RU2177643C1

RU2177643C1 - Analog processor unit

Info

Publication number: RU2177643C1
Application number: RU2000128538A
Authority: RU
Inventors: Д.В. Андреев
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2001-12-27

Abstract

FIELD: automation and computer engineering. SUBSTANCE: processor unit that may be used for building functional components of analog computers, computer-aided monitoring and control facilities has relators each incorporating comparator, Boolean EXCLUSIVE OR gate, making and breaking switches and provides for selecting minimal, super-minimal, median, sub-maximal, or maximal of five input analog signals. EFFECT: enlarged functional capabilities. 2 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления и др. The invention relates to automation and analog computing and can be used to build functional units of analog computers, means of automatic regulation and control, etc.

Известны аналоговые процессоры (см. например рис.72а в книге Волгин Л.И. Синтез устройств для обработки и преобразования информации в элементном базисе реляторов. - Таллинн: Валгус, 1989. - 179 с.), которые обеспечивают выбор медианного из пяти входных аналоговых сигналов. Analog processors are known (see, for example, Fig. 72a in the book of LI Volgin. Synthesis of devices for processing and converting information in the elemental basis of relators. - Tallinn: Valgus, 1989. - 179 p.), Which provide a choice of the median of the five input analog signals.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных аналоговых процессоров, относится ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не обеспечивается выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального сигнала. The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using known analog processors is limited functionality due to the fact that the choice of the minimum, supraminimum, submaximal or maximum signal is not ensured.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является, принятый за прототип, аналоговый процессор (фиг. 1 в описании изобретения к патенту РФ 2124754, кл. G 06 G 7/52, 1999 г.), который содержит два релятора и обеспечивает выбор минимального, медианного или максимального из трех входных аналоговых сигналов. The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is the analog processor adopted for the prototype (Fig. 1 in the description of the invention to RF patent 2124754, class G 06 G 7/52, 1999), which contains two relays and provides the choice of the minimum, median or maximum of the three input analog signals.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка пяти входных аналоговых сигналов. The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using the prototype is limited functionality due to the fact that it is not allowed to process five input analog signals.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения выбора минимального, супраминимального, медианного, субмаксимального или максимального из пяти входных аналоговых сигналов. The technical result of the invention is the expansion of functionality by providing a choice of a minimum, supraminimum, median, submaximum or maximum of five input analog signals.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в аналоговом процессоре, содержащем два релятора, каждый из которых выполнен в виде компаратора, подключенного выходом к первому входу булевого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого является входом управления релятора, а выход соединен с управляющим входом замыкающего и размыкающего ключей, выходы которых объединены и образуют выход релятора, первым и вторым входами которого являются соответственно неинвертирующий и инвертирующий входы компаратора, присоединенные соответственно к входам замыкающего и размыкающего ключей, особенность заключается в том, что в аналоговый процессор дополнительно введены n (n= 37) реляторов, причем все реляторы сгруппированы в одиннадцать групп так, что i-ая

и одиннадцатая группы содержат соответственно три и девять реляторов, первые входы первых реляторов первой,..., десятой групп объединены и образуют первый управляющий вход аналогового процессора, второй и третий управляющие входы которого образованы соответственно объединенными входами управления первых и объединенными входами управления вторых, третьих реляторов каждой i-ой

группы, а четвертый управляющий вход подключен к входам управления первого,. . . , девятого реляторов одиннадцатой группы, в i-ои

группе выход первого и выход второго реляторов соединены соответственно с первым входом второго и первым входом третьего реляторов, выход третьего релятора первой группы и выходы третьих реляторов второй,..., десятой групп подключены соответственно к первому входу первого и вторым входам первого,..., девятого реляторов одиннадцатой группы, в которой выход предыдущего релятора соединен с первым входом последующего релятора, а выход девятого релятора является выходом аналогового процессора.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in an analog processor containing two relays, each of which is made in the form of a comparator, connected by the output to the first input of the Boolean element EXCLUSIVE OR, the second input of which is the relay control input, and the output is connected to the control input closing and disconnecting keys, the outputs of which are combined and form the output of the relator, the first and second inputs of which are respectively the non-inverting and inverting inputs of the computer a radiator connected respectively to the inputs of the closing and opening keys, the peculiarity is that n (n = 37) relators are additionally introduced into the analog processor, and all the relators are grouped into eleven groups so that the ith

and the eleventh group contain three and nine relators, respectively, the first inputs of the first relators of the first, ..., tenth groups are combined and form the first control input of the analog processor, the second and third control inputs of which are formed respectively by the combined control inputs of the first and combined control inputs of the second, third each i-th

group, and the fourth control input is connected to the control inputs of the first ,. . . , the ninth relators of the eleventh group, in i-oi

