Устройство определения локальных экстремумов функции

(53 (56 В 9 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИ,(71) Институт технической кибернетики АН БССР) Авторское свидетельство СССР93249, кл. С 06 Р 7/04, 1981.Авторское свидетельство СССР В 1032452, кл, С 06 Р 7/06, 1982.Авторское свидетельство СССР У 1005032, кл. С 06 Р 7/06, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛОКАЛЬНЬЗХ ЭКСТРЕМУМОВ ФУНКЦИИ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и предназначено для поиска локальных экстремумов функций (ЛЭФ), представленных в виде дискретных выборокЦель изобретения - повышение достоверности результата путем устранения фиксации ЛЭФ в точках перегиба .функции. С этой целью в устройствовведены два блока анализа (БА), каждый из которых выделяет свой тип ЛЭФ,Каждый БА может вьщелить по тремсоседним выборкам значения функции(ВЗФ), одновременно хранящиеся в регистрах предыдущего, текущего и следующего ВЗФ, текущее экстремальноезначение. Если две какие-либо соседние ВЗФ равны, в БА запоминается этаситуация (путем установки в единичноесостояние триггера) на предмет дальнейшего анализа, являются ли эти ВЗФточкой перегиба функции или точкойЛЭФ. 1 ил.1241227 ряды чисел равны нулю, то на входахвсех элемейтов И 11 в 1 логическийнуль и триггеры 14, - 14 остаютсяв том же состоянии. Если все очеред ные разряды чисел равны единице, тона выходе элемента И 12 логическаяединица, на выходе элемента НЕ 13 ина входах элементов И 11-11 логический нуль и триггеры 14,-14 также 10 не изменяют своего состояния. Есличасть разрядов - нулевые, а часть -единичные, в единичное состояние устанавливаются те из триггеров 14разряды чисел в соответствующих ре гистрах 1 которых равны единице. Вдальнейшем сигнал с прямого выходаданного триггера поступает на входсоответствующего элемента ИЛИ 10,имитируя поступление максимального 20 числа. Таким образом, в нулевом состоянии остается триггер (или триггеры) 14, соответствующий минимальному (или в случае равенства чиселминимальным) из чисел в регистрах 1 .25 После того, как следующее числополностью будет записано в регистресчетчик 4 выдает сигнал перепол 1 энения, который увеличивает на единицу содержимое счетчика 5 адреса и Зп поступает на входы элементов И 20231 и 20 - 23 блоков 3, и 3 анали -гза Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и предназначено для поиска экстремумов функций,представленных в виде дискретных выборок..Цель изобретения - повышение дос-товерности результата путем устранения фиксации экстремума в точках перегиба функции.На чертеже представлена схемапредлагаемого устройства,Устройство содержит буферные регистры следующего 1, текущего 1 ипредыдущего 1 значений функции, блоки 21 и 2сравнения, блоки 31 и3 . анализа, управляющий счетчик 4,счетчик 5 адреса экстремума, регистры 6 и 7 экстремума, а также элементы 8 и 9 задержки. Блок 2. сравнения, содержит элементы ИЛИ 10 в 1,элементы И 111 -11 э и 12, элемент НЕ13 и триггеры 141-14 . Блок 2сравнения содержит элемент И 15-155, элементы ИЛИ-НЕ 16 в 1, элемент ИЛИ 17,элемент НЕ 18 и триггеры 191 -19,Каждый блок 3; анализа (=1,2) содержит элементы И 20,-23 элементыИЛИ 24, и 25; и триггер 26, .Устройство имеет также информационный вход 27, тактовый вход 28, выходы 291 и 29 фиксации локальногоминимума и локального максимума.Устройство работает следующимобразом.Последовательность выборок функциипоступает на информационный вход 27устройства в последовательном кодестаршими разрядами вперед и записывается в регистр 1 следующего значения функции. Старший разряд хранящегося в регистре 1 числа перезаписывается при этом в регистр 1,а старший разряд числа, хранящегосяв регистре 1 - в регистр 1. Каждыйпоступающий разряд сопровождаетсясигналом на тактовом входе 28. Тотже сигнал увеличивает содержимоесчетчика 4, емкость которого равнаколичеству разрядов поступающих чисел. Соответствующие разряды чиселпоступают в блоки 2 и 2 сравнения.Блох 2, выделяет минимальное из трехчисел, хранящихся в регистрах 11-1,и записывает его в регистр б, а блок2 - максимальное и записывает его2в регистр 7.