Адаптивный временной дискретизатор

01 Л 7657 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(088,8) по делам изобретений крытий 5) Дата опубликования описания 07.11.8 2) Авторы изобретен ломытцев, А. А. иА,АВ,жицкий рба, В. А.ивенков 71) Заявител 4) АДАПТИВНЫЙ ВРЕМЕННОЙ ДИСКРЕТИЗА опасности в случае уемого СП по линейИзобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при дискретизации непрерывных случайных процессов (СП), когда определенную опасность представляет достижение 5 анализируемым случайным процессом некоторого допустимого уровня.По основному авт. св.394800 известен адаптивный временной дискретизатор, содержащий блок сравнения, выход которого 10 соединен с первыми входами блока памяти и блока выборки сигнала, вторые входы которых присоединены ко входу устройства, измерительный элемент и блок управления, вход которого подключен к выходу блока 1 д сравнения, а выход соединен с первым входом измерительного элемента, второй вход которого подключен к выходу блока памяти, а выход - ко входу блока сравнения 11.20Недостатком его является отсутствие информации при линейном изменении анализируемого СП об его величине, которая может превысить некоторый опасный (допустимый) уровень, и невозможность определения прогнозируемого значения показателя опасности в данном случае.Целью изобретения является расширение области применения дискретизатора за счет возможности определения прогнозируемого 30 значения показателявозрастания анализирному закону.Поставленная цель достигается тем, что в адаптивный временный дискретизатор введены блок индикации, пороговый элемент, первый блок вычитания, блок деления, второй блок вычитания, запоминающее устройство, блок вычисления первой производной и элемент И; первый вход которого подключен ко второму выходу блока сравнения, второй вход - к первому входу дискретизатора, а выход - к входу блока вычисления первой производной, выход которого соединен с первыми входами порогового элемента и запоминающего устройства (ЗУ), второй вход которого подключен к первому выходу порогового элемента, а выход в к первому входу блока деления, второй вход которого соединен с выходом первого блока вычитания, первый вход которого подключен ко второму выходу блока выборки, а второй вход - ко второму входу дискретизатора, первый вход второго блока вычитания соединен с выходом блока деления, второй вход - с третьйм входом дттскретизатора, а выход в . со вторым входом порогового элемента, второй выход которого подключен к входу блока индикации,(4) 45 55 60 65 50 На чертеже представлена блок-схема адаптивного временного,дискретизатора.Адаптивный дискретизатор содержит блок 1 выборки, первый выход которого служит выходом дискретизатора, а первый вход соединен с первым входом дискретизатора. Первый вход дискретизатора подключен к первому входу блока 2 памяти, второй вход которого, а также второй вход блока 1 выборки соединены с первым выходом блока 3 сравнения, а выход - с первым входом измерительного элемента 4. Второй вход элемента 4 подключен к выходу блока 5 управления, вход которого соединен с первым выходом блока 3 сравнения, Вход блока 3 подключен к выходу измерительного элемента 4, а второй выход в к первому входу элемента И 6, Второй вход элемента 6 соединен с первым входом дискретизатора, а выход в с входом блока 7 вычисления первой производной. Выход блока 7 подключен к первым входам ЗУ 8 и порогового элемента 9. Второй вход ЗУ соединен с первым выходом порогового элемента, а выход - с первым входом блока 10 деления, второй вход которого подключен к выходу первого блока 11 вычитания. Первый вход блока 11 соединен со вторым выходом блока 1 выборки, а второй вход - со вторым входом дискретизатора, Выход блока 10 деениячтоййючен к первому входу второг мб 3 фк Ю вычитания, второй вход которого поФюючен к третьему входу дискретизетаууф вухо единен со вторым входом порогбвого эле ента 9, Второй выход порошкового элемента подключен к входу блока 13 индикации.