Генератор непрерывных случайных сигналов произвольной длины



Генератор непрерывных случайных сигналов произвольной длины
Генератор непрерывных случайных сигналов произвольной длины
Генератор непрерывных случайных сигналов произвольной длины
Генератор непрерывных случайных сигналов произвольной длины
Генератор непрерывных случайных сигналов произвольной длины
Генератор непрерывных случайных сигналов произвольной длины
Генератор непрерывных случайных сигналов произвольной длины
Генератор непрерывных случайных сигналов произвольной длины

 

H03K3/00 - Импульсная техника (измерение импульсных характеристик G01R; механические счетчики с электрическим входом G06M; устройства для накопления /хранения/ информации вообще G11; устройства хранения и выборки информации в электрических аналоговых запоминающих устройствах G11C 27/02; конструкция переключателей для генерации импульсов путем замыкания и размыкания контактов, например с использованием подвижных магнитов, H01H; статическое преобразование электрической энергии H02M;генерирование колебаний с помощью схем, содержащих активные элементы, работающие в некоммутационном режиме, H03B; импульсная модуляция колебаний синусоидальной формы H03C;H04L ; схемы дискриминаторов с подсчетом импульсов H03D;

Владельцы патента RU 2541897:

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ГОСУДАРСТВЕННОЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО "РАДУГА" ИМЕНИ А.Я. БЕРЕЗНЯКА" (RU)

Изобретение относится к области создания устройств для генерирования широкополосных случайных стационарных процессов с заданными собственными и взаимными спектральными плотностями мощности. Технический результат заключается в повышении быстродействия работы устройства с быстрой петлей коррекции. Устройство генератора содержит цифровой модуль для формирования последовательностей случайных сигналов с использованием косинусоидального окна Ханна, а также цифровую обработку с использованием циклически меняющихся буферов для доступа к памяти DMA и аналоговые фильтры низкой частоты. 9 ил.

 

Изобретение относится к области создания устройств для генерирования широкополосных случайных стационарных процессов с заданными собственными и взаимными спектральными плотностями мощности и может быть использовано в приборостроении, машиностроении, вычислительной технике для создания, в частности, многоканальных автоматических систем, в испытаниях на вибростойкость к воздействиям случайной вибрации и т.д.

Известно («Автоматическое управление вибрационными испытаниями», Библиотека по автоматике выпуск 579, Москва, Энергия, 1978 г.) устройство, генерирующее блоки (реализации) одномерного случайного стационарного сигнала с заданной спектральной плотностью, состоящее из ЭВМ и программного обеспечения. Каждый блок представляет собой массив вещественных чисел (амплитуд) длиной N, а i (i=0, 1, …, N-1), имеющий в пределе заданный спектр амплитуд с нормальным (Гауссовским) законом распределения. Генерация блоков производится с помощью разложения Райса-Пирсона. Затем блок передается на модуль цифроаналогового преобразователя для преобразования полученной последовательности в случайный сигнал, с периодом дискретизации Δt [сек], длиной TБ=NΔt [сек], шагом квантования по частоте Δf=1/TБ [Гц].

Все названные признаки присутствуют в предлагаемом устройстве.

Генерирование случайного процесса большой длины требует большого объема вычислений, времени и памяти, что является недостатком при создании систем управления вибрационными испытаниями с быстрой петлей коррекции.

Формирование случайного процесса произвольной длины предлагается производить из последовательности следующих друг за другом временных блоков a r,i (r=1, 2,…). При этом возникает проблема разрыва начальных и конечных значений (фаз) между соседними последовательностями генерируемых осциллограмм, так как в общем случае a r,N-1≠ar+1,0. Это приводит к появлению в генерируемом процессе удара в виде дельта-функции.

В предлагаемом устройстве решается задача генерирования непрерывных случайных сигналов произвольной длины без разрыва фаз между соседними реализациями и без изменения ее длины N и шага квантования по частоте Δf, что необходимо для организации единого во времени цикла генерации управляющего сигнала на исполнительное устройство и измерения сигналов откликов для построения алгоритмов, например, для систем управления реального времени с обратной связью.

