Многоканальное цифровое сглаживающее устройство

Многоканальное цифровое сглаживающее устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

: -"-есоюзн

I ! оо 6360З4ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-еу (22) Заявлено 100577(21) 2483219/18-24 с врнсоединеннем залвнн ¹ (23) Приоритет

Оттублнновано 15.09,79. Бюллетень ¹ 34

Дата опубликования описания 15.09.79 (51)М. Кл.

G 06 F 15/32

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий (53) УДК 881.325 (088.8) (72) Авторы изобретений

Г.С. Магданов и В.Д. Шершуков (73) Заявитель (5 4) MHOZOKAHAHbHOE ЦИФРОВОЕ СГЛАЖИВАЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в измерительной технике в качестве цифрового рекурсивного фильтра низких частот, а также для сглаживания и центриро вания случайных процессов °

Известно цифровое сглаживающее устройство, содержащее накапливающий сумматор и регистр, реализующие цифровой алгоритм оператора экспоненциального сглаживания с помощью операции, эквивалентной утечке в аналоговых интеграторах (1).

Однако такое устройство имеет довольно низкую эффективность сглаживания.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и -достигаемому результату является многоканальное цифровое сглаживающее устройство, содержащее формирователь тактов, выполненный в виде группы последовательно соединенных элементов задержки, а в каждом канале— элемент задержки и параллельный накапливающий сумматор, имеющий в каждом разряде узел сдвига вправо, причем вход первого и выход последнего элементов задержки формирователя тактов являются соответствен» но входом и выходом устройства, группа разрядных входов параллельного накапливающего сумматора nepsoro канала является группой входов устройства, а первая и вторая группы разрядных выходов параллельного накапливающего сумматора последнего канала являютСя соответственно первой и второй группами выходов устройства (2 ) .

Недостатками этого устройства являются сложность коммутации узлов, незначительное быстродействие, не(5 высокая эффективность.

Цель изобретения — упрощение устройства, повькаение быстродействия и эффективности сглаживания.

Поставленная цель достигается тем, что первая и вторая группы разрядных входов параллельного накапливающего сумматора канала соединены соответственно с первой и второй группами разрядных выходов параллельного накапливающего сумматора предыдущего канала, вход каждого элемента задержки формирователя тактов соединен с первым тактовьм входом параллельного на30 капливающего сумматора соответствуб8 6034 где Xf g входная текущая дискрета исходного процесс а, причем 4О

Ущ — выходная текущая дискрета сглаженного процесса, bmoc — дискретная весовая функция устройства, Фи — число каналов, rn = z,g .

Для в=1 дискретная весовая функция

5Î

Ъ

1 (2) для м =2, М дискретная весовая функция где j, — номер канала ) = 4., п, A — r а рpа мMеeтTр p сoг л а ж иHв а нHиHя, d = 2"

На фиг. 2 представлены графики весовых коэффициентов устройства, 65 ющего канала и через элемент задержки этого канала — со вторым тактовым входом параллельного накапливающего сумматора этого же канала.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — графики дискретной весовой функции устройства; на фиг. 3 временные диаграммы исходного и сглаженного прцесс ов .

Многоканальное цифровое сглаживающее устройство содержит формирователь тактов 1 с элементами задержки 2, каналы 3, каждый из которых содержит параллельный накапливающий сумматор

4 и элемент задержки 5. Устройство 15 содержит также вход б, группу вхо-. дов 7, первую 8 и вторую 9 группы выходов, выход 10. Нумерация кана-. лов снизу вверх. Первая группа выходов — для целой части выходной 2О дискреты сглаженного процесса, вторая группа — для дробной части.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: щ,. — дискретная весовая функция, м — число каналов. 25

На Фиг. 3 приняты следующие обозначения: }((Т) — входная функция исходного процесса, Ym (Т) — выходная функция сглаженного процесса.

Устройство работает следующим образом.

Работа устройства основана на дискретном алгоритме оператора экспоненциального сглаживания, описываемом следующим соотношением в матричной форме.

35 рассчитанных по Формулам (2) и (3) для И= 1-6 и 10.

Определение выходной текущей дискреты сглаженного процесса в устройстве производится за цикл„ состоящий из трех тактов .

