Устройство для определения экстремумов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСТРЕМУМОВ, содержащее первый и второй запоминающие блоки и блок фиксации моментов экстремума, первый информационный вход которого и информационные входы эапоминакяцих блоков подключены к входу устройства, а первый выход блока фиксации моментов экстремума подключен к управляющему входу первого запоминающего блока , выходы первого и второго запоминающих блоков являются соответственно первым и вторым выходами устройства, а первый и второй выходы блока фиксации моментов экстремума - соответственно третьим и четвертым выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повьияения точности , в устройство введены детектор знака производной, компаратор с гистерезисом, ждущий мультивибратор и блок порогового напряжения, вход которого подключен к входу устройства , а выход - к первому управляющему входу блока фиксации моментов экстремума , вход детектора знака производной подключен к входу устройства, а выход - к входу компаратора с гистерезисом , выход которого через ждущий мультивибратор соединен с управляющим входом второго запоминающего блока и с вторым управляющим входом блока фиксации моментов экстремума, выходы первого и второго запоминающих блоков подключены соответственно к второму и третьему входам блока фиксации моментов экстремума. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок фикС S сации моментов экстремума содержит первый и второй суммирующие порого (Л вые элементы, первый и второй ждущие мультивибраторы, причем первый информационный вход блока соединен с первыми входами первогои второго суммирующих элементов, первый управляющий вход блока соединен с вторы- ; ми входами первого и второго суммирующих пороговых элементов, выходы которых соединены с входами запуска первого и второго мультивибраторов соответственно, выходы которых являются вторым и первым выходами блока соответственно, второй и третий ин00 СП формационные входы блока соединены соответственно с третьими входами первого и второго суммирующих пороговых элементов, второй управляющий вход блока соединен с запрещающим входом второго мультивибратора, выход которого соединен с запрещающим входом первого мультивибратора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 3(5П С 01 Р 19 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTKPbITMA (21) 3393545/18-24. (22) 15.02.82 (46) 23.07.83. Бюл. 9 27 (72) В.Л. Костин, В.П. Соколянский, В.И. Тимченко и А.Г. Хильченко (71) Харьковский ордена Ленина авиационный институт им, Н.Е. Жуковского (53) 681. 325. 66 (088. ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 378868, кл. G 06 G 7/02«1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 616595, кл. G 01 R 19/04, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 641352, кл. G 01 R 19/04, 1977 (прототип) . (54)(57) 1 ° УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕ-.

НИЯ ЭКСТРЕМУМОВ, содержащее первый и второй запоминающие блоки и блок фиксации моментов экстремума, первый информационный вход которого и информационные входы запоминающих блоков подключены к входу устройства, а первый выход блока фиксации моментов экстремума подключен к упранляющему входу первого запоминающего блока, выходы первого и второго запоминающих блоков являются соответственно первым и вторым выходами устройства, а первый и второй выходы блока фиксации моментон экстремума — соответственно третьим и четвертым выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в устройство введены детектор знака производной, компаратор с гистерезисом, ждущий мультивибратор и блок порогового напряжения, вход которого подключен к входу устройства, а выход — к первому управляющему входу блока фиксации моментон экстремума, вход детектора знака производной подключен к нходу устройства, а выход - к входу компаратора с гистерезисом, выход которого через ждущий мультинибратор соединен с управляющим входом второго запоминающего блока и с вторым управляющим нходом блока фиксации моментов экстремума, выходы первого и второго запоминающих блоков подключены соответственно к второМУ и третьему входам блока фиксации моментов экстремума.

2. Устройство по п. 1 о т л ич ающе ес я тем, чтоблокфиксации моментон экстремума содержит . @ первый и второй суммирующие пороговые элементы, первый и второй ждущие мультивибраторы, причем первый информационный вход блока соединен с первыми входами первого-н второго суммирующих элементов, перный управ- Я ляющий вход блока соединен с вторыми входами первого и второго суммирующих пороговых элементов, выходы которых соединены с входами запуска первого и второго мультивибраторон соотнетственно, выходы которых являются вторым и первым выходами блока соответственно, нторой и третий информационные входы блока соединены соответственно с третьими входами первого и второго суммирующих пороговых элементов, второй управляющий вход блока соединен с запрещакицим входом второго мультинибратора, выход которого соединен с запрещающим «» входом первого мультивибратора.

1030735

Изобретение относится к вычислительной технике измерений и может быть использовано при исследовании случайных процессов к в системах эКстремального регулирования.