Принцип работы дискретизатора состоит в следующем. Степень опасности й может быть определена по формуле6=Е - 6, (1) где 2, - время на ликвидацию опасной ситуации, предусмотренное нормативами;О - прогнозируемое время до возникновения опасной ситуации.Время может быть оценено с помощью следующего выражения:одоп - 2 (1)ннгде Хдоп - допустимый уровень анализируемого СП Х(1), превышениекоторого может привести к опасной ситуации;Х(1) - начальное значение СП, соответствующее началу момента егоизменения по линейному закону(равенству нулю его первой производной по времени);Х(1) - первая производная СП Х(1) повремени при значении Х(1),(угол наклона касательной к осиабсцисс в этой точке). 5 10 15 20 25 Зо 35 40 4Если после вычисления по формуле (1)будет иметь место неравенствоЬ 0,то имеет место устранимая опасная ситуация (нормативное время ее устранения Л меньше или равно прогнозируемому времени до ее возникновения). Когда имеет место неравенствоЬ .О,то можно ожидать неустранимую опасную ситуацию.Функциональное назначение блоков в адаптивном временном дискретизаторе следующее, Элемент И осуществляет пропускание текущего значения анализируемого СП в начале линейного участка его изменения на блок вычисления первой производной, который оценивает первую производную этого СП. ЗУ служит для запоминания и выдачи значений первой производной анализируемого СП, С помощью порогового элемента осуществляется сравнение этих значений производной, а также величины й с нулем. Блок деления необходим для вычисления времени О в соответствии с формулой (2), Первый блок вычитания необходим для оценки числителя формулы (2). Второй блок вычитания определяет степень опасности Й в соответствии с формулой (1). Блок индикации осуществляет наглядное отображение результатов сравнения с нулем величины Й.Адаптивный временной дискретизатор работает следующим образом.Входной сигнал в виде анализируемого СП проходит в блок 2 памяти и запоминается как значение СП Х(0), которое вычитается из последующих значений процесса Х(1), т. е. с выхода блока 2 сигнал ср(1) = =Х(1) - Х(0) будет поступать на вход измерительного элемента 4 и, если СП имеет линейный характер изменения (первая производная Х(1)=сопз 1, а вторая равна нулю), то напряжение на выходе измерительного элемента равно нулю, Если же СП имеет тенденцию изменения, отличную от прямой линии, то отличное от нуля напряжение с выхода элемента 4 поступает на вход блока 3 сравнения. При сравнении этого напряжения с допустимой величиной, которая определяется, исходя из допустимой погрешности аппроксимации, с выхода блока 3 сравнения поступает сигнал на блок 1 выборки и на сброс в нуль блока 2 памяти. С выхода блока 1 считанное значение СП в дискретной форме поступает на выход дискретизатора, с которого снимаются дискретные значения преобразованного входного СП. В этот момент в блоке 2 памяти запоминается новое значение СП, а с выхода блока 5 управления на второй вход измерительного элемента 4 поступает управляющий сигнал, в соответствии с которымперестраивается измерительный элемент и подготавливается к очередному циклу измерения погрешности линейной аппроксимации. Если погрешность линейной аппроксимации близка к нулю, что свидетельствует о линейном законе изменения анализируемого СП, то в работе будут участвовать вновь введенные блоки. В этом случае блок 3 сравнения открывает элемент И б, через который с входа 1 дискретизатора поступают на вход блока 7 вычисления первой производной значения анализируемого СП, В блоке 7 определяется величина первой производной Х(1) в начальной точке линейного участка СП (тангенса угла его наклона к оси времени). Эта величина подается на первые входы ЗУ 8 и порогового элемента 9. В пороговом элементе она сравнивается с нулем и если Х(1);, ) 0 (имеет место возрастающий участок СП), то с него подается на второй вход ЗУ 8 сигнал, по которому значение Х (1) засылается на первый вход блока 10 деления, Когда Х (1) ( 0 (СП имеет тенденцию к снижению), пороговый элемент 9 подает на ЗУ 8 сигнал, приводящий к невыдаче на блок 10 значения Х(1), так как определение