group, the output of the first and the output of the second relator are connected respectively to the first input of the second and first input of the third relator, the output of the third relator of the first group and the outputs of the third relators of the second, ..., tenth groups are connected respectively to the first input of the first and second inputs of the first, ... , the ninth relators of the eleventh group, in which the output of the previous relator is connected to the first input of the subsequent relator, and the output of the ninth relator is the output of the analog processor.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна". The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the set of essential features of the analogue, allowed to identify the set of essential distinguishing features in relation to the applicant’s technical result in the claimed device set forth in the claims. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;
- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;
- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;
- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;
- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not derive explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art determined by the applicant, in particular, the following transformations are not provided for by the claimed invention:
- addition of a known product by any known part (s) attached to it according to known rules to achieve a technical result in respect of which the effect of such additions is established;
- replacement of any part (s) of a known product with another known part to achieve a technical result, in respect of which the effect of such a replacement is established;
- the exclusion of any part (element) of the product with the simultaneous exclusion of the function due to its presence and the achievement of the usual result for such exclusion;
- an increase in the number of elements of the same type to enhance the technical result due to the presence in the tool of just such elements;
- the implementation of a known tool or part (s) of a known material to achieve a technical result due to the known properties of this material;
- creating a tool consisting of known parts, the choice of which and the connection between them are based on known rules, recommendations, and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the parts of this tool and the connections between them.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". The described invention is not based on a change in the quantitative characteristic (s), the presentation of such signs in relationship, or a change in its form. This refers to the case when the fact of the influence of each of these characteristics on the technical result is known, and new values of these signs or their relationship could be obtained on the basis of known dependencies and patterns. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

На фиг. 1 и 2 представлены соответственно схема предлагаемого аналогового процессора и схема релятора, использованного при построении указанного процессора. Аналоговый процессор содержит реляторы 1₁₁,...,1₍₁₁₎₉. Каждый релятор выполнен в виде компаратора 2, подключенного выходом к первому входу булевого элемента ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ 3, второй вход которого является входом управления релятора, а выход соединен с управляющим входом замыкающего и размыкающего ключей 4₁ и 4₂, выходы которых объединены и образуют выход релятора, первым и вторым входами которого являются соответственно неинвертирующий и инвертирующий входы компаратора 2, присоединенные соответственно к входам ключей 4₁ и 4₂. Все реляторы сгруппированы в одиннадцать групп так, что i-ая

и одиннадцатая группы содержат соответственно реляторы 1_i1, 1_i2, 1_i3, и 1₍₁₁₎₁, ...,1₍₁₁₎₉, первые входы реляторов 1₁₁,...,1₍₁₀₎₁ объединены и образуют первый управляющий вход аналогового процессора, второй и третий управляющие входы которого образованы соответственно объединенными входами управления реляторов 1₁₁,...,1₍₁₀₎₁ и объединенными входами управления реляторов 1_i1, 1_i3

, а четвертый управляющий вход подключен к входам управления реляторов 1₁₁₎₁,..., 1₍₁₁₎₉, выходы реляторов 1_i1 и 1_i2 соединены соответственно с первыми входами реляторов 1_i2 и 1_i3

выход релятора 1₁₃ и выходы реляторов 1₂₃,...,1₍₁₀₎₃ подключены соответственно к первому входу релятора 1₍₁₁₎₁ и вторым входам реляторов 1₍₁₁₎₁,..., 1₍₁₁₎₉, выходы реляторов 1₍₁₁₎₁,..., 1₍₁₁₎₈ соединены соответственно с первыми входами реляторов 1₍₁₁₎₂,..., 1₍₁₁₎₉, а выход релятора 1₍₁₁₎₉ является выходом аналогового процессора.In FIG. 1 and 2, respectively, are a diagram of a proposed analog processor and a relator circuit used in constructing said processor. The analog processor contains relators 1 ₁₁ , ..., 1 _{(11) 9} . Each relator is made in the form of a comparator 2, connected by an output to the first input of the Boolean element EXCLUSIVE OR 3, the second input of which is the relay control input, and the output is connected to the control input of the closing and disconnecting

keys

4 ₁ and 4 ₂ , the outputs of which are combined and form the relay output , the first and second inputs of which are the non-inverting and inverting inputs of the comparator 2, respectively, connected to the inputs of the

keys

4 ₁ and 4 ₂ , respectively. All relators are grouped into eleven groups so that the i-th

and the eleventh group respectively contain the

relators

1 _i1 , 1 _i2 , 1 _i3 , and 1 _{(11) 1} , ..., 1 _{(11) 9} , the first inputs of the relators 1 ₁₁ , ..., 1 _{(10) 1 are} combined and form the first control input of the analog processor, the second and third control inputs of which are formed respectively by the combined control inputs of the relators 1 ₁₁ , ..., 1 _{(10) 1} and the combined control inputs of the

relators

1 _i1 , 1 _i3

and the fourth control input is connected to the control inputs of the relators 1 _{11) 1} , ..., 1 _{(11) 9} , the outputs of the

relators

1 _i1 and 1 _{i2 are} connected respectively to the first inputs of the

relators

1 _i2 and 1 _i3

the output of the relator 1 ₁₃ and the outputs of the relators 1 ₂₃ , ..., 1 _{(10) 3 are} connected respectively to the first input of the relator 1 _{(11) 1} and the second inputs of the relators 1 _{(11) 1} , ..., 1 _{(11) 9} , the outputs of the relators 1 _{(11) 1} , ..., 1 _{(11) 8 are} connected respectively to the first inputs of the relators 1 _{(11) 2} , ..., 1 _{(11) 9} , and the output of the relator 1 _{(11) 9} is the analog output the processor.