Известно устройство для определения экстремумов, содержащее подключенный к Входу устройства блок фкк— сацкк моментов экстремума, который содержит дза канала, каждый кэ которых состокт из двух дифференциальных усилителей, зарядного диода, запоминающего конденсатора, разрядного блока, бистабильного мультизибратора и ключа. В каждом канале перВый Вход входного дифференциального усилителя подключен к входу устройст ва, а выход через зарядный диод - к запоминающему конденсатору. точка соединения зарядного диода к Обкладки запоминающего конденсатора связана с выходом разрядного блока к СО вторым входом входного дифференцкаль ного усилителя. Параллельно зарядному диоду подключен второй дифферен циальный усилитель, выход которого соединен с входом бкстабильного муль тивкбратора. Первый выход бистабильного мультивкбратора подсоединен к управляющему входу ключа, а второй к сигнальному входу ключа другого канала 1 1).

Недостатком этого устройства Является низкая точность опрецеления моментов появления экстремума за счет влияния на результаты измерений случайной составляющей Входного сигнала, которая приводит к появлению во входном сигнале локальных экстремумов, в результате чего на выход устройства поступает ложный сигн л прохождения глобального экстремума.

Наличие перекрестной связи между каналами также влияет на точность Определения моментов экстремума. При пуске устройства сигнал с Выхода ждущего мультивибратора одного канала должеь восстановить состояние другого канала. Кроме того„ устройст во не позволяет определять величину экстремальных значений.

Известно также устройство для определения экстремумов, содержащее прдключенный к входу устройства блок фиксации моментов экстремума и запс--. минающий блок. Первый выход блока фиксации моментов экстремума подклю-. чен к входу запоминающего блока, а второй - к управляющему входу запоминающего блока. Блок фиксации мо ментов экстремума содержит два канала, карый из которых состоит из двух дифференциальных усилителей,зарядного диода, запоминающего конденсатора, ждущего мультивибратора и

Разрядного ключа. Б каждом канале первый вход первого дифференциальног усилителя-подключен к Входу устройст

Ва, а Выход через эарядны1й диод запоминающему конденсатору, точка с Оедк не нк Я зарядного диода к Обкладки запоминающего конденсатора под, соедкнена к второму входу первогс, дифференцлального усилителя. Злектро" ды зарядного дчода соединены с Вхсдами второго дифференциального усклктеля, Выход которого через ждущий мультивкбратор связан с управляющим входом разрядного ключа другого ка— нала, Первый зызод каждого ключа соединен с запоминающим конденсатором, а Второй вывод - c Входом ус".-.— ройстза (2)., :5 Недостатком такого устройст E а ЯP. ляетс я ни э к ая точное= ь Определе —:ê ÿ моглентоз появления "=-кстремума эа счет влияния на результаты измерений случайной составляющей Входного ск1—

2О налaг,ОбуславлиВ ающе г налк ив «B- кальных зкстрему лоз, Кроме того,. уменьщает точность Определения экстремумов наличие перекрестной c»яэк между положительным и Отркцатель -ьлгл каналамк блока определения .Оме: †:тоз экстремума, так как прк восстановлении одного кэ каналов на зарядном диоде к запоминающем конденсаторе этого канала возникает колебательный переходный процесс. Колебания пос тупают на второй дифференциальный усилитель, по сигналу = котторого сра" батывает ждуШий мультизкбратор,- КОторый выдает ложный скгн л О,.Огленте появления экстремума.

Неточное Определение моментоз появления экстремума приводит к í-=- о нОму Определению Величинь| экстремвль ных значений, так как по сигналу с

Выхода блока определения моментоз

40 экстремума, поступающему на управляющий Вход запоминающего блока послед= нкй запоглкнает случайное значение напряжения, не разное экстремальному:

Наиболее близким :ЯО технической д счщностH:х кз ОбретеH. àû Язл Ветс в уе рОйстВО для Определения экстрег умов содержащее подключенные к входу устройства дза запомглнающглх бл = к блок фиксации моментоз экс=ремуг;;а, $Q первый и второй выходы которого под=- ключены соответственно к упразляюще= му входу первого и второго запоминаю: L,êõ блОкОВ: БлОк фиксации 1ломзнтс1В экстремума =сдержит сглаживающий фильтр и суммиру®цкй пороговый зле=-.мент.- ".оответстзующие входы с,у-ммкpy10ùBÐB порогОВОго элемента сз яэаны с Входом блока фиксаиии моментоз экстремума непосредатзенно и через сглаживающий фильтр g33.

6Î Известное устройство за счет устранениЯ перекрест ной cs Яз: междг каналами позволяет повысить точность определения моментоз появления экст= о ремума и его величину, Однако кали-65 чие случайной составляющей Входного, 1030735 сигнала устройства, поступающей непосредственно на вход суммируюцего порогового элемента, вызывает era ложное срабатывание. Кроме того,необходимое для переключения суммирующего порогового элемента изменение знака разности между входным сигналом и сигналом с выхода сглаживающего фильтра достигается после прохождения входными сигналом момента экстремума, за счет запаздывания сигнала с выхода фильтра, причем величина запаздывания .зависит от частоты и амплитуды входного сигнала.

