Устройство для определения наибольших и наименьших значений функций

Устройство для определения наибольших и наименьших значений функций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАИБОЛЬШИХ И НАИМЕНЬШИХ ЗНАЧЕНИИ ФУНКЦИЙ содержащее ре гистр текущих значений, блок умножения, триггер, сумматор, регистр экстремашэных значений, коммутатор, причем первый вход значения исследуемой ({ икции устройства соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого поОг кпзочен к выходу триггера, выход pervtci bKfc: ;-.;-iLa,A ре текущих значений соединен с пе{юым входом Ъумматора и информационным входом коммутатора, выход которого подключенк входу регистра экстремальньпс эаачеов и, второй вход сумматора является В1ф ащ1с«ным входом устройства, отличающееся тем, что, с цевью :увеличения-псмехоз&щищеш1осга устройства , в него введены блок вычитания и выходной коммутатсф, причем входы бпсаса вычитания соединены соответственно с вы .ходако perHci JOB текущих и экстремальных значений, а выход подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соедЕшен с управляющим входом кам мутатсфа, а второй вход - с выходом cjMMaTqpa, счетш 1м входом триггера н управляиошм входом выходного коммутаvapa , явфорлационный вход которсяго подключен к выходу регистра экстремальных значений, а выход является выходом устройства, вход значения всследуемой функции устройства соединен с вторим входом регистра текупшх значесх ний. 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3553830/18-24 (22) 15.02.83 (46) 23.04.84.Бюл. % 15 (72) В.П.Сухинин, P.È.Áëÿõìàí, С.Ф.Платонов и Л.П.Г зишин (71) Куйбышевский политехнический институт им.В,В.ÊóRáûøåâà и Сызранский турбостронтельный завод (53) 681. 3(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 402001, кл. С, 06 F 15/36, 1971.

2. Авторское свицетельство СССР

Ию 903886, кл. Cj 06 F 15/36; 1980 (пвототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕ

ЛЕНИЯ НАИБОЛЬШИХ И. НАИМЕНЬШИХ

ЗНАЧЕНИИ ФУНКЦИЙ, содержащее регистр текущих значений, блок умнойения, триггер, сумматор, регистр экстремальных значений, коммутатор, причем первый вход значения исследуемой функции устройства соединен с первым входом блэка умножения, второй вход которого подключен к выходу триггера, выход peraet„„SU„„O O А

Sm 06 F 15/36 ра текуших значений соединен с первым входом сумматора и информационным входом коммутатора, выход которого подключен к входу регистра акстремальных значений, второй вход сумматора является инрормацнонным входом устройства, о тличающее ся тем, что, сценью

;увеличения помехозащншенности устройства, в него введены блок вычитания и выходной коммутатор, причем входы блока вычитания соединены соответственно с вы, ходами регистров текущих и экстремальных значений, а выход подключен к первому входу- элемента ИЛИ, выход которого соединен с управлякхлим входом кома s ой вход - c выходом Е мутатора тор сумматора, счетным входом триггера и управлякецим входом выходного коммутатора, информационный вход которого лод- С" ключен к выходу регистра экстремальных значений, а выход является выходом устройства, второй вход значения sccneдуемой функции устройства соединен с вторым входом регистра текущих значений. матор, регистр. экстремальных значений, коммутатор, причем первый вход значения исследуемой функции устройства соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого подключен к выходу триггера, выход регистра текущих значений соединен с первым входом сумматора и информационным входом коммутатора, выход которого подключен к входу регистра экстремальных зна-. чений, второй вход сумматора является информационным входом устройства, введены блок вычитания и выходной коммутатор, причем входы блока вычитания соединены соответственно с выходами регистров текущих и экстремальных значе— ний, а выход подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, а второй вход — с выходом сумматора, счетным входом триггера и управляющим входом выходного коммутатора, информационный вход которого подключен к выходу регистра экстремальных значений, а выход является выходом устройства, второй вход значения исследуемой функции устройства соединен с вторым входом регистра текущих значений.

На фиг. 1 дана функциональная элек рическая схема устройства; на фиг. 2график входного напряжения; на фиг. 3схема коммутатора.

Устройство содержит блок 1 умножения, триггер 2, регистр З.текущих значений, сумматор 4, коммутатор 5, блок 6 вычитания, элемент ИЛИ 7, регистр 8 экстремальных значений коммутатор 9.

Устройство работает следующим образом. . В исходном состоянии в регистрах 3 и

8 хранятся нули по всем разрядам, коммутаторы 5 и 9 закрыты по управляк щим входам. На третий вход устройства подан постоянный сиг нал, соответствующий пороговому напряжению (фиг.2).