прогнозируемого времени О до превышения некоторого допустимого уровня Х, в этом случае не имеет смысла, С входа 11 устройства на второй вход первого блока 11 вычитания подается значение уровня Х, а на первый вход блока 11 засылается со второго выхода блока 1 выборки по команде с блока 3 сравнения величина СП Х(1), соответствующая началу Линейного участка. В блоке 11 оценивается величина Х -- Хчислителя формулы (2), которая подается на второй вход блока 10 деления. Блок 10 вычисляет значение прогнозируемого времени О до наступления опасной ситуации в соответствии с формулой (2). Это значение поступает на первый вход второго блока 12 вычитания, на второй вход которого с входа 111 дискретизатора подается величина времени Л на ликвидацию опасной ситуации, предусмотренного нормативами, В блоке 12 определяется значение степени опасности Й в соответствии с формулой (1), которая засылается на второй вход порогового элемента 9, где осуществляется проверка выполнения неравенства (3) или (4). Если Й ( О, то с порогового элемента на блок 13 индикации подается сигнал, приводящий к появлению транспаранта Устранимая опасная ситуация. Когда окажется, что 6 ) О, по команде с порогового элемента 9 на блоке 13 появляется транспарант Неустранимая опасная ситуация, Это свидетельствует о необходимости принятия соответствующих мер безопасности. Как только погрешность линейной аппроксимации, снимаемая с измерительного элемента 4, о ажется больше допустимой и блок 3 сравнения дает команду на фиксацию текущегозначения анализируемого СП, работа дискретизатора в режиме линейного прогноза времени до появления опасной ситуации (пересечения допустимого уровня Х) за канчивается, Таким образом, предлагаемоеустройство работает в том случае, когда прототип не позволяет определить величину анализируемого СП.Положительный эффект изобретения за ключается в том, что адаптивный временнойдискретизатор помимо сжатия исходной информации о СП (адаптивной дискретизации) позволяет оценивать прогнозируемое значение показателя опасности в случае, когда прототип не дает возможности судить о том, какова опасность достижения анализируемым СП допустимого уровня, Это позволяет заранее избежать последствий непредвиденной опасной ситуации, предусмотреть соответствующие меры безопасности и тем самым предотвратить срыв выполнения задания.Экономический эффект от внедрения изобретения в народном хозяйстве равен сумме средств, сэкономленных на автоматизации определения прогнозируемого значения показателя опасности и стоимости предотвращенного ущерба, который мог быть вызван непредвиденным невыполнением заф дания,35 40 45 50 55 60 65 Формула изобретенияАдаптивный временной дискретизатор по авт. св. Мо 394800, отлипающийся тем, что, с целью расширения области применения дискретизатора, в него введены блок индикации, пороговый элемент, первый блок вычитания, блок деления, второй блок вычитания, запоминающее устройство, блок вычисления первой производной и элемент И, первый вход которого подключен ко второму выходу блока сравнения, второй вход - к первому входу дискретизатора, а выход в к входу блока вычисления первой производной, выход которого соединен с первыми входами порогового элемента и запоминающего устройства, второй вход которого подключен к первому выходу порогового элемента, а выход - к первому входу блока деления, второй вход которого соединен с выходом первого блока вычитания, первый вход которого подключен ко второму выходу блока выборки, а второй вход - ко второму входу дискретизатора, первый вход второго блока вычитания соединен с выходом блока деления, второй вход в с третьим входом дискретизатора, а выход - со вторым входом порогового элемента, второй выход которого подключен к входу блока индикации.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 394800, кл. 6 066 7/02, 1971 (прототип).. Филиппов акт рректор Е. Николае Типография, пр. Сапунова Составитель А. Бурба Техред В. Серякова аказ 2539/13 Изд.582 Тираж 772ПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписи откр ыти