Предлагается генератор непрерывных случайных сигналов произвольной длины, состоящий из:

- однопроцессорного компьютера и прикладного программного обеспечения для формирования по заданной спектральной плотности случайного сигнала в форме разложения Райса-Пирсона в виде массивов a r={a ri}, вещественных чисел a ri (i=0, 1, …, N-1), имеющих по множеству (ансамблю) реализаций R заданный спектр амплитуд с нормальным законом распределения;

- цифрового модуля ограничения пиковых выбросов амплитуд на уровне , где Q - заданный пик-фактор;

- цифрового модуля построения на длине THANN=(4·n-3) точек (n<<N), косинусоидального окна Ханна:

;

- цифрового модуля формирования последовательности N вещественных точек-чисел по следующему алгоритму: к концу блока a r - добавляется (n-1) точек, симметричных последним n точкам блока, полученную таким образом последовательность (2n-1) точек умножают на правую половину окна Ханна; к началу следующего блока a r+1 добавляется (n-1) точек, симметричных первым n точкам блока a r+1; полученную таким образом последовательность (2n-1) точек умножают на левую половину окна Ханна; образованные таким образом последовательности складывают, первыми n точками суммарной последовательности заменяют последние n точки блока a r, последними n точками суммарной последовательности - первые n точки блока a r+1;

- механизма формирования на выходе из системы управления из отдельных следующих друг за другом блоков a r непрерывного случайного сигнала, включающий организацию в компьютере двух буферов длиной N, в один из которых заносят сгенерированный блок данных a r, который затем контроллером прямого доступа к памяти (DMA) без участия центрального процессора передается в память цифроаналогового преобразователя (ЦАП). За время выдачи первого блока a r на выход ЦАП центральный процессор генерирует следующий блок данных a r+1, осуществляет стыковку его начала с концом предыдущего a r и переносит во второй буфер, который, в свою очередь, будет передан в ЦАП через DMA-канал. Затем буфера автоматически циклически меняются местами;

- модуля цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) для преобразования полученной последовательности в непрерывный во времени случайный сигнал произвольной длины;

- модуля аналоговых фильтров низкой частоты, например, Баттерворта, не менее 4 порядка (48 дБ/октаву) и частотой среза не менее 1/(2Δt).

Блок-схема генератора показана на фиг.1-5. Примеры стыковки реализаций показаны на фиг.6-9.

Отличительными признаками предлагаемого устройства являются:

- цифровой модуль ограничения пиковых выбросов амплитуд на уровне , где Q - заданный пик-фактор;

- цифровой модуль построения на длине THANN=(4·n-3) точек (n<<N), косинусоидального окна Ханна:

;

- цифровой модуль формирования последовательности N вещественных точек-чисел по следующему алгоритму: к концу блока a r добавляется (n-1) точек, симметричных последним n точкам блока, полученную таким образом последовательность (2n-1) точек умножают на правую половину окна Ханна; к началу следующего блока a r+1 добавляется (n-1) точек, симметричных первым n точкам блока a r+1; полученную таким образом последовательность (2n-1) точек умножают на левую половину окна Ханна; образованные таким образом последовательности складывают, первыми n точками суммарной последовательности заменяют последние n точки блока a r последними n точками суммарной последовательности - первые n точки блока a r+1,

- механизм формирования на выходе из системы управления из отдельных следующих друг за другом блоков a r непрерывного случайного сигнала, включающий организацию в компьютере двух буферов длиной N, в один из которых заносят сгенерированный блок данных a r который затем контроллером прямого доступа к памяти (DMA) без участия центрального процессора передается в память цифроаналогового преобразователя (ЦАП). За время выдачи первого блока a r на выход ЦАП центральный процессор генерирует следующий блок данных a r;, осуществляет стыковку его начала с концом предыдущего a r и переносит во второй буфер, который, в свою очередь, будет передан в ЦАП через DMA-канал. Затем буфера автоматически циклически меняются местами;

- модуль аналоговых фильтров низкой частоты, например, Баттерворта, не менее 4 порядка (48 дБ/октаву) и частотой среза не менее 1/(2Δt).

Благодаря наличию указанных отличительных признаков в совокупности с известными приобретается возможность генерирования непрерывных случайных сигналов произвольной длины.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации, решений, содержащих аналогичные признаки, не обнаружено.