На выходе устройства сигнал также отсуствует. На первый вход устройства поступает код, соответствующий значению исследуемой функции, причем знаковый разряд кода поступает через первый вход устройства и блок 1 умножения. Такая коммутация позволяет на выходе регистра 3 текущих значений получать сигнал

АК А l K(g)tp (1) где А равно + 1 в исходном состоянии

А=1 >

К .:j — и входной код исследуемой фун(t l кции без знакового разряда.

1088010 2

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при разработке специализированной вычис,, лительной и измерительной аппаратуры, предназначенной для определения наибольших и наименьших значений функции на

5 заданном интервале, например, определения . наибольших и наименьших значений корреляционных функций на кажпом периоце колебаний.

1О

Известно устройство для экстремумов функций, содержащее регистр текущего значения, регистр экстремального значения, сумматор, коммутатор, схему сравнения С1 Х

l5

Недостатком этого устройства является фиксирование всех локальных максимумов и минимумов, хотя некоторые из них могут являться результатом воэдейстия случайных помех. Это приводит к

20 снижению точности определения характеристик исследуемой функции.. Кроме того, при исследовании переходных процессов важно знать, сколько периодов колебаний совершит переходная функция

25 прежде, ячем закончится переходнои про.цесс. Однако устройства, фиксирующие все существующие экстремумы, определяют число периодов с погрешностями.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является устройство для определения экстремумов функций, содержащее регистр текущего значения, сумматор, коммутатор, блок умножения, регистр экстремальных значений и триггер, причем информационнный З5 вход устройства соединен с первыми входами блока умножения и сумматора, выход которого соединен с входом регист« ра текущих значений, выход которого подключен к второму входу сумматора и 40 информационным входам коммутаторов, выход которого соединен со входом Ðåгистра экстремальных значений, выход блока умножения подключен к управляющему входу коммутатора и счетным 45 входом триггера, выход которого под,С ключен к второму входу блока умножения 23.

Недостатком известного устройства также является погрешность, возникаю- 50 щая при определении наибольших и наименьших значений функций.

Белью изобретения является увеличение помехозащищенности устройства.

Поставленная цель достигается тем, 55 что в устройство для определения экстремумов, содержащее регистр текущих. значений, блок умножения, триггер, сум

3 " — 1088

Коммутатор 5 разрешает прием выходного сигнала регистра 3 текущих значений под воздействием ynpaans«waax сиг налов, поступакицих с выхода элемента

ИЛИ 7, входы которого подключены к

5 знаковым разрядам блока 6 вычитания и сумматора .4, причем управля«еций сигнал с блока 6 вычитания определяется так:

О сК-АК, (2) где Х - сигнал с выхода регистра 3; fO . АК - сигнал с выхода регистра 3, определяемый выражением (1).

Управляющий сигнал сумматора 4:

8 регистре 8 код не изменится. На выходе устройства сигнал не изменится, 1с 7.

АК = - K(7); Хс К(5); 0В.с Х-АК»

uS 4 О; ОС = ВВ + .АК Ос Ъ 0

В регистре 8 код изменится: а -К(7).

t- =8.

AK = -K(8); х = -К(7) Ов = Ф- АК»

UВ > 0» ue-=ВР+AK» ОС)О.

Не изменится состояние регистров 8 и при i- =9, и с 10.

1 с с11.

Ак = - к(11); х = -к(7);

Ц = X - АК; И> >. О; И< = 02+ АК; .0с(0.

Раэрешакцций сигнал с выхода сумматора

4 разрешил прохождение содержимого рег гистра 8 (т.е. - К(7) на выходе устройИ с- 3D+ AÊ (3) где 99 - пороговый сигнал, поступающий на третий вход устройства;

АК вЂ” сигнал, снимаемый с выхода регистра 3.

Этот сигнал 0 управляет коммутатором 9 и триггером 2.

Активные уровни будут, если

U СО и 0 (О. (4) !

Тогда на выходе устройства будет появляться сигнал в том случае, если исследуемая функция сменит знак и ее значение превысит Пороговый уровень|©.

В это же время изменится код, хранящийся в регистре 8. Кроме того, в регистре 8 ход изменяется и в том случае, когда поступающий на первый и второй входы устройства код превышает любой из ранее пришедших по абсолютной величине.

Рассмотрим работу устройства при поступлении на вход устройства последовательности кодов (фиг.2). Длительность цикла работы устройства определяется

4J частотой поступления входных сигналов, .

Нулевой цикл: I. =О, АК = K(0);. Хсор К(0) ) Oð

Ов = x- AK; Ое СОр.и = D3+ AK

0<70; DQ y О.

Так как ОВ(0, то через коммутатор 5 в регистр 8 будет занесен «од АК, т.е. .Х =AK =K(0).

На этом нулевой цикл работы заканчивается, и с приходом следующего сиг- у нала начинается новый цикл:

1с 1.