Работа предлагаемого аналогового процессора осуществляется следующим образом. На вторые входы реляторов 1_i1, 1_i2, 1_i3 i-ой

группы подается соответственно неповторяющийся набор x_i1, x_i2, x_i3, образованный тремя неповторяющимися сигналами из входного кортежа аналоговых сигналов x₁, . . . x₅ ∈ (x_min, x_max), причем x₁₁=x₂₁=x₁, x₃₁=x₄₁=x₂, x₅₁=x₆₁=x₃, x₇₁=x₈₁= x₄, x₉₁=x₍₁₀₎₁=x₅; на втором, третьем, четвертом и первом управляющих входах процессора фиксируются соответственно необходимые управляющие сигналы f₂, f₃, f₄ ∈ {0,1} и f₁ ∈ {x_min, x_max}. Если на входе управления релятора присутствует логический "0" (логическая "1") и сигнал на его первом входе больше либо меньше сигнала на его втором входе, то ключ 4₁ соответственно замкнут (разомкнут) либо разомкнут (замкнут), а ключ 4₂ соответственно разомкнут (замкнут) либо замкнут (разомкнут). Следовательно, если на входе управления релятора присутствует логический "0" (логическая "1"), то этот релятор будет выделять на своем выходе наибольший (наименьший) из сигналов, действующих на его первом и втором входах. Таким образом, операция воспроизводимая предлагаемым процессором определяется выражением, приведенным в конце описания, где символами

и

обозначены соответственно операции max и min.The work of the proposed analog processor is as follows. To the second inputs of the

relators

1 _i1 , 1 _i2 , 1 _i3 i-th

groups are given a correspondingly non-repeating set x _i1 , x _i2 , x _i3 , formed by three non-repeating signals from the input tuple of analog signals x ₁ ,. . . x ₅ ∈ (x _min , x _max ), with x ₁₁ = x ₂₁ = x ₁ , x ₃₁ = x ₄₁ = x ₂ , x ₅₁ = x ₆₁ = x ₃ , x ₇₁ = x ₈₁ = x ₄ , x ₉₁ = x _{(10) 1} = x ₅ ; on the second, third, fourth and first control inputs of the processor, the necessary control signals f ₂ , f ₃ , f ₄ ∈ {0,1} and f ₁ ∈ {x _min , x _max } are respectively fixed. If at the control input of the relator there is a logical "0" (logical "1") and the signal at its first input is more or less than the signal at its second input, then key 4 _{1 is} respectively closed (open) or open (closed), and key 4 ₂ respectively open (closed) or closed (open). Therefore, if at the control input of the relator there is a logical "0" (logical "1"), then this relator will select at its output the largest (smallest) of the signals acting on its first and second inputs. Thus, the operation reproduced by the proposed processor is determined by the expression given at the end of the description, where the symbols

and

operations max and min are designated respectively.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый аналоговый процессор обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает выбор минимального, супраминимального, медианного, субмаксимального или максимального из пяти входных аналоговых сигналов. The above information allows us to conclude that the proposed analog processor has a wider functionality compared to the prototype, as it provides the choice of the minimum, supraminimum, median, submaximum or maximum of the five input analog signals.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в области автоматики и аналоговой вычислительной техники в качестве функционального узла аналоговых вычислительных машин, систем автоматического регулирования и управления и др.;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.Thus, the above information indicates the following conditions are met when using the claimed device:
- a tool embodying the claimed device in its implementation, is intended for use in industry, namely in the field of automation and analog computing as a functional unit of analog computers, automatic control systems and others;
- for the claimed device in the form described in the independent clause of the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application or known prior to the priority date is confirmed;
- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims

An analog processor containing two relays, each of which is made in the form of a comparator, connected by an output to the first input of the Boolean element EXCLUSIVE OR, the second input of which is the relay control input, and the output is connected to the control input of the closing and disconnecting keys, the outputs of which are combined to form the output a relator, the first and second inputs of which are the non-inverting and inverting inputs of the comparator, respectively, connected to the inputs of the closing and opening keys, respectively characterized in that n (n = 37) relators are additionally introduced into it, and all the relators are grouped into eleven groups so that the ith

and the eleventh group respectively contain three and nine relators, the first inputs of the first relators of the first, ..., tenth groups are combined and form the first control input of the analog processor, the second and third control inputs of which are formed respectively by the combined control inputs of the first and combined control inputs of the second, third each i-th

groups, and the fourth control input is connected to the control inputs of the first, ..., ninth relators of the eleventh group, in the i-th