Таким образом, можно сделать заключение о том, что предложенное устройство неизвестно на уровне техники и, следовательно, соответствует критерию «патентоспособности».

Предложенное устройство может найти применение везде, где возникает необходимость в непрерывных случайных процессах произвольной длины, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «Промышленная применимость».

Генератор непрерывных случайных сигналов произвольной длины, состоящий из однопроцессорного компьютера и прикладного программного обеспечения для формирования по заданной спектральной плотности случайного сигнала в форме разложения Райса-Пирсона в виде массивов a r={a ri}, вещественных чисел a ri (i=0, 1, …, N-1), имеющих по множеству (ансамблю) реализаций R заданный спектр амплитуд с нормальным законом распределения, модуля цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) для преобразования полученной последовательности в непрерывный во времени случайный сигнал, отличающийся тем, что включает цифровой модуль ограничения пиковых выбросов амплитуд на уровне , где Q - заданный пик-фактор; цифровой модуль построения на длине THANN=(4·n-3) точек (n<<N), косинусоидального окна Ханна:
,
а также цифровой модуль формирования последовательности N вещественных точек-чисел по следующему алгоритму: к концу блока a r добавляется (n-1) точек, симметричных последним n точкам блока, полученную таким образом последовательность (2n-1) точек умножают на правую половину окна Ханна; к началу следующего блока a r+1 добавляется (n-1) точек, симметричных первым n точкам блока a r+1; полученную таким образом последовательность (2n-1) точек умножают на левую половину окна Ханна; образованные таким образом последовательности складывают, первыми n точками суммарной последовательности заменяют последние n точки блока a r, последними n точками суммарной последовательности - первые n точки блока a r+1;
механизм формирования на выходе из системы управления из отдельных следующих друг за другом блоков a r непрерывного случайного сигнала обеспечивает организацию в компьютере двух буферов длиной N, в один из которых заносят сгенерированный блок данных a r, который затем контроллером прямого доступа к памяти (DMA) без участия центрального процессора передается в память цифроаналогового преобразователя (ЦАП);причем за время выдачи первого блока a r на выход ЦАП центральный процессор генерирует следующий блок данных a r+1, осуществляет стыковку его начала с концом предыдущего a r и переносит во второй буфер, который в свою очередь будет передан в ЦАП через DMA-канал и в модуль аналоговых фильтров низкой частоты не менее 4 порядка (48 дБ/октаву) и частотой среза не менее 1/(2Δt); затем буфера автоматически циклически меняются местами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в элементах управления микропроцессорных КМОП микросхемах и элементах считывания запоминающих устройств.

Способ подбора профиля высоковольтных кольцевых экранов относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использован в генераторах высоковольтных импульсов и ускорителях заряженных частиц при подборе профиля закругления острых торцевых кромок проводников сильноточных формирующих линий.

Изобретение относится к системам с кодовым разделением каналов или с использованием сигналов с расширенным спектром. Технический результат - обнаружение сигналов более сложных и помехоустойчивых, нежели сигналы Баркера.

Изобретение относится к системам с кодовым разделением каналов или с использованием сигналов с расширенным спектром. Технический результат - получение новых более сложных, нежели сигналы Баркера, сигналов, обладающих значительно большей помехоустойчивостью.

Изобретение относится к импульсной технике. Техническим результатом является возможность зарядки емкостного накопителя от нестабилизированного источника питания до уровня напряжения, превышающего напряжение источника питания, а также возможность изменения уровня напряжения, до которого можно зарядить накопитель, в каждом цикле его зарядки-разрядки вне зависимости от начальных условий.

Устройство относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано в ускорителях заряженных частиц и устройствах для формирования сильноточных импульсов.

Изобретение относится к области траления морских акваторий и может быть использовано для вывода из строя противодесантных мин и подводных роботов-разведчиков, имеющих неконтактные гидроакустические и магнитные датчики цели и ориентации в прибрежной зоне.

Изобретение относится к устройству для компонентов высоковольтной импульсной системы испытания, предпочтительно для контроля качества мощных трансформаторов. Сущность: в устройстве для компонентов высоковольтной импульсной системы испытания, содержащей генератор импульсов и вспомогательные компоненты, а именно ограничительный разрядный промежуток (2), делитель (3) напряжения и компенсатор (4) перенапряжений, по меньшей мере два из вспомогательных компонентов установлены на общей основной раме с одним единственным головным электродом (11) для вспомогательных компонентов.

