Устройство для определения экстремума функции

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности, к устройствам для определения экстремумов медленно изменяющихся функций. Целью изобретения является повышение точности работы устройства. Устройство содержит блок задержки 1, триггер 5, узел 2 вычитания, частотно-импульсный преобразователь напряжения 4, инвертор 6 и усилитель 3. 2 ил.

Предполагаемое изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для определения экстремумов медленно изменяющихся функций.

Известно дифференцирующее устройство, содержащее делитель частоты, двоичный умножитель, реверсивный счетчик вычитания [1] Недостатком устройства является пониженная точность дифференцирования.

Наиболее близким к предполагаемому по структуре построения является дифференцирующее устройство, содержащее блок задержки, вход которого объединен с первым входом вычитающего устройства и входом дифференцирующего устройства, а выход соединен со вторым входом вычитающего устройства, выход которого соединен со входом схемы "ИЛИ" и RS-триггера [2] Недостатком устройства, принятого за прототип, является низкая точность работы при определении экстремумов медленно изменяющихся функций.

Целью предполагаемого изобретения является повышение точности работы устройства для определения экстремума функции.

В предполагаемом устройстве эта цель достигается тем, что оно дополнительно снабжено двукратным частотно-импульсным преобразователем напряжения, выход которого через последовательно соединенные триггер со счетным входом и инвертор подключен к входам блока задержки, а вход связан с выходом устройства и через последовательно соединенный усилитель соединен с выходом вычитающего устройства.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается наличием нового блока двуквадрантного частотно-импульсного преобразователя напряжения и введением обратной связи с выхода устройства к схеме управления временем задержки блока задержки.

Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявленного решения с другими техническими решениями показывает, что введение в заявленное устройство для определения экстремума функции дополнительно преобразователя напряжения в частоту с указанными связями с остальными элементами схемы, применение блока задержки с регулируемым временем задержки за счет введения обратной связи приводят к повышению точности работы устройства для определения экстремума медленно изменяющихся функций. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства для определения экстремума функции.

Устройство содержит блок задержки 1 с регулируемым временем задержки, узел вычитания 2, усилитель 3, соединенный с выходом устройства и цепью обратной связи из последовательно соединенных двуквадрантного частотно-импульсного преобразователя напряжения 4, триггера 5 со счетным входом и инвертора 6, соединенного входом и выходом с входами управления блока задержки 1.

Устройство для определения экстремума функции работает следующим образом.

Частота следования импульсов преобразователя 4 Fвых К1·, К1 пост.

прямо пропорциональна напряжению на его входе и независимо от полярности определяет время задержки блока задержки 1.

Входное напряжение Uвх подается непосредственно и через блок задержки 1 на входы узла вычитания 2, на выходе которого формируется разностное напряжение ΔU = U_вх(t)-U_вх(t-τ), где t время; τ время задержки блока 1.

Разностное напряжение DU усиливается усилителем 3 с коэффициентом усиления К и поступает на выход устройства.Время задержки τ блока 1 определяется модулем уровня выходного напряжения Uвых. устройства, т.е.

t = τ(U_вых) или τ = τ(t). При Uвх стремящемся к нулю, значение τ(t) будет соответствовать величине τ_min.

В области экстремума выполняется равенство U_вх(t₁)=U_вх(t₁-τ_min). Соответственно, характерное время t_max определяется из соотношения
(2)
На фиг.2 приведен график изменения исследуемой функции Uвх(t).

Примером технического решения выполнения блока задержки с перестраиваемым временем задержки является микросхема К 528 БР 2.

Применение блока задержки с регулируемым временем задержки позволяет осуществить изменение выходного сигнала устройства для определения экстремума функции в широких пределах при определении характерного времени "нулевым" методом измерения с минимально возможным временем задержки, что особенно важно при контроле медленно изменяющихся во времени функций.

Положительный эффект заключается в повышении точности определения экстремума медленно изменяющихся функций за счет введения обратной связи в устройство.

Формула изобретения

Устройство для определения экстремума функции, содержащее триггер и узел питания, первый вход которого соединен с входом блока задержки и с входом устройства, отличающееся тем, что в него введены частотно-импульсный преобразователь напряжения, инвертор и усилитель, вход которого соединен с выходом узла вычитания, а выход, являющийся выходом устройства, через их последовательно соединенные частотно-импульсный преобразователь напряжения и триггер подключен к первому управляющему входу блока задержки и входу инвертора, выход которого соединен с вторым управляющим входом блока задержки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2