Устройство для определения экстремума

505 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 13 ЕТЕ К АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТВУ ечипоренанин ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИОПИСАНИЕ ИЗ(56) 1. Авторское свидетельство. ССС9 438005, кл. 6 05 В 13/02, 1975,2. Авторское свидетельство СССРР 842709, кл. С 05 В 13/00,. 1981(54)(57)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯЭКСТРЕМУМА, состоящее из и -каналов, каждый из которых содержит3-триггер и три элемента И-НЕ, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повыаения достоверностиопределения экстремума, в неговведены блок управления, содержащийчетйре элемента И и два триггера,и формирователь импульсов, а в каждый канал устройства введены, четвертый элемент И-НЕ, два инверсныхэлемента и элемент И, причем вкаждом К -канале прямой, выход Э -триггера подключен к первому входупервого Элемента И-НЕ, инверсныйвыход Р -триггера подключен к входувторого элемента И-НЕ, второй входкоторого соединен с сигнальным входом Э -триггера, выход первого элемента И-НЕ подключен к первому входэлемента И и через первый инверторк первому входу третьего элементаИ-НЕ, выход второго элемента И-НЕподключен к второму входу элемента И и через второй инвертор - к первому входу четвертого элемента И-НЕ, третий вход элемента И соединен с вторыми входами третьего и четвертого элемента И-НЕ и с выходом элемента И (К -1) -канала, выходы третьих элементов И-НЕ каждого канала подключены к соответствукщим и-входам первого элемента И блока управления, выходы четвертых элементов И-НЕ каждого канала соединены с соответствующими и -входами второго элемента И блока управления, выход формирователя импульсов подключен к установочным входам Р -триг гера каждого канала и к первым входам третьего и четвертого элементов щ И блока управления, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, выходы первого и второго триггеров блока управления соединены соответственно с (и +1) -входами первого и второго элементов И блока управления, счетные входы первого и второго триггеров блока уп-равления соединены соответственно с вторыми входами третьего и четвер- ф того элементов И блока управления, сигнальные входы первого и второго триггеров блока управления соеди- фф нены соответственно с инверсными ( 7 выходами этих же триггеров, установочные входы которых подключены соответственно к выходам третьего и четвертого элементов И блока управления.Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в автоматизированныхсистемах управления для определенияэкстремума функции на основе информации о знаке приращения этой Функции, выращенной н дискретной форме,Известно устройство дискретногодействия для определения экстремумав шаговом цифровом экстремальном регуляторе, содержащее дешифратор,триггеры Р 5 ,элементы И, ИЛИ Г 13,Недостатком данного устройстваявляется то, что оно имеет узкиеФункциональные воэможности, выражающиеся в том, что оно не позволяетосуществлять определение минимумаи максимума функции без дополнительных переключений и на вход устройства не допускается подключениеаналого-циФровых преобразователейЛЦП ) с различным предстанлениемвыходной информации: н дноично-десятичном коде 8-4-2-1 и двоичнопараллельном коде,Наиболее близким к предлагаемомуявляетсяустройство для определения экстремума, состоящее из и-каналов, каждый из которых содержит9-триггер и три элемента И-НЕ 21.Недостатками известного устройства являются низкая надежностьи достоверность определения экстремума, выражакщиеся в том, что в устройстве возможно ложное определение экстремума в интервале времениот Фронта тактового импульса, поданаемого на С-входы триггеров, доего спада за счет задержки сигналана элементах И-НЕ сравнения кодов,а также наличие сигналов экстремумана выходе выходного элемента И-НЕ в течение времени спада определяемой функции в случае определения максимума, а в случае определения минимума - н течение времени роста Функции.Цель изобретения - повышение достоверности определения экстремума.