Изобретение относится к области вычислительной техники, автоматики и может использоваться в различных цифровых структурах и системах автоматического управления, передачи информации.

Изобретение относится к эмиссионной спектроскопии. Технический результат заключается в повышении точности количественного определения исследуемых составов с возможностью работы в режиме спектроскопии с временным разрешением. В заявке описан генератор зажигания для генерирования искрового разряда оптической эмиссионной спектроскопии (OES), в котором искровой разряд обладает формой кривой тока, содержащей первый модулированный участок, который включает множество пиков относительно большого тока и высокого градиента с переменной амплитудой и(или) длительностью между пиками, и второй модулированный участок относительно малого тока и низкого градиента, который по существу не имеет модулированных пиков.

Изобретение относится к способам создания широкополосных случайных сигналов с заданными собственными спектральными плотностями мощности при испытаниях аппаратуры на вибростойкость к воздействиям случайной вибрации. Техническим результатом является повышение быстродействия преобразования с быстрой петлей коррекции. В способе генерируют непрерывный случайный процесс произвольной и заданной длины с использованием дискретных цифровых преобразований для управления несколькими вибростендами при их испытаниях с использованием циклически меняющихся буферов для доступа к памяти DMA. 6 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам с постоянными магнитами. Технический результат состоит в повышении к.п.д. Магнитоэлектрическая машина содержит статор, выполненный по крайней мере из двух «П»-образных шихтованных магнитопроводов, образующих внутреннюю прямоугольную полость, на которых размещены обмотки, выходы которых закреплены на одном из магнитопроводов и направлены к выпрямителю. На другом магнитопроводе выполнен зазор для размещения в ней системы управления. Система управления представляет собой замкнутый шихтованный магнитопровод, расположенный перпендикулярно статору в прорези «П»-образного магнитопровода, на котором расположены по крайней мере две обмотки, одна из которых подключена к стандартному источнику постоянного тока, а другая - к источнику переменного тока. 4 ил.

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к бистабильным схемам с использованием в качестве активных элементов полевых транзисторов с внутренней положительной обратной связью, и может быть использовано в устройствах интерфейса ввода-вывода данных. Техническим результатом является создание более простого двухступенчатого ММ-триггера типа D с регулярной структурой за счет исключения общей обратной связи и организации локальных обратных связей в пределах каждой защелки ступеней триггера. Устройство содержит инверторы, комплементарные ключи, однотранзисторные ключи. 4 ил.

Изобретение относится к импульсной электронике и может использоваться в прецизионных время-импульсных преобразователях и генераторах сигналов двухтактного интегрирования. Технический результат заключается в увеличении крутизны фронтов выходных импульсов и повышении температурной стабильности пороговых напряжений. Устройство содержит первый и второй аналоговые коммутаторы и операционный усилитель. Второй аналоговый коммутатор имеет нормально замкнутый ключ, размыкающий контакт, последовательно соединенный с резистором цепи положительной обратной связи операционного усилителя, вход и выход дифференцирующей RC-цепочки подключены соответственно к выходу и входу операционного усилителя и управляющему входу второго аналогового коммутатора. 2 ил.

Изобретение относится к мощной импульсной энергетике, к устройствам для генерации мощных импульсов тока и может использоваться в источниках микроволнового излучения, лазерах, генераторах нейтронов. Достигаемый технический результат - обеспечение возможности управления длительностью каждого импульса в формируемой конечной последовательности импульсов тока и управления длительностью интервала времени между каждой парой следующих друг за другом импульсов в серии. Генератор импульсов на индуктивном накопителе энергии с трансформаторной связью содержит омическую нагрузку, источник питания, замыкатель, двухобмоточный индуктивный накопитель энергии, вакуумный контактор, дополнительный накопитель энергии, переключатель полярности дополнительного накопителя энергии, блок коррекции напряжения зарядки дополнительного накопителя энергии, который выполнен в виде искусственной длинной линии (ИДЛ) из N, где N≥10, последовательно включенных идентичных Г-образных LC-звеньев, а омическая нагрузка подключена ко второй обмотке двухобмоточного индуктивного накопителя энергии с обеспечением возможности замены ее по окончанию каждого импульса в генерируемой серии импульсов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиотехнической и автомобильной промышленностях. Технический результат - обеспечение регулирования параметров выходного импульсного сигнала: скважности, частоты следования импульсов или длительности импульсов внешними сигналами. Мультивибратор содержит два транзистора, два коллекторных резистора, два переходных конденсатора, каждый из которых соединен с коллектором одного и с базой другого транзистора, при этом мультивибратор дополнительно снабжен двумя транзисторами, двумя коллекторными резисторами и двумя резисторами питания баз дополнительных транзисторов, дополнительные транзисторы соединены эмиттерами к базам соответствующих основных транзисторов, а базами и коллекторами соответственно через резисторы питания баз и коллекторные резисторы - с источником питания. 1 ил

