SU746545A1 - Анализатор функций распределени экстремумов - Google Patents

Description

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, может быть использовано в системах экстремального регулирования при исследованиях механических объектов на прочность и долговечность. ⁵

Известен анализатор £1J , содержащий преобразователь напряжение - число импульсов, двоичный счетчик, линию задержки, ключи переписи кода, запоминающий регистр, преобразователь код-аналог, дифференцирующий блок, триггер, дешиф-. ратор, канальные схемы И, регистратор позволяет анализировать мгновенные и экстремальные значения случайных про-₎₅ цессов.

Известен также анализатор функций распределения экстремумов £2] , содержащий синхронизатор, первый выход которого подключен к первому входу аналого- ₂₀ цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с выходом формирователя входных сигналов, вход которого является входом анализатора, выход ана2 лого-цифрового преобразователя подключен к первым входам первого регистра и блока сравнения кодов, второй вход Которого объединен с первым входом второго регистра и соединен с выходом первого регистра, выход второго регистра подключен к первому входу многоканального регистратора,'выход которого соединен с входом синхронизатора, второй третий и четвертый выходы которого подключены соответственно ко вторым входам второго: и первого регистров и к третьему входу блока сравнения кодов.

Недостаток известных анализаторов заключается в том, что в ряде случаев они регистрируют ложные экстремумы, что является источником дополнительной погрешности.

Ложная информация об обнаружений экстремума появляется в том. случае, если исследуемый сигнал попадает в зону нечувствительности компаратора аналого-цифрового преобразователя, т.е. на границу между двумя дифференциаль- , йыми коридорами. При этом АЦП може1 выдавать код, относящийся то к одному, то к другому коридору.

Целью изобретения является повышение точности анализатора.

С этой целью в анализатор функций распределения экстремумов введены триггер знака производной, коммутатор и два блока определения экстремумов, при этом пятый выход синхронизатора подключен к первым входам блоков определения экстремумов, вторые и третие входы которых соединены соответственно с единичным и нулевым выходами триггера’ знака производной, единичный и нулевой входы которого подключены соответ’ ственног' к первому и второму выходам .· сложение и вычитание блока сравнения кодов, выходы блоков определения экстре¹ мумов соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого подключен ко второму входу многоканального регистратора, каждый блок определения экстремумов содержит два формирователя, элемент И, триггер, элемент ИЛИ и счетчик, при этом первый вход элемента И является первым входом блока определения экстремумов,’ выход элемента И подключен к счетному входу счётчика, вход установки в нуль которого объединен с входом установки в нуль триггера й соединён с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с ‘ выходом счетчика и является выходом ’ блока определения экстремумов , второй вход элемента И подключен к единичному выходу триггера, единичный вход которого соединен с выходом первого формирователя, вход которого является вторым входом блока-определения экстремумов, второй вход элемента ИЛИ подключен к выходу второго формирователя, вход которого является третьим входом блока определения экстремумов.

На фиг. 1 изображен предлагаемый ,анализатор; на фиг. 2 - временные ’ диаграммы, поясняющие принцип его работы. ,..-/ ...... ......... . ............

Анализатор содержит формирователь 1 входных сигналов, аналого-цифровой преобразователь 2, блок 3 сравнения кодов, регистр 4, счетчик 5, вторые формирователи 6, триггеры 7, триггер 8 знака производной, синхронизатор 9, первый и второй блоки 10-11 определений экстремумов, элементы И 12, регистр 13, коммутатор 14, многоканальный регистратор 15, элементы ИЛИ 16_т первые формирователи 17.

