Устройство для определения эксремального значения однократного процесса

О П И С А Н И Е (и) 506865ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ диев СевекиихСоциалистических Республик ,) Дополнительное к авт, св д-ву 51) Ч К-, - О 06 Е 15,951591 22) Заявлено 12.07.73 (21) рисоединением заяв Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений(53) УДК 681.385(088.8 еньи открытий санния 02.06,76 пуоликования 2) Автор изобретения 1) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕ ЗНАЧЕНИЯ ОДНОКРАТ ЕНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО ПРОЦЕССА 1520 повыше,ние ается тем,Изобретение относится к вычислительнои технике и может быть применено для цифрового измерения экстремального значения непрерывного однократного,процесса и времени его появления в условиях воздействия шумов и при размытом экстремуме функции.Известные устройства аналогичного назначения содержат регистры памяти, нуль-орган входы которого соединены соответственно со входном устройства и выходом преобразователя код - аналог, подключенного входои к разрядным выходам реверсивного счетчика, входы сложения, вычитания и тактовых иипулысов которого,соединены соответственно с выходом сложить нуль-органа и первым входом первого элемента И, с выходом вычесть нуль-органа и первым входом второго элемента И, с выходом элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам двух перовых элементов И, вторые входы которых соединены с перовым выходом генератора тактовых импульсов, второй выход которого подключен к счетчику времени, Однако известные устройства характеризуются низкой точностью определения момента времени появления эистремального значения функции в условиях воздействия шумов и при размытом эистремуме.Целью изобретения являетсятонности устройства. Это достиг что описываемое устройство содержит доаолнителыно элементы И, задержки и триггеры, причем единичный и нулевой входы первого трипгера через элементы задержки подключееы соответственно к выходу первого и входу третьего элемеытов И и к выходу второго и входу четвертого элементов И, соответствующие выходы первого триггера подключены ко вторым входам третьего и четвертого элементов И, третьи входы которых соединены с,единичным выходом второго триггера, нулевой вход которого подключен к выходу четвертого элемента И и входу управления первого регистра памяти, входы которого объединены с соответствующими выходами счетчика,времени и входами второго регистра памяти, вход управления которого соединен,с выходом третьего элемента И и входом управления третьего регистра памяти, соединенного другими входами с соожетствующими выходами реверсивного счетчика.На фиг. 1 показана блок-схема описываемого устройства (когда определяемый экстремум является максимумом); на фиг. 2 - врсменяая диаграмма его работы (при определении размытого максимума функции, на которую наложении шум с размахом, не превышающим шага ивантования по уровнпо в устройстве),5101520 Устройство содержит нуль-орган 1 соединенный первым входом со входом 2 устройства, выходом 3 сложить - с элементом И 4, реверсивным счетчиком 5, выходом 6 вычесть - ,с элементом И 7, генератор 8 тактовых импульсов, счетчик времени 9, элемент ИЛИ 10, элементы задерики 11 и 12, триггеры 13 и 14, элементы И 15 и 16, преобразователь код - аналог 17, регистры памяти времени экстремума 18, 19 и 20 соответствевно с избытком, с недостатком и экстремального значения.Предполагается, что нуль-оргали устройспва имеет зону нечувствительности, также равную шагу квантования по уровню в усгройстве, причем ннжний порог его срабатывания равен минус 0,5 шага ивантования по уровню, а верхний - равен плюс 0,5 шага. Нуль-орган 1, генератор 8 тактовых импульсов, элементы И 7 и 4, реверсивный счетчик 5, элемент ИЛИ 10 и преобразователь код - аналог 17 образуюг следящий апалого-цифровой преобразователь,Исследуемый непрерывный однократный электрический процесс, на который наложен шум с размахом, не превышающим шага квантования,по уровню в устройстве, поступает на вход 2 нуль-органа 1 где оравнивается с сигналоы уравновешивания с выхода преобразователя код - аналог 17. Если разность этих величин положительна и превышает 0,5 шага квантования по уровню (верхний порог срабатывания нуль-органа 1), то на выходе сложить З,последнего появляется синнал, разрешающий,прохождение тактовых импульсов от генератора 8 тактовых импульсов через элемент И 4 и элемент ИЛИ 1 О на вход реверсивного счетчика 5. При счете импульсов в .режиме сложить код реверсивного счетчика 5 увеличивается, а сигнал уравновешивания с выхода преобразователя код - аналог 17, который управляется от реверсивного счетчика 5, также ступенчато возрастает до тех пор, пока разность .входного ситнала и уравновешивающего не становится меньше 0,5 шага квантования по уровню. При этогм прохождение тактовых импульсов на выход элемента И 4 прекращается, так как синнал,на обоих выходах нуль-органа 1 отсутствует. При уменьшении входного сигнала работа следящего преосразозателя происходит аналогично, но реверсивный,счетчик 5 и элемент И 4 управляются оигналом, возникающим на ыхде 6 вычесть нуль-органа 1, что приводит к уменьшению кода реверсивного счетчика 5 и уравновешивающего сигнала.Таким образом, элементы: нуль-орган 1, генератор 8 тактовых импульсов, элементы И 7 и 4, элемент ИЛИ 10, реверсивный счетчик 5 и преобразователь код - аналог 17 реализуют обычный алгоритм работы следящего аналого-цифрового преобразователя, Остальные элементы устройства служат не 25 30 35 40 45 50 55 60 65 пооредственно для выделания и регистрации экспремума и времени его появления.Перед началом процесса измерения счетик времени 9 и реверсивный счстчик 5 устанавливаются в нулевое, положение, триггер 13 - в положение единица, а триггер 14 .