Изобретение относится к средствам систем энергоснабжения установок для исследований в различных областях физики высоких плотностей энергии. Технический результат заключается в уменьшении разброса времени срабатывания модулей мультитераваттного генератора. В устройстве система формирования высоковольтных импульсов модуля выполнена на основе двойной ступенчатой формирующей линии (ДСФЛ), а предымпульсный коммутатор состоит из управляемых разрядников, срабатывающих на спаде первой положительной полуволны напряжения, формируемого ДСФЛ, причем внутренний заземленный электрод двойной ступенчатой формирующей линии образует приосевую полость, в которой проложены пусковые кабели для запуска разрядников предымпульсного коммутатора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам заряда емкостных накопителей электрической энергии, широко используемых в импульсной технике, и может быть использовано для «медленного» заряда конденсатора емкостного накопителя электрической энергии от источника тока ограниченной мощности. Технический результат заключается в повышении КПД и сокращении времени заряда накопительного конденсатора. Устройство содержит источник постоянного напряжения и трансформатор тока, первый вывод вторичной обмотки которого подключен к первому электроду накопительного конденсатора, а второй электрод накопительного конденсатора подключен ко второму выводу вторичной обмотки трансформатора, в эмиттер управляемого ключа включен датчик тока, выход которого подключен к входу компаратора, а выход компаратора - к входу генератора импульсов, выход которого подключен к управляющему входу управляемого ключа, а второй вход генератора импульсов подключен к выходу компаратора напряжения, выход которого подключен к датчику тока во вторичной обмотке трансформатора. 2 ил.

Изобретение относится к газоразрядной технике, в частности к схемам генераторов высоковольтных импульсов с газоразрядным коммутатором тока и индуктивным накопителем энергии, и может быть использовано при создании генераторов высоковольтных импульсов со стабильными параметрами. Технический результат - стабилизация параметров генерируемых импульсов: амплитуды тока, амплитуды напряжения на нагрузке и длительности переднего фронта импульса напряжения. Предлагаемое изобретение отличается тем, что в схеме включения газоразрядного коммутирующего прибора, содержащей индуктивный накопитель энергии, газоразрядный прерыватель тока, схему управления, датчик контроля температуры, усилитель и регулятор напряжения, введена отрицательная обратная связь по напряжению накала водородного генератора газоразрядного коммутирующего прибора. 4 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение потерь электрической энергии. Согласование трехфазной трехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой достигается в результате выполнения определенных условий, которые посезонно могут изменяться в результате изменения первичных параметров трехфазной трехпроводной линии электропередачи, определяемых с учетом величины стрелы провеса каждого провода этой линии электропередачи. Посезонное изменение стрелы провеса каждого провода измеряется при помощи дальномеров. Согласование заключается в сопоставлении действительного и эталонного сопротивлений нагрузки, напряжений в конце линии или токов, поступающих в нагрузку. Исходные данные о напряжениях и токах в линии получают через устройства сопряжения или датчики, выполненные в виде трансформаторов напряжения и тока, спектроанализаторов, делителей напряжения или шунтов переменного тока. В результате обработки исходных данных в процессоре формируются управляющие сигналы для корректирующих органов, в качестве которых могут быть использованы устройства РПН силовых трансформаторов, автоматизированные технологические комплексы, накопители электроэнергии, источники активной мощности, такие как маломощные гидроэлектростанции или электростанции других типов. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх