RU2595959C1

RU2595959C1 - Ranked filter

Info

Publication number: RU2595959C1
Application number: RU2015109037/08A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Васильевич Андреев
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2016-08-27

Abstract

FIELD: computer engineering.

SUBSTANCE: rank filter is intended for rank processing of analogue signals and can be used in analogue computer systems as an information preprocessing means. Each of four 4-key relators (1₁, 1₂, 1₃, 1₇) and each of four 2-key relators (1₄, 1₅, 1₆, 1₈) of rank filter comprises a comparator (2), four keys (3₁, 3₂, 3₃, 3,₄) and comparator (2), X OR element (4), two keys (3₁, 3₂).

EFFECT: broadening of functional capabilities due to selection of five input analogue signals: minimum, supraminimum, median, submaximum or maximum ones.

1 cl, 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 ранговые фильтры (см., например, фиг. 1 в описании изобретения к патенту РФ 2230360, кл. G06G 7/52, 2004 г.), которые содержат реляторы и обеспечивают выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов.Known rank filters (see, for example, Fig. 1 in the description of the invention to the patent of the Russian Federation 2230360, class G06G 7/52, 2004), which contain relators and provide the choice of the minimum, supraminimum, submaximal or maximum of four analog input signals .

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных ранговых фильтров, относятся 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 known rank filters includes limited functionality due to the fact that five input analog signals are not allowed to be processed.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип ранговый фильтр (фиг. 1 в описании изобретения к патенту РФ 2229159, кл. G06G 7/52, 2004 г.), который содержит шесть реляторов и обеспечивает выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is the rank filter adopted for the prototype (Fig. 1 in the description of the invention to the patent of the Russian Federation 2229159, class G06G 7/52, 2004), which contains six relators and provides the choice of the minimum , supraminimum, submaximal, or maximum of four analog input signals.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся 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 the minimum, supraminimum, median, submaximal or maximum of the five input analog signals.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в ранговом фильтре, содержащем шесть реляторов, каждый из которых содержит компаратор, неинвертирующий и инвертирующий входы которого соединены соответственно с входом первого и входом второго ключей, выполненных соответственно замыкающим и размыкающим и подсоединенных выходами к выходу релятора, первый и второй входы которого соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами компаратора, в i-м

реляторе выход компаратора подсоединен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход и второй вход которого соединены соответственно с управляющим входом первого, второго ключей и входом управления i-го релятора, в j-м

реляторе управляющий вход первого, второго ключей соединен с выходом компаратора и управляющим входом третьего и четвертого ключей, выполненных соответственно замыкающим и размыкающим и подсоединенных выходами к дополнительному выходу j-го релятора, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом четвертого и входом третьего ключей, выходы третьего, пятого реляторов и первый, второй входы первого релятора соединены соответственно с вторыми входами четвертого, шестого реляторов и первым, вторым информационными входами рангового фильтра, особенность заключается в том, что в него введены седьмой и восьмой реляторы, аналогичные вышеупомянутым j-му и i-му реляторам соответственно, выходы первого, четвертого, седьмого и второго, шестого реляторов соединены соответственно с первыми входами седьмого, восьмого, шестого реляторов и вторыми входами седьмого, восьмого реляторов, дополнительные выходы первого, второго, седьмого и третьего реляторов подключены соответственно к первым входам второго, пятого, четвертого реляторов и второму входу пятого релятора, а второй вход второго, первый, второй входы третьего и выход восьмого реляторов являются соответственно третьим, четвертым, пятым информационными входами и выходом рангового фильтра, первый, третий и второй управляющие входы которого соединены соответственно с входами управления пятого, восьмого реляторов и объединенными входами управления четвертого, шестого реляторов.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in a rank filter containing six relators, each of which contains a comparator, the non-inverting and inverting inputs of which are connected respectively to the input of the first and the input of the second key, respectively made by closing and opening and connected to the output of the relay , the first and second inputs of which are connected respectively to the non-inverting and inverting inputs of the comparator, in the ith

the relay output of the comparator is connected to the first input of the EXCLUSIVE OR element, the output and the second input of which are connected respectively to the control input of the first, second keys and the control input of the i-th relay, in the j-th

