Преобразователь аналог-кодвсесоюзнаяпатентно-т:-кш^-! егкаябиблиотека

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистическик

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 16.Ч.1969 (№ 1331769/18-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 26.1.1971. Бюллетень № G

Дата опубликования описания 2.Ч1.1971

МПК Н 03k 13/02

G 06j 3/00

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.325(088.8) Авторы изобретения

М. В. Чхеидзе, Г. Г. Ладария, Ш. М. Сирадзе, М. В. Вайнер, 3. Е. Рогава и Д. Д. Сихарулидзе

Тбилисский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии им. Д. И, Менделеева

Заявитель

В СЕССИЮ,=.т 1-1,< P

ИЦЦ10- : """

BHE JlM Q, 1-(Д

П P ЕОБРАЗОВАТЕЛ Ъ АНАЛОà — КОД

Изобретение относится к области автоматического управления и вычислительной техники и может быть использовано при построении систем управления стационарными случайными процессами, обладающими эргодическими свойствами.

Известны цифровые преобразователи, позволяющие измерять значения двумерных функций распределения вероятностей эргодических случайных процессов.

Использование цифровых дискриминаторов в известных преобразователях определяет их сложность и громоздкость, а также ограничивает их быстродействие и точность определяемых характеристик случайного процесса.

Вместе с тем очевидно, что для получения более полной характеристики случайного процесса необходимо определение двумерной функции распределения для случая и уровней.

Предлагаемое устройство представляет собой и-канальный анализатор определения двумерных функций распределения вероятностеи одного случайного процесса в различные моменты времени. Новые логические принципы, используемые при его построении, исключают необходимость применения в схеме анализатора цифровых дискриминаторов. Это позволяет принципиально упростить схему устроиства, увеличить его быстродействие и повысить точность работы. Одновременно расширяются функциональные возможности устройства, поскольку можно определять значения двумерных функций распределения одновременно для и уровней.

Функциональная схема предлагаемого устройства показана на чертеже.

Аппаратура для определения двумерных функций распределения вероятностей строится обычно на основе метода дискретных выборок.

10 При этом двумерная функция распределения вероятностей одного и того же случайного процесса определяется путем вычисления средней частоты сложного события вида

x(t) <х; и x(t+z) <х+ (/=1 —:n), где

15 х; и х,+т — уровни анализа. Эти принципы положены в основу построения и работы предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство содержит преобразователь код †анал (ПКА), устройство

20 сравнения мгновенных значений напряжений (СУ), реверсивиый счетчик, синтезированный из триггеров Т,— Т,„, генератор счетных импульсов (ГСИ), временной селектор (СВ), отметчик времени (ОВ), (и — 1) счетчиков СК

25 для подсчета значений двумерных функций распрсделеиия вероятностей при и уровнях х;, элементы Ио, И, И", И, — И,„,;И вЂ” И„

ЗО У лизуют логическую операцию «И», триггеры

294248 з

Т, — Т„и Т, — T„", дифференцирующие цепочки Д, элементы задержки ЛЗ.

На один вход СУ подается входное напряжение У, которое моделирует исследуемый случайный процесс, а второй вход соединен с выходом ПКА, преобразующим код — содержимое реверсивного счетчика — в эквивалентное значение напряжения.

Реверсивный счетчик связан с многовходовыми элементами И„; посредством наборного поля, на котором предварительно набираются комбинации, соответствующие выбранным значениям уровней х,. Каждая комбинация поступает на вход соответствующего элемента

И„;, единичные выходы всех триггерных элементов расположены слева, а нулевые выходы справа, при этом правые входы триггеров единичные, а левые входы нулевые.

Каждый из триггеров T своим единичным состоянием определяет ситуацию превышения входным напряжением )- о уровня, Рассмотрим предлагаемое устройство в работе.

Перед началом работы все счетчики и триггерные элементы находятся в нулевом состоянии. Временной селектор СВ вырабатывает импульсные сигналы с заранее определенным интервалом времени. Этот интервал выбирается таким, что позволяет в момент времени

t; выдавать первый импульс опроса в шину

Ш через элемент И>. При этом тот же импульс, пройдя через элемент задержки ЛЗ, должен появиться в шине III> в момент времени t; + x уже в качестве второго импульса onроса. Отметчик времени ОВ имеет на своем выходе единичный сигнал, который после поступления на вход отметчика первого импульсного сигнала с выхода СВ сменяется нулевым сигналом через время Т (равное интервалу наблюдения), блокируя устройство от дальнейшей обработки входной информации.

Устройство начинает функционировать с момента подачи напряжения U,„„íà вход СУ и запуска ГСИ.

В начале работы (поскольку содержимое реверсивного счетчика равно нулю) U» )

) U следовательно, возникает единичный сигнал на выходе 1 СУ. В результате импульсные сигналы с выхода элемента H начинают поступать на суммирующий вход реверсивного счетчика и на соответствующие входы элементов И„ . Предположим, что U» некоторое время нарастает. Очевидно, что при этом увеличивается величина содержимого реверсивного счетчика.

Описываемое устройство в каждом такте работы определяет наличие ситуации, когда выполняются два условия: х (t) (х; и х (t + т) (х,+ .

Однако на практике могут быть случаи, когда какое-либо из этих условий или оба условия в данном такте не выполняются. Рассмотрим последовательно все четыре возможных случая при условии, что U») вы .

Первый случай: х (t) (х; и х (/+т) (х,+ь

Устройство при этом реализует следующую логику. Первый импульс опроса поступает через элемент И в шину IIII и далее на соответствующие входы элементов И. Причем, поскольку триггеры Т. сохранили свое нулевое

1 состояние и соответствующие уровни не превзойдены величиной входного напряжения U„x (т. е. х (t) (х;), выработанный элементом

И; импульсный сигнал переводит триггер Т в единичное состояние.

Второй импульс опроса поступает в шину

IIII с выхода элемента ЛЗ и представляет собой предыдущий импульс опроса, задержанный на время т. Этот сигнал поступает на соответствующие входы всех элементов И, вторые входы которых через элементы задержки

ЛЗ, подключены к нулевым выходам триггеров Т,. В результате, поскольку триггеры, находятся в нулевом состоянии (т, е.

1 -1 х (t + г) (х; ), выработанные элементами И импульсные сигналы поступают на входы элементов И и ИЛИ;. Ввиду того, что триггеры

T. находятся в единичном состоянии, сигна1

II лы с выходов элементов И поступают на входы счетчиков СК вЂ”, а сигналы с выходов элементов ИЛИ, возвращают триггеры T в нулевое состояние.

На этом заканчивается данный такт работы устройства.

Рассмотрим второй случай: х (t) (х,, х (t+ т) ) х+ь

В этом случае аналогично предыдущему первый импульс опроса устанавливает соответствующие триггеры Т в единичное состояние. Однако, согласно условию, к моменту появления второго импульса в шине Ш триггеры Т ., оказываются установленными в единичное состояние (т. е, фиксируется ситуация х (t + т) ) x„+<), в результате соответствующие элементы И запираются (снимается еди1 ничный сигнал с нулевого выхода соответствующих триггеров Т ), и импульс второго onроса блокируется от поступления на входы соответствующих элементов И и ИЛИ,:. Поэтому в соответствующие счетчики СК, в данном такте не поступает импульсный сигнал, а триггеры Т сохраняют единичное состояние.

Как видно из схемы, нулевые выходы элементов Т, кроме младшего, связаны с элементом И ., непосредственно и через элемент

j+1 задержки ЛЗ; . Необходимость наличия связи через элемент задержки будет пояснена в дальнейшем, а необходимость наличия непосредственной связи видна из рассмотрения данного случая. Действительно, при отсутствии непосредственной связи могла возникнуть ситуация, когда элемент задержки ЛЗ; задержал бы снятие единичного сигнала со входа соответствующего элемента И. (при переходе соответствующего триггера Т, в единич294248 ное состояние) и появилась бы возможность ошибочного прохождения второго импульса опроса через элемент И в соответствующие цепи. Наличие непосредственной связи исключает такую возможность, Рассмотрим третий случай: х (t) ) х; и х (t+ т) (х+и

В этом случае к моменту поступления первого импульса опроса на соответствующие входы элементов И, последние оказываются запертыми, поскольку с Нх вторых входов сняты единичные сигналы из-за установки соответствующих триггеров T". в единичное состоя1 ние. В результате риггеры Т". сохраняют ну1 левое состояние, и при поступлении второго импульса опроса через элементы И на вход

И . последние оказываются запертыми нуле1 вым сигналом с единичных выходов триггеров Т . Поэтому в соответствующие счетчики

СК; импульсный сигнал в данном такте также не поступает, а соответствующие триггеры Т",. сохраняют нулевое положение.

Рассмотрим четвертый случай: х (t) ) х; и х (t+ )»;+ .

Очевидно, что в этом случае первый и второй импульсы опроса блокируются от поступления в соответствующие цепи схемы устройства элементами И; и И, поскольку соответствующие триггеры Т установлены в единичное состояние. При этом в соответствующие счетчики СК; также не поступают импульсные сигналы в данном такте, а триггеры Т сохраняют нулевое состояние.

Нами были рассмотрены четыре случая, которые могут иметь место в ходе выполнения такта работы устройства при условии, что » ) выл.

Теперь рассмотрим работу устройства при условии U» (U»,<. В этом случае единичный сигнал устанавливается на выходе 2 СУ (при этом выход 1 СУ выдает нулевой сигнал) и последовательность импульсов с выхода элемента Ио поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика, а также на соответствующие входы элементов И,. При этом превзойденные ранее уровни могут пересекаться в обратном направлении, соответствующие этим уровням элементы И„, будут фиксировать это, вырабатывая на своих выходах единичные сигналы. Последние поступают на соответствующие входы элементов И, отпирают их, и эти элементы образуют на своих выходах единичные сигналы, возвращая соответствующие триггеры Т. в нулевое состояние.

