Устройство для определения экстремумов функций

 

Изобретение относится к автома тике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах и устройствах автоматического регулирования . Цель изобретения - расширение области применения за счет идентифицирования экстремумов входных функций без определения абсолютной величины. Устройство содержит три реверсивных счетчика, шесть злементов И, элемент ИЛИ, одновибратор с повторным запуском, управляющий элемент, содержащий генератор опорной частоты, счетчик-делитель на три и дешифратор. Устройство нахо-, дит экстремальные точки входной функции , представленной изменяющимся во времени число-импульсным сигналом , за счет использования сигналов, формирующихся на выходах обратного переноса реверсивных счетчиков при коммутации входного сигнала и свойств одновибратора с повторным запуском. 3 ил. (Л N9 СП ьо sj sj

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д11 4 G 06 F 7/02

g(.pc cubi

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1

r Д

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

V. ройствах автоматического регулирования. Цель изобретения — расширение области применения за счет идентифицирования экстремумов входных функций без определения абсолютной величины. Устройство содержит три реверсивных счетчика, шесть элементов И, элемент ИЛИ, одновибратор с повторным запуском, управляющий элемент, содержащий генератор опорной частоты, счетчик-делитель на три и дешифратор. Устройство находит экстремальные точки входной функции, представленной изменяющимся во времени число-импульсным сигналом, за счет использования сигналов, формирующихся на выходах обратного переноса реверсивных счетчиков при коммутации входного сигнала и свойств одновибратора с повторным запуском.

3 ил.

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3840738/24-24 (22) 07.01.85 (46) 23,08,86, Бюл. 11 31 (71) Специализированный проектный конструкторско-технологический институт по разработке и внедрению автоматизированных систем для оборудования с программным управлением (72) С.Ф.Танасиенко и И.О.Абугов (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 849200, кл. G 06 F 7/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

11 351212, кл. G 06 F 7/02, 1971. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЭКСТРЕМУМОВ ФУНКЦИЙ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах и уст„„Я0„„1252771 A 1

1252771

I0

Счетчик

Интервал времени т, т, т, + 0

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах и в устройствах автоматического регулирования, наиболее целесообразно применение изобретения в тех случаях, когда требуется определить точку экстремума и его характер (максимум или минимум) без определения абсолютной величины экстремума, как это часто требуется в системах экстремального регулирования.

Цель изобретения — расширение области применения эа счет идентифицирования экстремумов входных функций без определения абсолютной величины.

На фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема узла управления, на фиг. 3— временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит реверсивные счетчики 1, 2 и 10, элементы И 3, 4, 6, 7, 11 и 12, информационный вход

5 устройства, элемент ИЛИ 8, узел

9 управления, одновибратор 13 с повторным запуском, выход 14 устройства.

Узел 9 управления содержит генератор 15 опорной частоты, счетчикделитель 16 на три, дешифраТор 17, выходы 18, Устройство работает следующим образом.

Импульсы с выхода генератора 15 опорной частоты (фиг. 2) делятся счетчиком-делителем 16 на три и поступают на входы дешифратора 17. Частота колебаний генератора 15 опорной частоты прямо пропорциональна частоте следования входных импульсов устройства и выбирается исходя иэ требований к точности определения момента экстремума. Например, если минимальная частота следования входных импульсов устройства равна

Г и требуется определить экстремум и с погрешностью не более 1Х, то частота опорного генератора F Ä определяется соотношением F Fщ, /100.

На временных диаграммах работы устройства (фиг. 3) изображен входной сигнал генератора 15 опорной частоты (а), выходные сигналы дешифратора 17, являющиеся выхбдными сигналами управляющего узла 9 (фиг.l).

2S

3S

Иэ рассмотрения временных диаграмм следует, что в любой момент времени на одном иэ выходов управляющего узла 9 сформирован сигнал, на двух других выходах сигналы отсутствуют. Соединения выходов управляющего узла 9 с входами входных элементов И 3, 4 и 11 и установочными входами реверсивных счетчиков 1, 2 и 10 обеспечивают изменение режимов работы счетчиков согласно таблице, Примечание: "+ - работа счетчика в режиме суммирования, "-" — работа в режиме вычитания;

"0" — сброс счетчика в "0".

Таким образом, каждый иэ реверсивных счетчиков 1, 2 и 10 в течение трех периодов следования импульсов генератора 15 опорной частоты проходит три режима работы: сумми-. рование количества импульсов входного сигнала, вычитание количества импульсов входного сигнала; установка в "0", Использование выходов обратного переноса реверсивных счетчиков 1, 2 и 10 для нахождения экстремальных точек входной функции, представленной изменяющимся во времени число-импульсным сигналом, основано на свойстве реверсивных счетчиков (например, микросхем

К155ИЕ7 в соответствующем включении) формировать на укаэанном выходе сигнал в том случае, когда число вычитаемых импульсов превысит на единицу число ранее просуммированных счетчиком импульсов.

