Устройство для определения экстремумов

,ЯО А Э(5 П С 01 Р 19 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕЛЬСТ АВТОРСКОМЪГ С тво СССР971,о СССР1976.о СССР .1977 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОП(РЫТИЙ(71) Харьковский ордена Ленина авиационный институт им, Н,Е, Жуковского(54)(57 1УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕ-.НИЯ ЭКСТРЕМУМОВ, содержащее первыйи второй запоминающие блоки и блокфиксации моментов экстремума, первыйинформационный вход которого и информационные входы запоминающих блоков подключены к входу устройства,а первый выход блока фиксации моментов экстремума подключен к управляющему входу первого запоминающего блока, выходы первого и второго запоминающих блоков являются соответственнопервым и вторым выходами устройства,а первый и второй выходы блока фиксации моментов экстремума - соответственно третьим и четвертым выходамиустройства, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности, в устройство введены детекторзнака производной, компаратор сгистерезисом, ждущий мультивибратори блок порогового напряжения, входкоторого подключен к входу устройства, а выход - к первому управл У входу блока фиксации моментов е. мума, вход детектора знака производной подключен к входу устройства, а выход - к входу компаратора с гисте" резисом, выход которого через ждущий мультивибратор соединен с управляющим входом второго запоминающего блока и с вторым управляющим входом блока фиксации моментов экстремума, выходы первого и второго запоминающих блоков подключены соответственно к второМУ и третьему входам блока фиксации моментов экстремума.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок фиксации моментов экстремума содержит первый и второй суммирующие пороговые элементы, первый и второй ждущие мультивибраторы, причем первый информационный вход блока соединен с первыми входами первого н второго суммирующих элементов, первый управ- Я ляющий вход блока соединен с вторыми входами первого и второго суммирующих пороговых элементов, выходы которых соединены с входами запуска первого и второго мультивибраторов соответственно, выходы которых являются вторым и первым выходами блока соответственно, второй и третий информационные входы блока соединены соответственно с третьими входами первого и второго суммирующих пороговых элементов, второй управляющий вход блока соединен с запрещакюцим входом второго мультивибратора, выход которого соединен с запрещающим входом первого мультивибратора.Изобретение относится к вьчислительной технике измерений и может быть использовано при исследонанки случайных процессов и в системах эКстремального регулирования.Известно устройство для определения экстремумов, содержащее подключенный к входу устройства блок фиксации моментов экстремума, который содержит дна канала, каждый иэ которых состокт из двух дифференциальных усилителей, зарядного диода, запоминающего конденсатора, разрядного блока, бистабильного мультивибратора и ключа. В каждом канале первый нход входного дифференциального усилителя подключен к входу устройст ва, а выход через зарядный диод " к запоминающему конденсатору, Точка соединения зарядного диода и обкладки запоминающего конденсатора связана с выходом разрядного блока и со вторым входом входного дифференциаль ного усилителя. Параллельно зарядному диоду подключен второй дифферен циальный усилитель, выход которого соединен с нходом бкстабильного муль тивибратора. Первый выход бистабильного мультивкбратора подсоединен к управляющему входу ключа, а нторой к сигнальному входу ключа другого канала1.Недостатком этого устройства является низкая точность опрецелегкя моментов появления экстремума за счет влияния на результаты измерений случайной составляющей входного сигнала, которая приводит к появлению во входном сигнале локальных экстремумон, в результате чего на выход устройстна поступает ложный сигнал прохождения глобального экстремума. Наличие перекрестной связи между каналами также влияет на точность определения моментов экстремума, При пуске устройства сигнал с Выхода ждущего мультивибратора одного канала должеь восстановить состояние другого канала. Кроме того устройст во не позволяет определять неличину экстремальных значений,Известно также устройство для определения экстремумов, содержащее прдключенный к входу