Следует различать два случая: когда трипер

Т, находится в нулевом состоянии и когда в единичном.

Рассмотрим последовательно оба случая.

1. Триггер Т" переходит из единичного со/ стояния в нулевое, фиксируя прохождение

j-го уровня в обратном направлении. Если при этом триггер Т., находится в нулевом состоянии, то импульсный сигнал, выработанный дифференцирующим элементом (подключен к нулевому выходу соответствующего триггера Т ), поступает через элемент ИЛИ на нулевои вход триггера Т", не меняя его состояния.

2. Триггер Т переходит из единичного состояния в нулевое, фиксируя прохождение

)-го уровня в обратном направлении, а триггер Tj — находится в единичном состоянии.

В этом случае днфференцирующий элемент

Д, подключенный к нулевому выходу триггера Т, вырабатывает импульсный сигнал. Этот сигнал через элемент ИЛИ; поступает на нулевой вход триггера T", и возвращает последний в нулевое состояние. При этом элемент задержки ЛЗ; < блокирует поступление единичного сигнала на входы соответствующих элементов И . в течение времени, необходимого для установки триггера Т в нулевое состояние сигналом, выработанным соответствующим дифференцирующим элементом. Это необходимо для того, чтобы предотвратить возможное прохождение второго импульса опроса через элемент И, что может повлечь за собой ошибочную засылку в счетчик СК, сигнала с выхода элемента И.. Так определяется

1 функция элементов задержки ЛЗ в схеме рассматриваемого устройства.

Через время Т (после начала отсчета времени отметчиком времени ОВ) на выходе последнего снимается единичный сигнал и тем самым блокируется обработка устройством входной информации. На этом заканчивается данный интервал наблюдения за исследуемым случайным процессом.

Таким образом, осуществляется функционирование предлагаемого преобразователя аналог — код с определением двумерной функции распределения по п-каналам.

Следовательно, предлагаемое устройство позволяет определять значения двумерных функций распределения вероятностей одновременно для и уровней, что позволяет получать качественно новые результаты анализа исследуемого случайного процесса. Вместе с тем, благодаря новым конструктивным связям и новой логической организации процесса, удается исключить из схемы устройства цифровые анализаторы. Это позволяет принципиально упростить схему предлагаемого устройства, одновременно увеличить его быстродействие и расширить функциональные возможности (благодаря а-канальности). Вместе с тем схема предлагаемого устройства позволяет существенно увеличить точность анализа исследуемого процесса. Последнее достигается благодаря использованию схемы сравнивающего устройства СУ, определяющего как ситуацию U» ) У„„, так и ситуацию

U„„(UÄÄÄ-, а также наличию реверсивного

294248 лзп

Составитель Н. А. Козлов

Редактор Ю. Д. Полякова

Техред Л. Л. Евдонов

Корректор 3. И. Тарасова!

Т|н1ограч ;ня, пр. Сапунова, 2 счетчика. Это позволяет с минимальными отклонениями непрерывно следить за изменениями исследуемого процесса.

Предмет изобретения

Преобразователь аналог — код, содержащий преобразователь аналог — цифровой эквивалент с реверсивным счетчиком, выход которого через переключатели соединен со схемами «И» выбора пороговых значений, триггеры фиксации перехода, триггеры выполнения условий, канальные счетчики, времсппой селектор, отметчик времени, логические схемы

«И», «ИЛИ», дифференцирующие цепочки и линии задержки, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и расширения функциональных возможностей, в нем выходы каждой схемы «И» выбора пороговых значений соединены с первыми входами двух схем

«И», выходы которых соответственно соединены со входами триггера фиксации перехода данного порогового значения; вторые входы

8 схем «И» соединены соответственно с шинами

«+» и « — » реверсивного счетчика; выходы триггеров фиксации переходов, кроме старшего разряда, соединены с первыми входами соответствующих схем «И», вторые входы которых подключены к шине первого импульса опроса, а выходы соединены с единичным входом соответствующего триггера выполнения условия; выходы триггеров фиксации

Т0 переходов, кроме младшего разряда, соединены со входом дифференцирующей цепочки, со входом схемы «И» непосредственно и через линию задержки; выход схемы «И» соединен со входом схемы «ИЛИ», второй вход которой

15 подключен к выходу дифференцирующей цепочки, и со входом схемы «И», второй вход которой подключен к единичному выходу соответствующего триггера выполнения условия, нулевой вход которого соединен с выходом со20 ответствующей схемы «ИЛИ», а выход схемы

«И» подключен к входу соответствующего канального счетчика.

Заказ 1317 19 Изд. ЛЪ 564 Тираж 473

Подписное

1П-1ИИПИ Комитета но делам изобретений

I(открытий нрн Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5