Рассмотрим работу блока сравненияна примере выделения минимального изтрех чисел, Если все очередные разРассмотрим работу блоков анализа 35на примере выделения локального минимума блоком 3 Если триггеры 14 -14 установлены в состояние 101 (т.е.а саедата,е ), на входе элемента И 23 появляется импульс, который 4 Опоступает на выход 29 устройства.Это значит, что по адресу, хранящемуся в счетчике 5, устройство зафиксировало минимум са значением, хранящимся в регистре б, Если аслед = атакпе(а , значение а е =а можетсмь, текбыть локальным минимумом либо точкойперегиба в зависимости от дальнейшегоповедения функции. Эта ситуация фиксируется элементом И 20, импульс навыходе которого переводит триггер26 в ециничное состояние. Еслив дальнейшем значение функции будетнарастать (т.е. некоторое а ) а,е )триггеры 141 вустанавливаются всостояние 100. Это состояние фиксируется элементом И 22, при этомтриггер 26 переводится в нулевое состояние, а на выходе 29 формируетсясигнал локального минимума,Если после ситуации, когда асыа, с а, значение функции будет уменьшаться (т,е, некоторое а сса сиед )триггеры 141-14 устанавливаются в состояние 011. Это соответствует ситуации перегиба функции,при этом сигнал формируется на выходеэлемента И 21 что приводит к установке триггера 26 в нулевое состояние.Вьделение локального максимумапроизводится блоком. 2сравненияи блоком 3анализа аналогично. Приэтом сигнал о наличии локального максимума формируется на выходе 29устройства, адрес локального максимума содержит в счетчике 5 адреса, азначение локального максимума - в,регистре 7,Импульс переполнения с выходасчетчика 4, задержанный элементом 9задержки на величину, достаточнуюдля окончания анализа в блоках3, и .2 , устанавливает триггеры 14, -г14 н 191 - 19 в нулевое состояние,начинается анализ следующего значения выборки функции. Формула изобретения Устройство для определения локальных экстремумов функции, содержащее буферные регистры последующего, текущего и предьдущего значений функции, первый и второй блоки сравнения, первый регистр экстремума, счетчик адреса экстремума и управляющий счетчик, причем информационный вход устройства соединен с информационным входом буферного регистра последующего значения функции, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения и с информационным входом буферного регистра текущего значения функции, выход которого соединен с вторым входом первого блока сравнения, первым входом второго блока сравнения и с информационным входом буферного регистра предьдущего значения функции, выход которого соединен с . вторым входом второго блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения, достоверности результата путем устранения фиксации экстремума в точках перегиба функции, в него введены второй регистр экстремума, первый и второй элементы задержки, первый и второй блоки анализа, причем регистры экстремума и 241227 4буферные регистры выполнены сдвигающими, первый блок сравнения содержитпервый, второй и третий элементы ИЛИ,первый, второй, третий и четвертыйэлементы И, первый, второй и третийтриггеры, элемент НЕ, второй блоксравнения содержит первый, второй итретий элементы И, первый, второй итретий элементы ИЛИ-НЕ, первый, вто 1 О рой и третий триггеры, элементИЛИ и элемент НЕ, каждый блок анализасодержит первый, второй, третий и чет.вертый элементы И, первый и второйэлементы ИЛИ и триггер, причем тактовый вход устройства соединен сосчетным входом управляющего счетчика,со сдвигающими входами первого и второго регистров экстремумов и черезпервый элемент задержки со сдвигающими входами буферных регистров последующего, текущего и предыдущего значений функции, выход буферного регистра последующего значения функциисоединен с первым входом первого элемента И второго блока сравнения, первые входы второго и третьего элементов И второго блока сравнения являются соответственно первым и вторымвходами второго блока сравнения, первые входы первого и второго