На фиг. ЗМ изображена входная функция устройства как изменяющаяся во времени частота следования входных импульсов. При увеличении частоты входного сигнала устройства на вход, например, первого реверсивного счетчика E в режиме вычитания (фиг, Зе, интервал T ) всегда поступает больше импульсов, чем ранее поступило в режим суммирования

771

3 1252 (фиг, 3е, интервал Т ). Поэтому на выходе обратного переноса этого счетчика каждый раз н интервалах, подобных Т, будет появляться импульс, поступающий на первый вход второго выходного элемента И 7. Аналогично ведут себя второй реверсивный счетчик 2 в интервале Т> и третий ренерсивный счетчик 10 в интервале Т,, сигналы с выходов которых поступают на первые входы соответственно третьего выходного и пер ного выходного элементов И 12 и 6.

Реализованная в устройстве коммутация выходных сигналов управляющего узла 9 обеспечивает прохождение на один нз входов элемента ИЛИ 8 выходного сигнала именно того реверсивного счетчика 1, 2 или 10, который н данном интервале времени 20 (фиг. Зе, интервалы Т,, Т, Т и им подобные) находится в режиме вычитания входных импульсов устройства. Следонательно, на ныходе элемента ИЛИ 8 формируются сигналы с периодом следования импульсов генератора 15 опорной частоты до момента t (фиг. Зж и ). Эти импульсы поступают на вход одновибратора 13 с повторным запуском, Если длитель- 30 ность собственного импульса указанного одновибратора несколько (на 510Xj превышает длительность периода генератора 15 опорной частоты, „ то до прихода следующего выходного импульса элемента ИЛИ 8 одновибратор 13 с повторным запуском не успевает изменить свое состояние, на его выходе постоянно будет сформирован единичншй сигнал (фиг. Зц, до момен- 40 та t ). В качестве подобного одновибратора может быть использована, например, микросхема К155АГЗ.

Как только частота входного сигнала устройства перестает увеличиваться (или начинает уменьшаться), импульсы на выходах обратного переноса ренерсинных счетчиков 1, 2 и

10 перестают формироваться, поскольку из содержимого любого счетчика, накопленного н предыдущий период суммирования этим счетчиком, н текущем периоде будет вычитаться меньшее число, Сигналы на первые входы выходнь|х элементов И 6, 7 и 12 не посту- 55 пают, на входе однонибратора 13 с повторным запуском сигналы отсутствуют и он переключается н нулевое состаяние — сигнал Hà vbIxnIle 14 устройстпа (фиг, 3»,, у, и, момент, ). Из этого следует, что отрицательный перепад напряжения на выходе 14 устрсйстна идентифицирует момент достижения входной функцией максимума, Когда частота входного сигнала устройства вновь начинает увеличиваться (фиг.З > момент t ), на выходах обратного переноса реверсивных счетчиков 1, 2 и

10 начинают формироваться описанные выше сигналы, которые обуславливают появление сигнала на выходе элемента

HJIH 8 (фиг, 30, момент t ),который идентифицирует момент достижения входной функцией устройства минимума, Очевидно, что выходной сигнал устройства аналогичен выходному сигналу традиционного сигнум-реле.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для определения экстремумов функций, содержащее первый и второй ренерсивные счетчики, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены с информационным входом устройства, ныход первого элемента И подключен к суммирующему входу первого реверсивного счетчика, выход второго элемента И вЂ” к вычитающему входу первого и суммирующему входу второго ренерсинных счетчиков, элемент ИПИ, третий и четвертый элементы И, выходы которых соответственно соединены с первым и вторым входами элемента ИЛИ, узел управления, первый выход которого подключен к второму входу первого элемента И и первому входу четвертого элемента И, второй выход узла управления подключен к второму входу второго и первому входу третьего элементов И, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет определения экстремумов входных функций без определения абсолютной величины, узел управления содержит генератор опорной частоты, счетчик-делитель на три и дешифратор, причем выход генератора опорной частоть1 соединен со счетным входом счетчика-делителя IIa три, выходы разрядов которого полк IY3 Ie>cbl к входам дешифратора, первый и второй выходы которогc) являются перным и вторым выходамп узла управления> в устройство дс полнительIIn введены

S г одновибратор с повторным запуском, пятый и шестой элементы И и третий реверсивный счетчик, суммирующий вход которого подключен к выходу пятого элемента И и к вычитающему входу второго реверсивного счетчика, а вычитающий вход — к выходу первого элемента И, первый вход пятого элемента И соединен с информационныч входом устройства, а второй — с первым входом шестого элемента И, с входом установки в "О" первого реверсивного счетчика и с третьим выходом дешифратора узла управления, 52771 первый и второй выходы которого гоотнетственно соединены с входами установки в 0 второго и третьего реверсивных счетчиков, выходы обратного переноса первого, второго и третьего реверсивных счетчиков подключены к вторым входам соответственно третьего, шестого и четвертого элементов И, выход шестого эле1б мента И соединен с третьим входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом одновибратора с повторным запуском, выход которого является выходом устройства.

1252771

j9a0d гВЧЕратпра. опорной

WaCm0rVW дь|ходы счетминаezume ,на тра

1 оаопы

ЕШУЦЦ)0г тооа .

0 Н080 сигнапа устрой аФ а

I 2 ! дДЬГО0

ЯЛЮЯ Нта. гии8

8ЫКО0

14 усл7рюйст/а

Составитель А.Александров

Редактор В.Петраш Техред M.Õîäàí ð Корректор В.Бутяга

Закаэ 4620/48 Тирах 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г, Ухгород, ул. Проектная, 4