АК = К(1); х К(О);

Ов = х-АК; ЦВ)0; Ос ) +АК

0с> 0» (K„ t< !Ко . 55

Состояние регйстров 3 и 8 не изменяется и на выходе устройства сигнал отсуствует.

010 4

Ф °

АК = К(2); Х = K(O);

ОВ =- < - АК а Р О ис = И)+АК;

О О., т.е. несмотря на то, что К(2) соответствует локальному экстремальному значению, он не будет зарегистрирован устройстсвом,.

1= 3.

АК = А(3); Х =",К(О),» Ов = х -Ак; Об> о;0 с39 +АКМсъо, К(3) также не будет эарегистрировай устройством, так как состояние регистров

3 и 8 не изменится.

1 с 4, АК = K(4); Х = K(0) ;

0 в = х - АК; ОР О; U - 53+ АК; о о.

Несмотря на то, что знак исследуемой функции изменялся, на выходе .устройства сигнал будет отсутствовать, так как его абсолютная величина не превышает значение 93 . Введение порогового уровня также приводит к увеличению помехоэашищенности и, как следствие, точности.

j= 5.

АК = К(5); Хс К(О);

08 = Х- AKtUb>ОФ

ОсРП+ AKCu < О.

На выходе сумматора 4 появляется сигнал, разрешающий прохождение кода

К(0) на выход устройства, перезапись в регистр 8 кода, соответствующего значению K(5), т.е. Х =K(5) и смену знака А=-А; Ас- 3..

j= 6.

AK = — K(6); Х = К(5)В

0 =Х-AK U )О О = >+ hK

6 6 C, C

8010 Ь

Коммутатор работает следующим образом.

Если на управляюшем входе сигнал отрицательной папярности (активный уровень), то входной сигнал через вход 11, схему 13, элемент НЕ 12 поступйт на выход 14.

Еспн на управляющем вхоце 10 сигнал положительной полярности, то на элементе 13 нет совпадения, и на выход 14 входной сигнал с входа 11 не поступит

Использование новых элементов-блока вычитания, второго коммутатора, алемента ИЛИ позволяет увеличить точность определения наибольших . и наименьших значений функций, снизить временные .затраты по выбору их из всех локальных экстремумов, высвободить машинное время дпя решения других задач при подключении предлагаемого устройства в качестве блока первичной обработки информации. Все это приводит . к повышению эффективности анализа состояния объекта, описываемого исследуемой функцией, например, определения характеристик.и вида корреляционной функции случайного процесса, описывающего колебания нижней прижимной рамы среднеходной углеразмольной мельщщы.

Своевременная и правипьная идентификация корреляционной функции позвопит по случайным копебаниям нижней прижимной рамы определить неразмалываемые включения, износ раэмольных валков и другие отклонения от нормальной работы мельницы. Это позволит своевременно остановить мельницу и устранить неисправ ности, что увеличивает срок службы оборудования.

5 108 ства, смену содержимого регистра 8, смену знака А и т, а.

Таким образом, иэ 12-ти копов(фиг. 2)будуг зафиксированы K(0); К(7), соотве гствующие наибольшему rt наименьшому зна- 5 чению функции.

Как следует иэ описания работы устройства, все операции по пересылке содержимого из одного регистра в другой ипи из регистра на выход осуществляются 1О за один такт работы, который определяется быстродействием элементов и узлов, входящих в устройство, и частотой следования входйых кодов. Коды пересылаются параллельно по информационным ши- 5 нам (на фиг.1 они показаны двойной линией). Управлякецие сигналы, соответствукапие одному разряду, поступают на блоки в соответствии о одинарными линиями на фиг.1. 20

Устройство может быть реализовано с применением средств вычислительной техники: сумматоров, блоков вычитания на 8 разрядов, Й -разрядных коммутаторов, триггера, управляемого по счетному входу, одноразрядного блока умножения. С выхода устройства параллельный

: код может быть подключен к регистрирующему прибору, либо к ийтерфейсу ЭВМ дпя дальнейшей обработки s системе . 30 контроля, управления и т.д. Зпемент

ИЛИ 7 сдужит дпя развязки унравляюпых входов коммутаторов 5 и 9. В алементе ИЛИ 7 выполняется логическая операция В=С+3, где С и Э вЂ” входные 35 коды; B - выходной код (без инверсии).

Структурная схема К -разрядного коммутатора включает управляющий вход 10, информационный вход 11 разрядов, элемент HE 12, схему 13 совпадения по N, ю ф(-разрядный выход 14.

1088010

1088010

Составитель Е.Иванова

Редактор Н.Егорова Техред O.Неце Корректор Ю.Макаренко

Заказ 2674/46 Тираж 699 Подписное

ВНИИ ЙИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 Раушскан наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óìàîðîä, ул.Проектная,4