to the relay, the control input of the first, second keys is connected to the output of the comparator and the control input of the third and fourth keys, respectively made by closing and opening and connected by outputs to the additional output of the jth relay, the first and second inputs of which are connected respectively to the input of the fourth and input of the third keys, the outputs of the third, fifth relators and the first, second inputs of the first relator are connected respectively to the second inputs of the fourth, sixth relators and the first, second information inputs and a rank filter, the peculiarity is that the seventh and eighth relators are introduced into it, similar to the aforementioned jth and i-th relators, respectively, the outputs of the first, fourth, seventh and second, sixth relators are connected respectively to the first inputs of the seventh, eighth, sixth relators and second inputs of the seventh, eighth relators, additional outputs of the first, second, seventh and third relators are connected respectively to the first inputs of the second, fifth, fourth relators and the second input of the fifth relay, and the second input of the second, first, second inputs of the third and the output of the eighth relator are respectively the third, fourth, fifth information inputs and the output of the rank filter, the first, third and second control inputs of which are connected respectively to the control inputs of the fifth, eighth relators and the combined control inputs of the fourth, sixth relators.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого рангового фильтра. На фиг. 2 изображены схемы реляторов, использованных при построении указанного фильтра.In FIG. 1 shows a diagram of the proposed rank filter. In FIG. 2 shows the diagrams of the relators used in the construction of this filter.

Ранговый фильтр содержит реляторы 1_1,.…,1₈, каждый релятор содержит компаратор 2, первый 3₁ и второй 3₂ ключи, выполненные соответственно замыкающим и размыкающим, релятор 1_k (фиг. 2а) (k∈{1, 2, 3, 7}) дополнительно содержит третий 3₃ и четвертый 3₄ ключи, выполненные соответственно замыкающим и размыкающим, а релятор 1_m (фиг. 2б) (m∈{4,5,6,8}) дополнительно содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, причем в каждом реляторе неинвертирующий и инвертирующий входы компаратора 2 соединены соответственно с входами ключей 3₁ и 3₂, подсоединенных выходами к выходу релятора, первый и второй входы которого соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами компаратора 2, в реляторе 1_m выход компаратора 2 подсоединен к первому входу элемента 4, выход и второй вход которого соединены соответственно с управляющим входом ключей 3₁, 3₂ и входом управления релятора 1_m, в реляторе 1_k управляющий вход ключей 3₁ 3₂ соединен с выходом компаратора 2 и управляющим входом ключей 3₃, 3₄, подсоединенных выходами к дополнительному выходу релятора 1_k, первый и второй входы которого соединены соответственно с входами ключей 3₄ и 3₃, выходы реляторов 1₁, 1₄, 1₇ и 1₂, 1₃, 1₅, 1₆ соединены соответственно с первыми входами реляторов 1₇, 1₈, 1₆ и вторыми входами реляторов 1₇, 1₄, 1₆, 1₈, дополнительные выходы реляторов 1₁, 1₂, 1₇ и 13 подключены соответственно к первым входам реляторов 1₂, 1₅, 1₄ и второму входу релятора 1₅, а первый, второй входы релятора 1₁ второй вход релятора 1₂, первый, второй входы релятора 1₃ и выход релятора 1₈ являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым, пятым информационными входами и выходом рангового фильтра, первый, третий и второй управляющие входы которого соединены соответственно с входами управления реляторов 1₅, 1₈ и объединенными входами управления реляторов 1₄, 1₆.The rank filter contains relators 1 _{1 ,.} ..., 1 ₈ , each relator contains a comparator 2, the first 3 ₁ and second 3 ₂ keys, made respectively closing and opening, the relator 1 _k (Fig. 2a) (k∈ {1, 2, 3, 7}) additionally contains a third 3 ₃ and fourth 3 ₄ keys, made respectively closing and opening, and the relator 1 _m (Fig. 2b) (m∈ {4,5,6,8}) additionally contains an element EXCLUSIVE OR 4, and in each relator non-inverting and inverting inputs of comparator 2 are connected respectively to the input keys 3 ₁ and 3 _2, connected to the output relator outputs, first and second inputs of which with dineny respectively to non-inverting and inverting inputs of the comparator 2, in relator 1 _m output of the comparator 2 is connected to the first input element 4, the output and the second input of which are respectively connected to the control input of the key 3 _1, 3 ₂ and the input relator Control 1 _m, in relator 1 _{k the} control input of the keys 3 ₁ 3 _{2 is} connected to the output of the comparator 2 and the control input of the keys 3 ₃ , 3 ₄ connected by the outputs to the additional output of the relator 1 _k , the first and second inputs of which are connected respectively to the inputs of the keys 3 ₄ and 3 ₃ , the outputs of the relators 1 ₁ , 1 ₄ , 1 ₇ and 1 ₂ , 1 ₃ , 1 ₅ , 1 _{6 are} connected respectively with the first inputs of the relators 1 ₇ , 1 ₈ , 1 ₆ and the second inputs of the relators 1 ₇ , 1 ₄ , 1 ₆ , 1 ₈ , additional outputs of the relators 1 ₁ , 1 ₂ , 1 ₇ and 13 are connected respectively to the first inputs of the relators 1 ₂ , 1 ₅ , 1 ₄ and the second input of the relator 1 ₅ , and the first, second inputs of the relator 1 _{1 the} second input of the relator 1 ₂ , the first, the second inputs of the relator 1 ₃ and the output of the relator 1 ₈ are the first, second, third, fourth, fourth, fifth information inputs and the output of the rank filter, the first, third and second control inputs of which connected respectively to the control inputs of the relators 1 ₅ , 1 ₈ and the combined control inputs of the relators 1 ₄ , 1 ₆ .

