Устройство для мажоритарного преобразования сигналов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАЖОРИТАРНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ, содержащее по числу входов последовательно соединенные элемент сравнения и нелинейный элемент, выход каждого нелинейного элемента подключен к соответствующему входу сумматора, первые входы элементов сравнения подключены к соответствующим входам устройства , отличающееся тем, что, с целью повьшения точности устройства , в него введены нуль-орган, запоминающий блок и генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к вторым входам элементов § сравнения и к первому входу запоминающего блока, выход сумматора через нуль-орган подключен к второму входу запоминающего блока, выход которого подключен к выходу устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

НАМИ

РЕСПУБЛИК

09) (И) A

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

hO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3521287/18-24 (22) 29.11.82 (46) 15.08.84. Бюл. и 30 (72) В.П. Авдеев, E.ô. Демичев, Я.А. Гильдебрандт, К.И. Изаак, Т.М. Даниелян и Я.Г. Парпаров (71) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Серго Орджоникидзе и Кузнецкий ордена Ленина, ордена Октябрьской

Революции, ордена Кутузова 1 степени, ордена Трудового Красного .Знамени металлургический комбинат им. В.И. Ленина (53) 681.325.65(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

II 549903, кл. Н 05 К 10/00, 1975.

2. Гильбо Е.П. и др. Обработка сигналов на основе упорядоченного вы" бора. М., "Советское радио", 1975, с. 15, рис. 1.2.

3 ° Перель Е.А. и др. Оценка точности мажоритарного устройства для преобразования сигналов нескольких приборов. — Приборы и системы управления", 1970, В 11, с. 31, рис. 1 (прототип).

3Ш Н 05 К 10/00 С 06 F 11 18 (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАЖОРИТАРНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ, содержащее по числу входов последовательно соединенные элемент сравнения и не линейный элемент, выход каждого нелинейного элемента подключен к соответствующему входу сумматора, первые входы элементов сравнения подключены к соответствующим входам устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения точности устройства, в него введены нуль-орган, запоминающий блок и генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к вторым входам элементов сравнения и к первому входу запоми- Я нающего блока, выход сумматора через нуль-орган подключен к второму входу запоминающего блока, выход которого подключен к выходу устройства.

1108626

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в различных измерительных схемах для обработки сигналов датчиков первичной информации.

Известно многоканальное резервированное аналоговое устройство, содержащее в каждом канале нуль-орган, подключенный непосредственно и через одновибратор к входам соответствую- 10 щих элементов И, выходы которых подключены к триггеру, а другие входы— к выходам генератора тактовых импульсов, формирователя прямоугольных импульсов и входам формирователя пило- 15 образного напряжения, выходы одновибраторов всех каналов подключены через сумматор к входу блока фиксации момента максимума амплитуды 1).

Недостаток устройства — отсутст- щ вие на выходе среднего сигнала (медианы) .

Известно устройство для мажоритарного преобразования сигналов, содержащее М каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные элемент сравнения и нелинейный элемент, выход каждого нелинейного элемента подключен к одному из входов суммирующего усилителя, выход которого через пропорциональное звено с единичным коэффициентом усиления подключен к одному из М первых входов элементов сравнения, вторые входы элементов сравнения являются вхо35 дами устройства, выходом устройства является выход суммирующего усилителя 2 .

Недостатком устройства является малая точность, так как с увеличением коэффициента усиления возможен режим автоколебаний.

Наиболее близким к изобретению является устройство для мажоритарного преобразования сигналов, содержа- щее по числу входов последовательно соединенные элемент сравнения и нелинейный элемент, выход каждого нелинейного элемента подключен к одному из входов сумматора, выход которого подключен к входу усилителя, выход последнего подключен к каждому из первых входов элементов сравнения, вторые входы элементов сравнения соединены с входами устройства, выходом

- устройства является выход усилителя.

При достаточно большом коэффициенте усиления, т.е. при глубокой обратной связи, устройство реализует мажоритарное преобразование входных сигналов — выделяет медианное значение 3).

Недостатком известного устройства является низкая точность. Это обусловлено тем, что устройством, представляющим собой замкнутую систему, присущ режим автоколебаний.

Цель изобретения — повьяение точности мажоритарного преобразования сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство дпя мажоритарного преобразования сигналов, содержащее по числу входов последовательно соединенные элемент сравнения и нелинейный элемент, выход каждого нелинейного элемента подключен к соответствующему входу сумматора, первые входы элементов сравнения подключены к соответствующим входам устройства, введены нуль-орган, запоминающий блок и генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен к вторым входам элементов сравнения и к первому входу запоминающего блока, выход сумматора через нуль-орган подключен к второму входу запоминающего блока, выход которого подключен к выходу устройства.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг.2 — результаты моделирования предлагаемого устройства и устройства-прототипа.

Устройство содержит (фиг.1) элементы 1-1 — 1- N сравнения, нелинейные элементы 2-1 — 2-11, сумматор 3, нуль-орган 4, запоминающий блок 5 и генератор 6 пилообразного напряже- . ния.

На фиг. 2 (а — з) приведены результаты моделирования для М= 3.

На фиг. 2а обозначены кривая 7— выходной сигнал генератора 6 пилообразного напряжения, кривые 8, 9 и

10 — соответственно x,ag, Х> входные сигналы устройства; на фиг.2б — сигналы 1 (1), L<(t), E>(4) - выходные сигналы соответствующих элементов сравнения; на фиг. 2в — сигнал (4) выходной сигнал нелинейного элемента

2-3; на фиг. 2г — сигнал () — выходной сигнал нелинейного элемента

2-5; на фиг.2д — сигнал 1 (1) - выходной сигнал нелинейного элемента

2-1; на фиг. 2е — сигнал 3 (<) — выходной сигнал сумматора 3; на фиг.2»вЂ” сигнал Я () — выходной сигнал нуль1108626 органа 4; на фиг. 2з — x — действительное текущее значение медианы; х „ — оценка текущего значения медианы с помощью данного устройства; х — .- оценка текущего значения ме1 1ес1 дианы с помощью устройства-прототипа.

Точность мажоритарного преобразования сигналов (выделения полезного сигнала) оценивается по среднемодульному критерию соответственно минимальное и максимальное значения, которые могут принимать сигналы х, = 1,2...,,Ч .

Выходные сигналы Ц (t) = х (1)-V(t > элементов 1-1 — 1-К йоступают на входы соответствующих элементов 2-1

2-}t, где реализуется следующее выражение:

QIx(i)-x(i)l < и где x(i) — полезный сигнал (в нашем 15 случае это х " );

k(i) — сигнал после мажоритарной обработки;

8 — количество точек.

Устройство работает следующим 20 образом.

Входные сигналы устройства х (х.(х ° ° ° х (подлемащие млжори тарному преобразованию, поступают на первые входы соответствующих элементов 1-1 - 1-н. На вторые входы этих элементов поступает сигнал V(t) с выхода генератора 6. Время 7 развертки липы выбирается равным (или меньme) минимальному интервалу постоянст- 30 ва значений обрабатываемых входных сигналов в пределах заданного порога различимости Я" этих сигналов, т.е. а величина Y(t) изменяется в диапазоне (;,„,Ч, ), где Чр,и и щ д

Ч где Кдэ и,/Ь вЂ” настроечные параметры, выбираемые опытным путем. Сигналы

q .(1) суммируются в сумматоре 3, с вь1хода которого значение (1) поступает на вход нуль-органа 4, выходной сигнал и (4) которого формируется в соответствии с выражением (4) где — зона нечувствительности нульоргана 4, которая является настроечным параметром. Сигнал с выхода нуль-органа 4 ноступает на вход блока 5, где реализуется выражение: где 4 = Т вЂ” момент последнего измен нения сигнала с "1" на "О".

В результате использования предлагаемого устройства точность мажоритарного преобразования повышается примерно на 50 .

1108626

6é

-ц . .0

Юб

0,б

P,Ф

ВНИИПИ Заказ 5887/44 Тираж 783 Под щсяд

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород,ул.Проектная, 4