устройства блок фиксации моментов экстремума и запо минающий блок. Первый выход блока фиксации моментов экстремума подключен к входу запоминающего блока, а второй " к управляющему входу запоминающего блока. Блок фиксации мо 1 ментон экстремума содержит два канала, кащый из которых состоит из двух дифференциальных усилителей,зарядного диода, запоминающего конденсатора, ждущего мультивибратора и Разрядного ключа. В каждом канале первый вход первого дифференциальног усилителя подключен к входу устройст Ва, а Выход через зарядный диод - кзапоминающему конденсатору, Точкасоецкненкя зарядного дкопа к обкладки запоминающего конденсатора под,соедкнена к второму Входу первогс, дифференциального усллктеля, Влектро"ды зарядного дчода соединены с Вхсдами второго дкфференцкального усклктеля, Выход которого через ждущиймультивибратор связан с управляющимвходом раэрядного ключа другого канала, Первый Вывод каждого ключасоединен с запоминающим конденсатором, а Второй Вывод - с Входом уст -ройстна 2 ь;5 Недостатком такого устройства ЯВляется низкая точность определениямоглентов поянления экстремума засчет влияния на результаты измеренийслучайной состанляющей Входного сигнала г обуславлиВающей налкчке льО-кальньх зкстрему лоз, Кроме тогоУМЕНЬьаЕТ ТОЧНОСТЬ СПРЕДь=ЛЕНИЯ ЗКСТремумое наличие перекрестной связимежду пОложи тель ньм и Отрк атель нь глканалаглк блока определенкя глоге: - :тозэкстремума, так как при Восстанонленки одного кэ каналов на зарядномдиоде к запоминающем конденсатореэтого канала возникает колебательныйпереходный процесс, Колебания пос- тупают на второй дифференциальныйусилитель, по сигналу с которого :; а"батьВеет ждуШий мультивибратор, который выдает ложный скгн;,.л о моглентьепоявления зкстреглума,Нет ОчнОе ОпреДеление мОмен тон ПОЯВЛЕНИЯ ЭКСТРЕМУМа ПРИВОДИТ К 1 ьЕТОЧному Определению Величинь экстреглаль- ных значений, так как по сигналу сВыхода блока определения моментон4 О экстремума, поступающему на управляющий вход запоминающего блока послед-.ний запоглкнает случайное значениенапряжения, не разное экстремальному;Наиболее близким :по техническойд сущности -. лзобретеччьь Являет-я У-т , Ройстно Для опРеделения зкстРемУмозгсодержащее подключенные к Входу устРОЙСтза Дза ЗаПОМЧЧаьЩХ -Л- - Чблок фкксацик моментоз зкс=ремугла,5 Опервый и второй Выхсдь, которого под.=ключены соотзетстненнс к управляюще-.му входу первого и второго запоьлинаю:НьИХ бЛОКОВ: БЛОК фИКСацкк ЛОМЕНТОВэкстремума :сдержит сглажкзающкйфильтр и суммируцкй пороговый эле.=.- мент ",оответстзующие Входы с;ъмируощего порогового элемента связаныс Входом блока фиксации моментонэкстремума непосредственно и черезсглаживающий фильтр .33 .6 О Известное устройство за счетустранения перекрестной связи междуканалами позволяет повысить точностьопределения моментоз поянленкя экст=О РЕМУМа И ЕГО ВЕЛИЧИНУ, ь.дкаКО Калк"65 чие случайной составляющей Входного, 1030735сигнала устройства, поступающей непосредственно на вход суммирующего порогового элемента, вызывает ега ложное срабатывание, Кроме таго,необходимое для переключения суммирующего порогового элемента изменение знака разности между входным сигналом и сигналом с выхода сглаживающего фильтра достигается после прохождения входными сигналом момента экстремума. за счет запаздывания сигнала с ныхода Фильтра, причем величина запаздывания .зависит от частоты и амплитуды входного сигнала.Указанные недостатки не позволяют с высокой точностью определять моменты появления экстремума, что, в свою очередь, приводит кпогрешности определения величины экстремума.Цель изобретения - повышение точности определения экстремумов.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для определения экстремумов, содержащее первый и второй запоминающие блоки и блок фиксации моментов экстремума, первый икформационный вход которого и информа" циакные входы запоминающих блоков подключены к входу устройства,. а первый ныход блока Фиксации моментов экстремума подключен к управляющему входу первого запоминающего блока, выходы первого и второго запоминающих блоков являются соответственно первым и вторым выходами устройства, а первый и второй выходы блока Фиксации моментов экстремума - соотнет ственна третьим и четвертым выходами устройства, введены детектор знака производной, компаратор с гистерезисом, ждущий мультинибратар и блокпорогового напряжения, вход которого подключен к входу устройства, а выход - к первому управляющему входу блока Фиксации моментов экстремума, вход детектора знака производной падкпочек к входу устройства, а ны" хад - к нхаду кампаратора с гистерезисам, выход которого через ждущиймультинибратор соединен с управляющимвходом второго запоминающего блока и с вторым управляющим входом блока фиксации моментов экстремума, выходы первого:" второго запоминающих блоков подключены соответственно к второму и третьему входам блока Фиксации моментов экстремума.