Указанная цель достигается тем, что в устройство для определения экстремума, введены блок управления, содержащий четыре элемента И и два триггера, и формирователь импульсов, а в каждый канал устройства введены четвертый элемент И-НЕ, два инверсных элемента и элемент И причем в каждом К -канале прямой выходР-триггера подключен к.первому входупервого элемента И-НЕ, инверсныйвыход Э -триггера подключен к входувторого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с сигнальным нходом )3 -триггера, выход первого элемента И-НЕ подключен к первому входуэлемента И и через первый иннертор -к первому входу третьего элементаИ-НЕ, выход второго элемента. И-НЕ5 10 И-НЕ каждого канала соединены с соответствующими и -входами второгоэлемента И блока управления, выходформирователя импульсов(подключенк установочным входам Э -триггеракаждого канала и к первым входамтретьего и четвертого элементов Иблока управления, вторые входыкоторых соединены соответственнос выходами первого и второго элементов И, выходы первого и второготриггеров блока управления соединены соответственно с (о +1) -входами первого и.второго элемента Иблока управления, счетные входыпервого и второго триггеров блокауправления соединены соответственно с вторыми входами третьего ичетвертого элементов И блока управления, сигнальные входы первого ивторого триггеров блока управления соединены соответственно с инверсными выходами этих же триггеров,установочные входы которых подключены соответственно к выходам третьего и четвертого элементов И блокауправленияНа фиг. 1 приведена блок-схемаустройстна; на фиг, 2 - временныедиаграммы работы устройства,Устройство содержит и каналов3-триггеров 1,п первых 2, вторых3 и третьих 4 элементов И-НЕ, блок5 управления, содержащий первый б,второй 7, третий 8 и четвертый 9элементы И и первый 10 и второй 11триггеры, формирователь 12 импульсов, о четвертых элементов 13 И-НЕ,первых. 14 и вторых 15 инверторон и и элементов И 1 б, входныеи выходные шины 17-23.На фиг. 2 показаны временныедиаграммы работы устройства дляопределения экстремума, где изображены: 24 - управляющие импульсыАЦП, 25 - тактовые импульсы, поступающие на шину 22 тактовых импульсон, 26 - импульсы разрешения состаршего разряда, поступающие нашину 18 разрешения определения экстремума, 27 - цифровой код, поступающий на входную шину 17; 28сигнал иа прямом выходе 3 -триггера 1; .29 - уровень сигнала на выходе элемента И-НЕ 2; 30 - уровеньсигнала на выходе элемента И-НЕ 3,31 - уровень сигнала на выходе зле 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 подключен к второму входу элемента Ии через второй инвертор к первомувходу четвертого элемента И-НЕ, третий вход элемента И соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И-НЕ и с выходом элемента И К -1 )-канала, выходы третьих элементов И-НЕ каждого каналаподключены к соответствующим и-входам первого элемента И блока управления, выходы четвертых элементовмента И-НЕ 4 г 32 - уровень сигналана выходе элемента И-НЕ 13, 33сигнал разрешения на выходной шине19 разрешения определения экстрегюма в младшем разряде 34 - сигнална прямом выходе триггера-защелки10", 35 - сигнал на прямом выходетриггера-защелки 11; 36 и 37уровни сигналов соответственно навыходных шинах 21 и 20.Обозначим поступающий в текущиймомент времени на шину 23 код с выхода АЦП А= а, а 2 а а код,записанный в запоминающем регистРе - Во Ь 1, Ь Ь.Тогда положительйому приращению Функции (максимум не достигнут ) соответствуетслучай АВ, а отрицательномуприращению 1 минимум не достигнут)случай А и с ВП, т.е. опРеделениеэкстремума сводится к определениюизменения знака приращения функции.Устройство для определения экстремума работает следующим образом.При включении устройства (тактТО) формирователь 12 импульса начальной установки устанавливаетЯ-триггер 1 каждого разряда в нулевое состояние, а триггеры-защелки10 и 11 - в единичное состояние.