746545 4

Выход формирователя' 1 входных сигналов, входом подключенного к источнику исследуемого сигнала, через аналогоцифровой преобразователь 2, регистры 4, 13 соединен с многоканальным регистратором 15. Выходы блока 3 сравнения кодов, соединенного входами с кодовыми выходами аналого-цифрового преобразователя и первого регистра 4, подключены через триггер знака производной 8, формирователи импульсов 6, 17 и элементы ИЛИ 16 к входам триггеров 7. Выходы элементов И 12, одними входами подключенных к триггерам 7, а вторыми к синхронизатору 9, соединены со счетными входами счетчиков 5, установочные • входы которых через элементы ИЛИ 16 подключены к выходам счетчиков 5, которые через коммутатор соединены с многоканальным регистратором 15. Синхронизатор подключен к аналого-цифровому преобразователю 2, регистрам 4, 13, блоку сравнения кодов 3 и многоканальному регистратору 15.

Анализатор работает следующим образом.

Напряжение исследуемого процесса U ( I ), нормализованное в формирователе входных сигналов с частотой выборки преобразуется аналого-цифровым преобразователем 2 в параллельный код. На блок 3 сравнения кодов, с. аналого-цифрового преобразователя поступает код текущего значения следуемого сигнала, а с регистра 4 значение, измеренное в предыдущем такте. В случае, если текущее значение больше предыдущего, То блок сравнения кодов выдает управляющий сигнал по шине *+, а если меньше, по шине В исходном состоянии счетчики 5 обнулены, а триг^ геры 7 находятся в нулевом состоянии.

Рассмотрим процесс выделения моментов появления максимумов. При мо45' нотонном возрастании входного напря'жения блок сравнения кодов будет выдавать сигнал по шине + до Момента времени t ₄ (фиг.. 2), а следовательно, триггер 8 будет находиться в еди⁵⁰ ничном состоянии. В момент t₄ изменяется знак первой производной входного напряжения (фиг. 2), следовательно, текущее значение кода аналого-цифрового преобразователя 2 становится меньше, чём предыдущее, хранящееся в регистре 4, поэтому на выходе блока 3 появляется сигнал на шине -и триггер 8 переходит в нулевое состояние. В этот f·.· же момент запускается формирователь блока 10, импульсом которого триггер 7 этого же блока устанавливается в единичное состояние. Управляющий потенциал с выхода триггера 7 разрешает прохождение тактовых импульсов с синхронизатора 9 через элемент И 12 на счетчик 5, коэффициент пересчета которого равен трем. Если счетчик 5 зафиксирует три импульса до момента следующего изменения знака первой производной входного напряжения, то импульс переполнения будет являться признаком появления максимума, истинное значение которого на два такта раньше бвтло .записано в регистр 13. Этот же импульс, - пройдя через коммутатор 14, переписывает максимальнде значение в многоканальный регистратор 15, а через элемент ИЛИ 16 устанавливает триггер 7 в нулевое состояние. Таким образом, триггер 7, элемент И 12 и счетчик . 5 . формируют строб, длительность которого равна трем периодам дискретизации и в течение которого запрещается запись каких-либо значений в многоканальный регистратор 15, т.е. решение о наличии экстремума принимается по истечении трех фактов от момента его действительного появления.

,1 . . ,

Выделенные экстремальные значения ι сортируются и накапливаются в многока- ; нальном регистраторе. После того, как в нем будет зафиксировано число экстремумов, равное заданному объему статистики , синхронизатор выключается и анализ на этом заканчивается. В результате в многоканальном регистраторе накапливается информация о плотности распределения максимумов или минимумов или тех и других вместе (определяется коммутатором 14).

Таким образом, анализатор позволяет измерять плотности распределения экстремальных значений случайного процесса, исключая при этом дополнительную погрешность От выделения ложных экстремумов.

Аналогично осуществляется выделение импульсов минимумов триггером 7, элементом И 12, счетчиков 5, второго, блока 11 определения количества экстремумов.

J3 случае попадания исследуемого процесса в зону нечувствительности компаратора аналого-цифрового преобразователя, т.е. на границу двух дифференциальных коридоров .(фиг. 2)/'(интервал времени (ί^,- i д ) аналого-цифровой преобразователь может выдавать значения то к одному, то к другому каналу.