Причем блок Фиксации моментов экстремума содержит первый и второй суммирующие пороговые элементы,первый и нторой ждущие мультивибраторы, . причем первый информационный вход блока соединен с первыми нходами 60 первого и второго суммирующих элементов, перный управляющий вход блока соединен с вторыми входами первого и второго суммирующих элементов, вы" ходы котоРых соединены с входами за пуска первого и второго мультивибраторов соответственно, выходы которыхявляются вторым и первым выходамиблока соответственно, второй и третий информационные входы блока соединены соответственно с третьимивходами первого и нторого суммирующих пораганых элементов, нторой управляющий нход блока соединен сзапрещающим входом нторага мультинибратора, вход которого соединен сзапрещающим входом первого мультиннбратора.Введение блрка порогового напряжения, связанного с входом утройства, позволяет задавать величинупорога в зависимости от параметроввходного сигнала устройства. Это может быть, например, делитель напряжения, если величина порога должназавксить только от напряжения входного сигнала,На чертеже приведена схема устройства,Устройства содержит первый 1 ивторой 2 .запоминающие блоки, блок 3Фиксации моментон экстремума, блок4 порогового напряжения, детектор 5знака произнодной, компаратор 6 сгистерезисом, ждущие мультивибраторы 7, 8 и 9, суммирующие пороговыеэлементы 10 и 11,вход 12 устройства,перный-четвертый выходы 13-16 устройства. Первый информационный входблока 3 Фиксации моментов экстремума,входы пернога 1 и второго 2 запоминающих блоков, блока 4 пороговогонапряжения и детектора 5 знака производной подключены к входу 12 устройства, выход первого 1 запоминающего блока соединен с первым выходом13 устройства и нторым информационным входом блока 3 фиксации, выходвторого 2 запоминающего блока соединен со вторым выходом 14 устройстнаи третьим входом блока 3 Фиксации.Вьжод детектора 5 соединен с входомкомпаратора 6, выход которого соединен с входом запуска мультивибратора7, выход которого соединен с управляющим входом второго запоминающегоблока 2 и вторым управляющим входомблока 3 фиксации, первый выход которого соединен с управляющим входомпервого запоминающего блока 1, первый и второй выходы блока 3 Фиксацииявляются третьим 15 и четнертым 16выходами устройства соответственно.В блоке 3 Фиксации моментов экстремума первый мультивибратор 8 ипервый суммирующий пороговый элемент 10 образуют перный канал, Фиксирующий значения минимумон сигнала,второй мультивибратор 8 и нторайсуммирующий пороговый элемент 11образуют второй канал, фиксирующийзначения максимумов сигнала. ПерныйинФормационный и первый упранляющийнходы блока 3 Фиксации соединены с первыми и вторыми соответственно входами суммируюцих пороговых элементон 10 и 11, второй и третий информационные входы блока 3 фиксации соединены с третьими входами суммирующих пороговых элементов 10 и 11, выходы ко; торых соединены с входами запуска первого 8 и второго 9 мультивибраторон соответственно,ныходы которых являются первым и вторым ныходами 10 блока 3 фиксации соответстненно,второй управляющий вход блока 3 фиксации соединен с запрецающим входом второго мультивибратора 9, выхо,ц которого соединен с запрещающим нходом 15 перного мультинибратора 8.Устройство для определения экстремума работает следующим образом.Входной сигнал поступает с входа устройства 12 на вход запоминающих блоков 1 и 2, первый из которых служит для запоминания неличины минимума, второй - максимума входного сигнала, Кроме того, через первый информационный вход блока 3 фиксации момен 5 тон экстремума входной сигнал поступает на первые входы суммирующих пороговых элементон 10 и 11. На вторые входы суммирующих пороговых элементов 10 и 11 через первый управляющий вход блока 3 фиксации моментон экстремума поступает сигнал с блока 4 порогового напряжения, на нход которого поступает входной сигнал устройстваДля правильной работы устройства в запоминаюцих блоках 1 и 2 нужно установить текущее значение входного сигнала и перенести в режим запоминания максимума запоминающий блок 2 на участке нарастания сигнала и н 40 режим запоминания минимума запоминаю. щим блоком 1 на участке спада. Детектор 5 знака производной определяет участки увеличения величины нхоцного сигнала, сигнал с которого поступает 45 на компаратор б с гистерезисом. Если сигнал, поступающий на вход детектора 5 знака произнодной, уменьшался, а затем начал увеличиваться, напряжение на его выходе изменяет полярность 5 при этом переключается компаратор б с гистерезисом. По сигналу с компаратора б с гистерезисом запускается ждущий мультивибратор 7. Сигнал с выхода ждущего мультивибратора 7 поступает на управляющий вход запоминающего блока 2, который переходит н режим слежения. На выходе запоминающего блока 2 устанавливается напряжение, равное входному напряжению устройства. После окончания действия 60 импульса ждуцего мультивибратора 7 запоминающий блок 2 переходит в режим запоминания. Таким образом, при увеличении входного сигнала напряжение на выходе запоминающего блока 2 воз растает, при уменьшении - остается неизменным. Сигнал с выхода запоминающего блока 2 поступает через третий вход блока 3 Фиксации моментов экстремума на третий вход суммирую,щего порогового элемента 11, При колебаниях входного сигнала, не превышающих установленных блоком 4 порогоного напряжения, и появлении локальных экстремумон суммирующий пороговый элемент 11 не переключается, При убывании входного сигнала после прохождения величины положительного экстремума и превышении разности между запомненным значением глобального экстремума и значением входного сигнала величины порогового напряжения, суммирующий пороговый элемент 11 переключается и запускает ждущий мультинибратор 9Импульс с ныхода этого мультивибратора сигнализирует о том, что напряжение на выходе запоминаюцего блока 2 достигло максимума. Этот же импульс через первый ныход блока 3 фиксации моментов экст- ремума поступает на управляющий вход запоминающего блока 1 и переводит этот блок из режима запоминания в режим слежения. На выходе запоминающего блока 1 может возникнуть колебательный переходный процесс. Сигналы с выхода запоминающего блока 1 поступают через второй вход блока 3 фиксации моментов экстремума на третий вход суммирующего порогового элемента 19, который может зарегист риронать отрицательные экстремумы этих колебаний, Однако ждуций мультивибратор 8 не срабатывает, так как на его запрещающий вход поступает импульс с выхода ждущего мультивибратора 9, чем предотнрацаются ложные срабатывания определения минимумаОпределение отрицательного экстремума происходит аналогично определению положительного экстремума, при этом величину экстремума Фиксирует запоминающий блок 1, а момент его появления - мультивибратор 8.Введение детектора знака производной позноляет повысить точность определения момента восстановления запоминающих блоков и перехода в режим запоминания. Для повышения точности и надежности определения участков нарастания и спада входного сигнала, имеюцего случайную составляющую, к выходу детектора знака производной подключен комнаратор с гистерезисом. ждущий мультивибратор, подсоединенный к управляющему входу второго запоминающего блока, используется только для восстановления запоминающего блока, а не для определения момента пояФения экстремума, поэтому запаздывание сигнала на его выходе не снижает точности опреде1030735 ления величины экстремума, хранимойв запоминающем блоке. Детектор знака производной управляет только однимканалом. Отсутствует перекрестнаясвязь между каналами блока фиксациимоментов экстремума. В результате не 5возникает ложных срабатываний при переходных процессах и точность определения экстремумов повышается. Таким образом, введение совокупности указанных блоков с нх связями повышает точность определения экстремумов. тавитель Вред К.Гайду хов рректор Г. Ога Тираж 873осударствеиногоам изобретенийа, 3-35, Раушск аказ 5205/46 е ВНИИПИ по д 113035, Мосвт е Влиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. П ая,Редактор Н. Лазаренк Подл комитета СССР открытий я наб., д, 4/5