Указанные недостатки не позволяют с высокой точностью определять моменты появления экстремума, что, в свою очередь, приводит к погрешности определения величины экстремума.

Цель изобретения — повышение точности определения экстремумов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения экстремумов, содержащее первый и второй запоминающие блоки и блок фиксации моментов экстремума, первый ин Э формационный вход которого и информационные входы запоминающих блоков подключены к входу устройства,. а первый выход блока фиксации моментов экстремума подключен к управляющему входу первого запоминающего блока, выходы первого и второго запоминающих блоков являются соответственно первым и вторым выходами устройства, а первый и второй выходы блока фиксации моментов экстремума — соответ- 35 ственно третьим и четвертым выходами устройства, введены детектор знака производной, компаратор с гистерезисом, ждущий мультивибратор и блок порогового напряжения, вход которого подключен к входу устройства, а выход - к первому управляющему входу блока фиксации моментов экстремума, вход детектора знака производной подкщочен к входу устройства, а выход - к входу компаратора с гистерезисом, выход которого через ждущий мультивибратор соединен с управляюцим входом второro запоминающего блока и с вторым управляюцим входом блока фиксации моментов экстремума, выходы первого >.. второго запоминаюцих блоков подключены соответственно к второму и третьему входам блока фиксации моментов экстремума.

Причем блок фиксации моментов экстремума содержит первый и второй суммирующие пороговые элементы,первый и второй ждущие мультивибраторы, . причем первый информационный вход блока соединен с первыми входами 93 первого и второго суммирующих элементов, первый управляющий вход блока соединен с вторыми входами первого и второго суммирующих элементов, выходы которых соединены с входами запуска первого и второго мультивибраторов соответственно, выходы которых являются вторым и первым выходами блока соответственно, второй и третий информационные входы блока соединены соответственно с третьими входами первого и второго суммируюцих пороговых элементов, второй управляющий вход блока соединен с запрещающим входом второго мультивибратора, вход которого соединен с запрещающим входом первого мультивнбратора.

Введение блока порогового напряжения, связанного с входом у тройства, позволяет задавать величину порога в зависимости от параметров входного сигнала устройства. Это может быть, например, делитель напряжения, если величина порога должна завксить только от напряжения входного сигнала, На чертеже приведена схема устройства, Устройство содержит первый 1 и второй 2 .запаминаюцие блоки, блок 3 фиксации моментов экстремума, блок

4 порогового напряжения, детектор 5 знака производной, компаратор 6 с гистерезисом, ждущие мультивибраторы 7, 8 и 9, суммирующие пороговые элементы 10 и 11,вход 12 устройства, первый-четвертый выходы 13-16 устройства. Первый информационный вход блока 3 фиксации моментов экстремума, входы первого 1 и второго 2 запоминающих блоков, блока 4 порогового напряжения и детектора 5 знака производной подключены к входу 12 устройства, выход первого 1 запоминающего блока соединен с первым выходом

13 устройства и вторым информационным входом блока 3 фиксации, выход второго 2 запоминаюцего блока соединен со вторым выходом 14 устройства и третьим входом блока 3 фиксации.

Выход детектора 5 соединен с входом компаратора 6, выход которого соединен с входом запуска мультивибратора

7, выход которого соединен с управляющим входом второго запоминающего блока 2 и вторым управляющим входом блока 3 фиксации, первый выход которого соединен с управляюцим входом первого запоминающего блока 1, первый и второй выходы блока 3 фиксации являются третьим 15 и четвертым 16 выходами устройства соответственно.

B блоке 3 фиксации моментов экстремума первый мультивибратор 8 и первый суммирующий пороговый элемент 10 образуют первый канал, фиксируюций значения минимумов сигнала, второй мультивибратор 8 и второй суммирующий пороговый элемент 11 образуют второй канал, фиксирующий значения максимумов сигнала. Первый информационный и первый управляющий

1030735 нходы блока 3 фиксации соединены с первыми и вторыми соответственно входами с уммируюцих пороговых эл еме н тон

10 и 11, второй и третий информационные входы блока 3 фиксации соединены с третьими входами суммирующих пороговых элементов 10 и 11, выходы ко; торых соединены с входами запуска первого 8 и второго 9 мультивибраторон соответственно,ныходы которых являются первым и вторым ныходами 10 блока 3 фиксации соответственно,второй управляющий вход блока 3 фиксации соединен с запрещающим входом второго мультивибратора 9, выхо, ц которого соединен с запрещающим нходом 15 перного мультинибратора 8.