элементов ИЛИ первого блока сравнения являются соответственно первым и вторымвходами первого блока сравнения, выход буферного регистра предыдущегозначения функции соединен с первымЗ 5 входом третьего элемента ИЛИ первогоблока сравнения, выходы первого,второго и третьего элемента ИЛИ первого блока сравнения соединены соответственно с первым, вторым и тре 40 тьим входами первого элемента И тогоже блока сравнения, а также с первыми входами соответственно второго,третьего и четвертого элементов И того же блока сравнения, выходы кото рых соединены с входами установки вединичное состояние соответственнопервого, второго, третьего триггеровтого же блока сравнения, прямые выходы которых соединены с вторыми вхо дами соответственно первого, второгои третьего элементов ИЛИ того жеблока сравнения, выход первого элемента И первого блока сравнения соединен с информационным входом первого 5 регистра экстремума и через элементНЕ с вторыми входами второго, третьегои четвертого элементов И того жеблока сравнения, выходы первого, вто 1241227рого и третьего элементов И второго блока сравнения соединения соответст-, венно с первым, вторым и третьим входами элемента ИЛИ того же блока сравнения, а также с первыми вхоцамисоответственно первого, второго и третьего элементов ИЛИ-НЕ того же блока сравнения, выходы которых сое" динены,с входами установки в единич" О ное состояние соответственно первого, второго и третьего триггеров того же блока сравнения, инверсные выходы которых соединены с вторыми входами соответственно первого, второго и третьего элементов И того же блока сравнения, выход элемента ИЛИ второго блока сравнения соединен с информационным входом второго регистра экстремума и через элемент НЕ с вто р рыми входами первого, второго и третьего элементов ИЛИ-НЕ того же блока сравнения, выход переполнения управляющего счетчика соединен с первыми входами первого, второго, третьего 25 и четвертого элементов И первого и второго блоков анализа и через второй элемент задержки с входами установки в нулевое состояние первого, второго и третьего триггеров первого и второго блоков сравнения, прямой выход первого триггера 1-го блока сравнения, где= 1,2, соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И -го блока анализа,35 инверсный выход первого триггера з.-го блока сравнения соединен с вторыми входами первого и второго элементов И -го блока анализа, прямой выход второго триггера д-го блока сравнения соединен с,третьим входом второгоэлемента И 1-го блока анализа, инверсный выход второго триггера -гоблока сравнения соединен с третьимивходами первого, третьего ичетвертого элементов И 1-го блока анализа, прямой выход третьеготриггера х-го блока сравнениясоединен с четвертым входом первого, второго и четвертогоэлементов И х-го блока анализа, инверсный выход третьего триггера -гоблока сравнения соединен с четвертымвходом третьего элемента И 1-го блокаанализа, выход первого элемента И-го блока анализа соединен с входомустановки в единичное состояние триггера того же блока анализа, прямойвыход этого триггера соединен с пятыми входами второго и третьего элементов И того же блока анализа, выходвторого элемента И -го блока анализасоединен с первым входом первого элемента ИЛИ того же блока анализа, выход первого элемента ИЛИ соединен свходом установки в нулевое состояниетриггера того же блока анализа,выход третьего элемента И -го блокаанализа соединен с вторым входомпервого элемента ИЛИ и с первым входом второго элемента ИЛИ того жеблока анализа, выход четвертого элемента И -го блока анализа соединенс вторым входом второго элемента ИЛИтого же блока анализа, выходы вторыхэлементов ИЛИ первого и второго блоков анализа являются выходами фиксации локального минимума и локальногомаксимума устройства,1241227 оставитель В. ГороховехреЛН. Бонкало Коррект едактор А.Огар . аз 3489/4 Тираж б 71Государственногоелаи изобретенийосква, Ж, Рау ВНИИПИ по д 3035, приятие, г.укгород,ул.Проектная,ческо Производственно-полиг Подп оиитета С открытий кая наб., ноеР4