с выхода пятого элемента ИЛИ 31 черезчетвертый выход 40 блока 19 и связь40 проходит на второй управляющийвход (" Передача кода ) первого блока 1 памяти. 20Сигнал у = "1" (фиг.З к, С = Т )с выхода второго блока 8 сравненияпроходит на управляющий вход ("Разрешение приема") блока 18 регистрации, а по связи 41 через третий вход 2541 блока 19 поступает на второй входпервого элемента ИЛИ 27,Код пп 1 с выхода первого блока 1 памяти поступает в блок 18 регистрации через его информпционный вход, где регистрируется в качестве кода истинного значения параметра х для дальнейшего использования,По сигналу1" (фиг,За, С = с ) с выхода первого элемента ИЛИ 27 про 35 изводятся установка триггера 22 в состояние "1", РИ 23 в исходное состояие и сброс в начальное состояние первого 1 и второго 2 блоков памяти и первого 9 и второго 1 О счетчиков аналогично описанной начальной стадии работы устройства. Следовательно, устройство готово для проверки на достоверность значений следующего параметра, что производится аналогично описанному.Формула изобретения1, Устройство для контроля параметров, содержащее первый блок памяти, первый и второй блоки сравнения, первый и второй блоки деления, первый и второй блоки вычитания, блок умножения, первый счетчик. блок извлечения квадратного корня, квадратор,. задатчик кодов и блок регистрации, причем выход, первого счетчика соединен с входами деле,и 1о и втооо о б 1 Оков 1 еГ и СГьо 1)епионньи Входом задатче, к)до со диненного выходом с ходом перого сомножителя бтока умноженя, вход второго сомножителя которого подключен к выходу блока извлечения.квадратного корня, а выход соединен с первьм инфорьавионььм входом первого блока сравнения, вторл иформациочньй вход которого соединен с выходом первого блока вычитания, а выход квадратора соединен с входом уменьшаемого второго блока вычитания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, введены второй счетчик, второй блок па" мяти, первый и второй блоки сложения, элемент ИЛИ и блок синхронизани, установочный и пусковой входы которого являются первым и вторым управляющими входами устройства, первый вход "Сброс" подключен к выходу второго блока сравнения, информационный вход является информационным входом устройства, второй вход Сбросподключен к первому выходу первого блока сравнения, а информационный выход соединен с входом уменьшаемого первого блока вьчитания и входами элемента ИГИ, выход которого соединен с информационым входом второго счетчика, выход которого соединен с информационным входом ворого блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом блока регистрации, выход первого блока памяти соединен с информационным входом блока регистрации, входом вычитаемого первого блока вычитания и входом первого слагаемого первого блока сложения, выход первого блока вычитания соединен с входом делителя первого блока деления и информационным входом квадратора, выход второго блока памяти соединен с информационным входом блока извлечения квадратного корня. входом первого слагаемого второго блока сложения и входом вычитаемого второго блока вычитания, выход которого соединен с входом делимого второго блока деления, выход которого соединен с входом второго. слагаемого второго блока сложения, выход которого соединен с информационным входом второго блока памяти, выход перв. го блока де- ления соединен с входом второго слагаемого первого блока со:;ения, вы