в положение единица, если исследуемая функция выпуклая с максимумом, и в положение нуль, если исследуемая функция вогнутая с минимумом. В момент начала процесса включается генератор 8 тактовых импульсов и выдает сигналы на элементы И 7 и 4, а танже отметки времени на счетчик вре,мани 9.Предположим, что к моменту времени 1 О (ом. фиг, 2) в реверсивном счетчике 5 зарегистрирован код Ж - 2, В момент времени 1 (на следующем такте преобразования) разность между исследуемой функцией и уравновешивающим сигналом превышает верхний порог срабатывания нуль-органа 1, и на его выходе 3 сложить появляется сигнал, разрешающий прохождение тактового импульса через элемент И 4 и,элемент ИЛИ 10 на вход реверсивного счетчика 5, благодаря чему корд последнего увеличивает 1 ся на единицу и стае 1 Овится,равным Л - 1. Через зад сигнал с выхода .элеыента И 4, пройдя элемент задержании 11, онрокидьивает триггер 14 в положение единица, В момент иремени й разность между исследуемой функцией и уравновешивающим сигналом вновь будет положительной и большей 0,5 шага квантования по уровню. На выходе 3 сложить нуль-органа 1 вновь появляется сипиал, разрешающий прохождение тактового импульса через элемевт И 4 и элемент ИЛИ 10 на вход реверсивного счетчика 5, код которото увеличивается вследствие этого до Ж Положение триггера 14 при этосом,не изменяется, и на втором входе элемента И 16 остается разрешающий сигнал с выхода единицы триггера 14, благорая чему тактовый импульс, проходит на выход элемента И 16 и на входы запись регистров 20 и 19 сооч 1 ветствевно эистремальноно значения и временн его появления с недостатком, в первом из которых фиксируется код,реверсивного счетчика 5 непосредственно после момента времени 12(М), а во втором - код времени счетчика 9, соответствующий этому моменту. Далее в момент,времени 1, благодаря воздействию шумов, разность между исследуемой функцией и уравновешивающим сигналом становнтся отрицателыной и большей (по модулю) 0,5 шага квантования по уровню. Код реверсивного счетчика 5 становится Л - 1, тактовый импульс проходит на выход элемента И 7 и через элемент задержни 12 опрокидывает триггер 14 в положение ноль, однако на выход элемента И 15 тактовый импульс с выхода элемента И 7,не проходит, так как на выходе нуля тривгера 14 в момент действия и)мпульса остается запрещающий сигнал. В момент времени 1 код реверсивногосчетчика 5 вновь становится равным .Ч, а триггер 14 возвращается в положение единица, поэтому, когда в момент времени Ь, нуль-оргали 1 вновь фиксирует неравенство больше, тактовый импульс через элементы И 4 и 16 проходит на входы запись регистров 19 и 20. При этои в перовом из них ретистрируется код максимума Л+1, а во втором - код времени счетчика 9, соответствующий этому моменту.Появление управляющих импульсов на выходе 6 вычесть нуль-органа 1 в монументы времени 16, 8, о, 1 а и 1 а также на выходе 3 сложить в монументы времени 17, 19, 1 п и 1 в не приводит к изменению состояния регистров 19 и 20, так как тактовые импульсы не проходят на выход элемента И 16 из-за тото, что результат сравнекия, фиксируемый триггером 14 при предыдущем неравенстве, в каждый из этих моиентов противоположен результату, полученному при данном сравнении.Наконец, в момент времени 15 тактовый импульс через элемент И 4 проходит на выход элемента И 15, так как при предыдущем неравенстве входного и уравновешивающего сигналов в момент времени 1 триггер 14 был опрокинут в положение ноль и па его,выходе нуля в момент 15 имеется размещающий уровень. Указанный тактовый импульс фиксирует в регистре 18 корд времени появления экстремума с избытком и опрокидывает триггер 13 в положение ноль. Разрешающий сигнал на его выходе снимается, элементы И 15 и 16 запираютея, и процес определения экстремального значения и времени его появления на этом заканчивается.Для перестройки устройства на определение минимума исследуемой функциями необходимо поменять местами подключение перовых входов элементов И 4 и 7 к выходам сложить и вычесть нуль-органа 1.При обработке измерительной информации, например, на вычислительной машине уточненное значение времени появления экстремума может быть вычислено как среднее ариф 5 10 15 20 25 30 35 40 45 метическое из зарегистрированных значений времени с избытком и недостатком либо в зависимости от вида исследуемой функции одно из этих значений принимается за искомое.Формула изобретен и яУстройство для определения экстремального значения однократного процесса, содержащее регистры памяти, нуль-орган, входы которого соединены соответственно со ,входом устройства и выходом преобразователя код - аналог, подключенного входом к разрядным выходам реверсивного счетчика, входы сложения, вычитания и тактовых импульсов которого соединены соответственно с выходом сложить нуль-органа и первым входом первого элемента И, с выходом вычесть нуль-органа и первым входом второго элемента И, с выходом элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам двух перовых элементов И, вторые входы которых соединены с первым выходом генератора тактовых импульсов, второй выход которого подключен к счетчику времени, отлич ающеес я тем, что, с целью повышения точности, оно .содержит дополнительно элементы И, задержки и триггеры, причем единичный и,нулевой входы первого триггера через элементы задержки подключены соответственно к выходу первого, входу третьего элементов И и к выходу второго, входу четвертого элементов И, соответствующие выходы перьвого триггера подключены ко вторым входам третьего и четвертого элементов И, третьи входы которых соединены с единичным выходом второго триггера, нулевой вход которого подключен к выходу четвертого элемента И и входу управления первого регистра памяти, входы которого соединены с соответствующими выходами счетчика времени и входами второго регистра памяти, вход управления которого соединен с выходом третьего элемента И и входом управления третьего регистра памятки, соединенного другими входами с соответствующими выходами реверсивното счетчика.