Устройство для определения экстремума работает следующим образом.

Входной сигнал поступает с входа устройства 12 на вход запоминающих блоков 1 и 2, первый из которых служит для запоминания неличины минимума, второй — максимума входного сигнала. Кроме того, через первый информационный вход блока 3 фиксации моменр5 тон экстремума входной сигнал поступает на первые входы суммирующих пороговых элементон 10 и 11. На вторые входы. суммирующих пороговых элементов 10 и 11 через первый управляющий вход блока 3 фиксации моментон экстремума поступает сигнал с блока

4 порогового напряжения, на нход которого поступает входной сигнал устройства °

Для правильной работы устройства в запоминаюцих блоках 1 и 2 нужно уcòàíîâèòü текуцее значение входного сигнала и перенести в режим запоминания максимума запоминающий блок 2 на участке нарастания сигнала и н 40 режим запоминания минимума запоминающим блоком 1 на участке спада. Детектор 5 знака производной определяет участки увеличения величины нхоцного сигнала, сигнал с которого поступает 45 на компаратор б с гистерезисом. Если сигнал, поступающий на вход детектора 5 знака произнодной, уменьшался, а затем начал увеличиваться, напряже-. ние на его выходе изменяет полярность5 при этом переключается компаратор б с гистерезисом. По сигналу с компаратора б с гистерезисом запускается ждущий мультивибратор 7. Сигнал с выхода ждущего мультивибратора 7 поступает на управляющий вход запоминающего блока 2, который переходит в режим слежения. На выходе запоминающего блока 2 устанавливается напряжение, равное входному напряжению устройства. После окончания действия 60 импульса ждуцего мультивибратора 7 запоминающий блок 2 переходит в режим запоминания. Таким образом, при увеличении входного сигнала напряжение на выходе запоминающего блока 2 воз- 65 растает, при уменьшении — остается неизменным. Сигнал с выхода запоминающего блока 2 поступает через третий вход блока 3 фиксации моментов экстремума на третий вход суммирую,щего порогового элемента 11, При колебаниях входного сигнала, не превышающих установленных блоком 4 порогоного напряжения, и появлении локальных экстремумон суммирующий пороговый элемент 11 не переключается.

При убывании входного сигнала после прохождения величины положительного экстремума и превышении разности между запомненным значением глобального экстремума и значением входного сигнала величины порогового напряжения, суммирующий пороговый элемент 11 переключается и запускает ждущий мультивибратор 9 ° Импульс с ныхода этого мультивибратора сигнализирует о том, что напряжение на выходе запоминающего блока 2 достигло максимума. Этот же импульс через первый ныход блока 3 фиксации моментов экст- ремума поступает на управляющий вход запоминающего блока 1 и переводит этот блок из режима запоминания в режим слежения. На выходе запоминающего блока 1 может возникнуть колебательный переходный процесс.

Сигналы с ныхода запоминающего блока

1 поступают через второй вход блока

3 фиксации моментов экстремума на третий вход суммирующего порогового элемента 19, который может зарегист риронать отрицательные экстремумы этих колебаний. Однако ждущий мультивибратор 8 не срабатывает, так как на его запрещающий вход поступает импульс с выхода ждущего мультивибратора 9, чем предотвращаются ложные срабатывания определения минимума °

Определение отрицательного экстремума происходит аналогично определению положительного экстремума, при этом величину экстремума фиксирует запоминающий блок 1, а момент его появления - мультивибратор 8.

Введение детектора знака производной позноляет повысить точность определения момента восстановления запоминающих блоков и перехода в режим запоминания. Для повышения точности и надежности определения участков нарастания и спада входного сигнала, имеюцего случайную составляющую, к выходу детектора знака производной подключен комнаратор с гистерезисом. ждущий мультинибратор, подсоединенный к управляющему входу второго запоминающего блока, используется только для восстановления запоминающего блока, а не для определения момента пояФ ения экстремума, поэтому запаздывание сигнала на его выходе не снижает точности опреде1030735

Составитель В. Горохов

Редактор Н. Лазаренко Техред К.Гайду Корректор Г. Огар

Заказ 5205/46 Тираж 873 Подпис кое

BHHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ф

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ления величины экстремума, хранимой в запоминающем блоке. Детектор знака производной управляет только одним каналом. Отсутствует перекрестная связь между каналами блока фиксации моментов экстремума. В результате не 5 возникает ложных срабатываний при переходных процессах и точность определения экстремумов повышается.

Таким образом, введение совокупности указанных блоков .с нх связями повышает точность определения экстремумов.