В момент t блок 3 выдает сигнал . по шине в результате чего срабатывают триггеры 8, 7, элемент Й 12 и счетчик 5 начинает счет, но уже через два такта произойдет смена знака на выходе блока 3. Срабатывает .триггер 8 и сигнал с его выхода через формирователь 6 и элемент ИЛИ 16 установит триггер 7 и счетчик 5 в нулевое состояние. При этом импульс, характеризующий момент ложного экстремума, не выделяется, так как счетчик за время двух тактов не певеполняется.

Claims (2)

1. (54) АНАЛИЗАТОР ФУНКЦИЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСТРЕМУМОВ Изобретение относитс  к специапизированным средствам вычислительной техники , может быть использовано в системах экстремального регулировани  при исследовани х механических объектов на прочность и долговечность. Известен анализатор Т , содержащий преобразователь напр5гжение - число импульсов , двоичный счетчик, линию задерж ки, ключи переписи кода, запоминающий регистр, преобразователь код-аналог, дифференцирующий блок, триггер, дешифратор , канальные схемы И, регистратор позвол ет анализировать мгновенные и экстремальные значени  случайных про пессов., Известен также анализатор функций распределени  экстремумов . содерж щий синхронизатор, первый выход которого подключен к первому входу аналогоцифрового преобразовател , второй вход которого соединен с выходом формирователи входных сигналов, вход которого  вл етс  входом анализатора, выход анаЛОГО-цифрового преобразовател  подключен к первьтм входам первого регистра и блока сравнени  кодов, второй вход которого объединен с первым входом второго регистра и соединен с выходом первого регистра, выход второго регистра подключен к первому входу многоканального регистратора,выход которого соединен с входом синхронизатора, второй третий и четвфтый выходы которого подключены соответственно ко вторым входам второго; и первого регистров и к третьему входу блока сравнени  кодов. Недостаток известных анализаторов заключаетс  в том, что в р де случаев они регистрируют ложные экстремумы, что  вл етс  источником дополнительной погрешности. Ложна  информаци  об обнаружении экстремума по вл етс  в том. случае, если исследуемый сигнал попадает в зону нечувствительности компаратора аналого-цифрового преобразовател , т.е. на границу между двум  дифференциатшйыми коридорами. При этом АЦП може выдавать код, относ щийс  то К Одному, то к другому коридору. Целью изобретени   вл етс  повышение точности анализатора. С этой целью в анализатор функций распределени  экстремумов введены триггер знака производной, коммутатор и два блока определени  экстремумов, при этом п тый выход синхронизатора подключен к первым входам блоков определени  экстремумов, вторые и третие входы которых соединены соответственно с единичным и нулевым выходами тригге ра знака производной, единичный и нулевой входы которого подкшочены соответ ственнб к первому и второму выходам . сложение и вычитание блока сравнени  кодов, выходы блоков определени  экстре мумов соединены с соответствующими входа ли коммутатора, выход которого подключен ко второму входу многоканаль ного регистратора, каждый блок определени  экстремумов содержит два форми ровател , элемент И, триггер, элемент ИЛИ и счетчик, при этом первый вход элемента И  вл етс  первым входом бло отфеделе ш  экстремумов, элемента И Подключен к счетному входу счётчика, вход установки в нуль которог рбъединён с входом установки в нуль триггера и соединён с выходом элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом счетчика и  вл етс  выходом блока определени  экстремумов , второй вход элемента И подключен к единичному выходу триггера, единичный вход которого соединен с выходом первого формировател , вход кбТбрьго  вл етс  вторым входом блока-определени  экстремумов , второй вход элемента ИЛИ подключен к выходу второго формировател , вход KOTxjporo  вл етс  третьим входом блока определени  экстремумов. На фиг, 1 изображен предлагаемый , анализатор; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие принцип его работы . ....