Работа предлагаемого рангового фильтра осуществляется следующим образом. На его первый,…, пятый информационные входы подаются соответственно подлежащие обработке аналоговые сигналы (напряжения) x_1,…,x₅. На его первом, втором, третьем управляющих входах фиксируются соответственно необходимые управляющие сигналы f₁, f₂, f₃ ∈ {0,1}. Если сигнал на первом входе релятора 1_k (k∈{1,2,3,7}) больше либо меньше сигнала на его втором входе, то ключи 3₁, 3₃ соответственно замкнуты либо разомкнуты, а ключи 3₂, 3₄ соответственно разомкнуты либо замкнуты. Следовательно, релятор 1_k будет выделять на своих выходе и дополнительном выходе соответственно наибольший и наименьший из сигналов, действующих на его первом, втором входах. Если на входе управления релятора 1_m (m∈{4,5,6,8}) присутствует логический «0» (логическая «1») и сигнал на его первом входе больше либо меньше сигнала на его втором входе, то ключ 3₁ соответственно замкнут (разомкнут) либо разомкнут (замкнут), а ключ 3₂ соответственно разомкнут (замкнут) либо замкнут (разомкнут). Следовательно, если на входе управления релятора 1_m присутствует лог. «0» (лог. «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 фильтром, определяется выражениемThe work of the proposed rank filter is as follows. At its first, ..., fifth information inputs, respectively, the analog signals (voltages) x _1, ..., x ₅ to be processed are fed. At its first, second, third control inputs, the necessary control signals f ₁ , f ₂ , f ₃ ∈ {0,1} are respectively fixed. If the signal at the first input of the relator 1 _k (k∈ {1,2,3,7}) is greater or less than the signal at its second input, then the keys 3 ₁ , 3 _{3 are} respectively closed or open, and the keys 3 ₂ , 3 _4, respectively open or closed. Therefore, the relator 1 _k will allocate at its output and additional output, respectively, the largest and smallest of the signals acting on its first, second inputs. If at the control input of the relator 1 _m (m∈ {4,5,6,8}) 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 3 ₁ respectively closed (open) or open (closed), and key 3 ₂ respectively open (closed) or closed (open). Therefore, if a log is present at the control input of the relator 1 _m . “0” (log. “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 filter is determined by the expression

где символами ∨ и · обозначены соответственно операции max и min.where the symbols ∨ and · denote the operations max and min, respectively.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый ранговый фильтр 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 rank filter has a wider functionality compared to the prototype, as it provides the choice of the minimum, supraminimum, median, submaximal or maximum of five input analog signals.

Claims

A rank filter containing six relators, each of which contains a comparator, the non-inverting and inverting inputs of which are connected respectively to the input of the first and input of the second key, respectively made by closing and opening and connected by outputs to the output of the relator, the first and second inputs of which are connected respectively to non-inverting and the inverting inputs of the comparator, and in the i-th

to the relay, the control input of the first, second keys is connected to the output of the comparator and the control input of the third and fourth keys, respectively made by closing and opening and connected by outputs to the additional output of the jth relay, the first and second inputs of which are connected respectively to the input of the fourth and input of the third keys, and the outputs of the third, fifth relators and the first, second inputs of the first relator are connected respectively to the second inputs of the fourth, sixth relators and the first, second information input rank filter, characterized in that the seventh and eighth relators are introduced into it, similar to the aforementioned jth and ith relators, respectively, the outputs of the first, fourth, seventh and second, sixth relators are connected respectively to the first inputs of the seventh, eighth, sixth relators and the second inputs of the seventh, eighth relators, additional outputs of the first, second, seventh and third relators are connected respectively to the first inputs of the second, fifth, fourth relators and the second input of the fifth relator, and the second input the second, first, second inputs of the third and the eighth relators output are respectively the third, fourth, fifth information inputs and the output of a rank filter, the first, third and second control inputs of which are connected respectively to the control inputs of the fifth, eighth relators and the combined control inputs of the fourth, sixth relators .