При этом на первом и втором входахэлементов И-НЕ 2 и 3, подключенныхсоответственно к входным шинам23 и 17 и выходам 0 -триггера 1запоминающего регистра, устанавливаются парафазные сигналы, а навыходах элементов И-НЕ 2 и 3 устанавливаются сигналы уровня логической единицы. Эти сигналы поступаютсоответственно на первый и второйвходы элемента И 16 и через инверторы 14, 15 - на первые входы элементов И-НЕ 4, 13, на выходах которых устанавливаются сигналы уровнялогической единицы,На выходных шинах 20 и 21 приэтом устанавливаются сигналы уровня логической единицы.Пусть в тактах Т 1 и Т 2, определяемых импульсами управления,на шинах 23 и 17 цифровой код остается неизменным, а именно, нашине 17 установлен сигнал уровнялогического нуля, а на шине 23 соответственно - сигнал уровня логической единицы.По тактовым импульсам, поступающим на С -вход Р -триггера 1, происходит запись в Р -триггер 1. Приэтом его состояние и состояние элементов И-НЕ 2, 3,4,1 3 остаетсянеизменным.Сигналы разрешения, поступающиена входную шину 18 разрешения определения экстремума со старшего разряда, через элемент И 16 поступаютна выходную шину 19 разрешенияопределения экстремума в младшем разряде, На выходню шинах 20 и 21сигналы остаются неизменными.При изменении уровня сигналана входных шинах 23 и 17 такт ТЗ)на выходе элемента И-НЕ 3 устанавли 5 вается сигнал уровня логическогонуля и по приходу сигнала разрешения со старшего разряда на шину 18на выходе элементов И-НЕ 13, И б,И 9 формируется сигнал уровня логического нуля, т,е. выполняется условие а ) Ь (минимум достигнут),при этом триггер-защелка 11 устанавливается в единичное состояние,По Фронту тактового импульса, поступающего на шину 22, на выходе элементов И-НЕ 13, И 6 И 9 устанавливаются сигналы уровня логическойединицы, а триггер-защелка 10 устанавливается в нулевое состояниеНа выходной шине 20 Формируетсяимпульс, определяющий прохождениеминимума Функции.В такте Т 4 изменения кода непроисходит, при этом работа устройства аналогична работе в тактах25 Т 1 и Т 2При изменении сигнала в тактеТ 5 на входной шине 17 с уровнялогической единицы на уровень логического нуля, на выходе элементаЗО И-НЕ 2 устанавливается сигнал уровня логического нуля и, по приходусигнала разрешения на шину 18 состаршего разряда на выходе элементов И-НЕ 4, И 7 И 8 формируется 35 сигнал уровня логического нуля,т,е. выполняется условие а 1 ( Ьмаксимум достигнут ). При этомтриггер-защелка 10 устанавливаетсяв единичное состояние, По фронту 4 О тактового импульса, поступающегона шину 22, на выходе элементовИ-НЕ 4, И 7, И 8 устанавливаютсясигналы уровня логической единицы,а триггер-защелка 11 устанавливается 45 в нулевое состояние, На выходнойшине 21 формируется импульс, определяющий прохождение максимума функции.Б тактах Тб и Т 7 сигнал на выходных шинах 23 и 17 не изменяется при этом работа устройства аналогична работе в тактах Т 1 и Т 2.Таким образом, при достижениимаксимума и дальнейшем уменьшениикода на выходной шине 21 формируется один импульс, определяющий достижение максимума, Аналогично, придостижении максимума и дальнейшемувеличении кода на выходной шин е 20формируется один импульс, определяю О щий достижение минимума.Использование предлагаемого устройства для определения экстремумапо сравнению с базовым объектомв качестве которого взято устройство 65 для сравнения двух двоичных чисел, 1070505применяемое в автоматизированных системах программного управления, позволяет исключить возможность ложного определения экстремума по приходу кода на вход устройства за счеттого, что в предлагаемом устройстве 5осуществлено временное разделениесравнения поступившего кода с записанным в запоминающем регистре и выцачи результата сравнения на выход устройства, чем повышается надежность работы устройства, а также,исключить возможность ложного определения экстремума на участках спадаили нарастания функции за счет тогочто устройство формирует толькоодин импульс, по времени совпадающий с моментом прохождения экстремума, тем самым повышается достоверность определения экстремума.10 70505 ТО ту г Составитель В Техред О.Неце ин Корректо шетник Редак аши 44 Тираж 842П НИИПИ Государственйого комитета по делам изобретений и открыти 035, Мрсква, Ж, Раушская набдпис СССР аказ 11680 д. 4 113 илиал Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4