-- - .:::-;. . ;: :. Анализатор содержит формирователь входных сигналов, аналого-цифровой пре образователь 2, блок 3 сравнени  кодов , регистр 4, счетчик 5, вторые формирователи 6, триггеры 7, триггер 8 знака производной, синхронизатор 9, пер вый и второй блоки 1О - 11 определе Гой экстремумов, И 12, регвизтр 13, коммутатор 14, многоканаль ный ретистратор 15, элементы ИЛИ 16 первые формирователи 17. Выход формировател  I входных сигналов , входом подключенного к источнику исследуемого сигнала, через аналогоцифровой преобразователь 2, регистры 4, 13 соединен с многоканальным регистратором 15. Выходы блока 3 сравнени  кодов, соединенного входами с кодовыми выходами аналого-цифрового преобразовател  и первогю регистра 4, подключены через триггер знака производной 8, формирователи импульсов 6, 17 и элементы ИЛИ 16 к входам триггеров 7, Выходы элементов И 12, одними входами подключенных к триггерам 7, а вторыми к синхронизатору 9, соединены со счетными входами счетчиков 5, установочные входы которых через элементы ИЛИ 16 подключены к выходам счетчиков 5, которые через коммутатор соединены с многоканальным регистратором 15. Синхронизатор подключен к аналого-цифровому преобразователю 2, регистрам 4, 13, блоку сравнени  кодов 3 и многоканальному регистратору 15. Анализатор работает следующим образом . Напр жение исследуемого процесса и ( i ), нормализованное в формиров атейе входных сигналов с частотой выборки преобразуетс  аналогчэ-цифровым преобразователем 2 в параллельный код. На блок 3 сравнени  кодов,с. аналого-цифрового преобразовател  поступает код текущего значени  следуемого сигнала, а с регистра 4 значение, измеренное в предыдущем такте. В случае , если текущее значение больше предыдущего, то блок сравнени  кодов выдает управл ющий сигнал по шине +, а ес и меньше, по шине -. В исходном состо нии счетчики S обнулены, а триггеры 7 наход тс  в нулевом состо нии. Рассмотрим процесс выделени  моментов по влени  максимумов. При монотонном возрастании входного напр жени  блок сравнени  кодов будет вЬ1давать сигнал по шине + до момента времени i . (фиг.. 2), а следовательно , триггер 8 будет находитьс  в единичком состо нии. В момент t измен етс  знак первой производной входного напр жени  (фиг. 2), следовательно, текущее значение кода аналого-цифрового преобразовател  2 становитс  меньше, чём предыдущее, хран щеес  в регистре 4, поэтому на выходе блока 3 по вл етс  сигнал на шине триггер 8 переходит в нулевое состо ние. В этот же мометгг запускаетс  формирователь 17 блока 1О, импульсом которого триггер 7 этого же блоха устанавливаетс  в единичное состо ние. Управл ющий по тенциал с выхода триггера 7 разрешает прохождение тактовых импульсов с синхронизатора 9 через элемент И 12 на счетчик 5, коэффициент пересчета которого равен трем. Если счетчик 5 зафиксирует три импульса до момента сле дующего изменени  знака первой производной входного напр жени , то импульс переполнени  будет  вл тьс  признаком по влени  максимума, истинное значени которого на два такта раньШе бвгло .записано в регистр 13. Этот же импульс, пройд  через коммутатор 14, переписывает максима ьнЬе значение в многоканальный регистратор 15, а через элемент ИЛИ 16 устанавл1шает триггер 7 в нулевое состо ние. Таким образом, триггер 7, элемент И 12 к счетчик . 5 . формируют строб, длительность которого равна трем периодам дискретизации и в течение которого запрещаетс  запись каких-либо значений в многоканальный регистратор 15, т.е. решение о наличщ экстремума принимаетс  по истечении трех j aKTOB от момента его действительного по влени . Аналогично осуществл етс  выделени ш пульсов минимумов триггером 7, элементом И 12, счетчиков. 