В первом такте тактирующий сигнал, поступающий на первый тактовый вход сумматора 4 канала 3 с формирователя тактов 1, производит сложение входной дискреты с содержимым сумматора 4 этого канала.

Во втором такте тактирующий сигнал, задержанный элементом задержки 5 на время, равное или больше времени сложения и окончания переходных процессов, поступает на второй тактовый вход сумматора 4 сдвигает полученную во первом такте сумму вправо наi один разряд, т.е. производит операцию усреднения.

В третьем такте этот же тактирующий сигнал, задержанный элементом задержки 2 формирователя тактов 1 на время, равное времени вынолнения операций в первых двух тактах, поступает на первый тактовый вход сумматора 4 следующего канала 3 и производит операцию аналогичную операции в первом такте, с той лишь разницей, что входной текущей дискретой для этого канала служит выходная дискрета предыдущего канала.

На этом цикл работы устройства заканчивается и с приходом очередного тактирующего сигнала на вход 6 формирователя тактов 1 начинается следующий цикл.

Таким образом, один цикл, осуществляемый одновременно во всех каналах устройства, состоит иэ двух операций сложения и одной операции сдвига вправо на один разряд, что на одну операцию сложения меньше по сравнению с известньм устройством.

ВЫдача результатсв с последнего канала 3 может производиться тактирующим сигналом с выхода 10 формирователя тактов 1 или внешним сигналом. В последнем случае первый сигнал можно использовать как сигнал готовности для съема информации с устройства (например в ЭВИ) .

Для повышения точности вычисления необходимо увеличить разрядность сумматора 4 в сторону младших дополнительных разрядов.

Последовательное поразрядное соединение накапливающих сумматоров каналов в сочетании с приведенной коммутацией входов каждого с соответствующими выходами формирователя тактов позволяет резко повысить эффективность сглаживания, существенно упростить схему и повысить быстродействие устройства на один

686034

Фие.!

IàKò по сравнению с известным устройс твом.

Как видно из фиг. 2 увеличение количества каналов в устройстве вецет к повышению эффективности сглаживания, т. е. к запоминанию больйого количества прошлых значений текущих дискрет исходного процесса с соответствующими весами, причем это увеличение не сопровождается снижением быстродействия устройства.

На Фиг. 3 представлены временные диаграммы для случая оборотов ((р ) силовой установки, полученные нри моделировании работы пятиканального цифрового сглаживающего устройства.

Формула изобретения многоканальное цифровое сглаживающее устройство, содержащее формирователь тактов, выполненный в виде группы последовательно соединенных элементов задержки а в каждом канале — элемент задержки и параллельный накапливающий сумматор, имеющий в каждом разряде узел сдвига вправо, причем вход первого и выход последнего элементов задержки Формирователя так тов являются соответственна входом и выходам устройства, группа разрядных входов параллельного накапливающего сумматора первого канала является группой входов устройства а первая и вторая группы разрядных выходов параллельного накапливающего сумматора

5 последнего канала являются соответственно первой и второй группами выходов устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, повышения быстродействия и эффективности сглаживания, первая и вторая группы разрядных входов параллельного накапливающего сумматора канала соединены соответственно с первой и второй группами разрядных выходов параллельного накапливающего сумматора предыдущего канала, вход каждого элемента задержки формирователя тактов соединен С первым тактовым входом параллельного накапливающего сумматора соответствующего::анала и через элемент задержки этого канала — со вторим тактовым входом параллельного накапливающего сумматора этого же. канала.

25 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 3566 44, кл. G 06 P 7/38, 1969 .

2. Авторское свидетельство СССР

3О 9377785, кл. G Об F 15/32, 1970

686034

1 ъ фал с

ЯаВ 77ЭЮ

gz(n T

Х,„(7

И 1 г .7 4 Л b 7 Ю Ю Ю 11 г а ж

Редактор Н. Каменская

Заказ 5461/48 Тираж 780

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Иосквар Ж-35у Раушская наб °, д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4.

l3

%>

02

1

" gs

Составитель Ф. Шагиахметов

Текред П. Бабурка Корректор В. Бутяга