5, второго, бло . ка 11 определени  количества экстремумов . В случае попадани  исследуемого процесса в зону нечувствительности ком паратора аналого-ш фрового преобразовател , т.е. на границу двух Д2-1фференциальных коридоров ,(ФИГ-. 2), (интервал времени ( 4 аналого-цифровой преобразователь может выдавать значени  то к одному, то к другому каналу. В момент i t блок 3 выдает сигнал по шине -, в результате чего срабатывшот триггеры 8, 7, элемент И 12 и счетчик 5 начинает счет, но уже через два такта произойдет смена знака на блока 3. Срабатывает .триггер 8 и сигна с его выхода через формирователь 6 и элемент ИЛИ 16 установит триггер 7 и счетчик 5 в нулевое состо ние. При этом импульс, характеризующий момент ложного экстремума, не выдел етс , так как счетчик за врем  двух тактов не пеоеполн етс .. Выделенные экстремальные значени  i, сортируютс  и накапливаютс  в многока- i нальном регистраторе. После того, как в нем будет зафиксировано число экстре- MVMOB, равное заданному объему статистики , синхронизатор выключаетс  и анализ на этом заканчиваетс  . В результате в многоканальном регистраторе накапливаетс  информаци  о плотности распределени  максимумов или мтшмумов или тех и других вместе (определ етс  коммутатором 14).. Таким образом, анализатор позвол ет измер ть плотности распределени  экстремальных значений случайного процесса, исключа  при этом дополнительную погрешность от выделени  ложных экстремумов . Формула изобретени  1, Анализатор функций распределени  экстремумов, содержащий синхронизатор, первый выход которого подключен к первому входу аналого-цифрового преобразовател , второй вход которого соединен с выходом формировател  входных сш налов , вход которого  вл етс  входом анализатора, выход аналого-цифрового преобразовател  подключен к первым входам первого регистра и блока сравнени  кодов, второй вход которого объединен с первым входом второго регистра и соединен с выходом -первого регистра , выход второго регистра подключен к первому входу многоканального регистратора, выход которого соединен с входом синхронизатора, в горой, третий и четвертый выходы, которого подключеиьт соответственно ко вторым входам второ-, го и первого регистров и к третьему входу блока сравнени  кодоа о т л и- чаюшийс  тем, что, с целью : повышени  точности, в него введены триггер знака производной, коммутатор и два блока определени  экстремумов, при этом п тый выход синхронизатора подключек к первь1м входам блоков определени  экстремумов, вторые и третие входы которых соединены соответственно с единичным и нулевым выходами триггера знака производной, единичный и нулевой входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока сравнени  коДов, выходы блоков определени  экстремумов соединены с соответствующими входами коммутатора, 7 выход которого подключен ко второму входу многоканального регистратора. , 2. Анализатор функций распределени  экстремумов по п. 1, о т л и ч а ющ и и с   тем, что каждый блок определени  экстремумов содержит два формировател , элемент И, триггер, элемент ИЛИ и счетчик, при этом первый вход элемента И  вл етс  первым входом Ьлока определени  экстремумов, выход элемента И подключен к счетному входу счетчика,вход установки в куль которого объединен с входом установки в нуль триггера и соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом счетчика и  вл етс  выходом блока определени  экстремумов, второй 5.8 вход элемента И подключен к единичному выходу триггера, единичный вход которого соединен с выходом первого формировател  вход которого  вл етс  вторым входом блока определени  экстремумов, второй вход элеметЕта ИЛ И подключен к выходу второго формировател , вход которого  вл етс  третьим входом блока определени  экстремумов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 399868, кл. G 06 F 15/36, 1973.
2. 2.Авторское свидетельство СССР Mb 5О6869, кл. q бёР 15/36, 1976 (прототип).

   9 г. /

   и

   Фиг- i