Устройство для определения экстремумов и среднего размаха случайного процесса

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (») 5526I4

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.04.75 (21) 2129899/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.03.77. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 20.05.77 (51) М. Кл.з G 06F 15/36

Государственный комитет

Совета MNHHCTOOB СССР (53) УДК 681.323(088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. Г. Кнорринг, Л. Н. Кнорринг и А. Н. Садо ПТБ (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина политехнический ин т звомт„ им. М. И. Калинина (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСТРЕМУМОВ

И СРЕДНЕГО РАЗМАХА СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано, например, при измерении волнения и качки в процессе испытания моделей судов в опытных бассейнах.

Известно устройство (1) для определения и анализа случайного процесса, содержащее амплитудный селектор, дифференцирующее звено, счетчик импульсов, делитель частоты и элемент И. К недостатку устройства следует отнести узкий класс решаемых задач.

Известно также устройство (2) — прототип, содержащее счетно-логический блок и блок выделения расссогласования, первый вход которого является входом устройства, а второй подключен к выходу, преобразователя кода в аналоговый сигнал, входом соединенного с выходом первого реверсивного счетчика, входы которого подключены к соответствующим выходам блока выделения рассогласования.

Недостатком такого устройства является слабая помехоустойчивость.

Цель изобретения — повышение точности работы устройства в присутствии помех малой амплитуды.

Это достигается тем, что устройство содержит второй реверсивный счетчик, два многовходовых элемента И, число входов которых на единицу больше числа разрядов второго реверсивного счетчика, и два двухвходовых элемента И, первые входы которых подключены к инверсным выходам соответствующих многовходовых элементов И, вторые входы— к соответствующим выходам блока выделения

5 рассогласования и первым входам соответствующих многовходовых элементов И. Выходы двухвходовых элементов И соединены соответственно с входами сложения и вычитания второго реверсивного счетчика, выходами под10 ключенного к остальным входам многовходовых элементов И, прямые выходы многовходовых элементов И вЂ” с первым и вторым входами счетного логического блока.

Структурная схема предлагаемого устрой15 ства показана на чертеже, где: 1 — блок выделения рассогласования; 2 — первый реверсивный счетчик; 3 —,преобразователь кода в аналоговый сигнал, однородный с входным;

4, 5 — двухвходовые элементы И; б — второй

2Э реверсивный счетчик; 7, 8 многовходовые элементы И с прямыми и инверсными выходами; 9 — счетно-логический блок; 10 — триггер (триггер экстремума); 11 — элемент NJI1

12 — счетчик (счетчик размаха); 13 — блок

25 считывания кода; 14 — элемент ИЛИ; 15— счетчик (счетчик числа размахов).

Аналого-цифровая следящая система устройства состоит из узлов 1, 2, 3. Если входная величина — напряжение, блок 1 такой же, 30 как в прототипе, а если — частота, то он

552614 представляет собой цепь вычитания частот.

Блок 3 в случае, когда входной величиной является напряжение, выполнен в виде преобразователя код †напряжен, а когда входная величина — частота, то в виде преобразователя код †часто, например, типа «двопчного перемножения».

Выходы блока 1 соединены с входами элементов И 4, 5, выходы этих элементов — с входами «сложить» и «вычесть» реверсивного счетчика 6. Далее сигнал поступает на многовходовые элементы И 7, 8, входы которых соединены с прямыми и инверсными выходами триггеров реверсивного счетчика 6 (это соединение задается оператором в зависимости от ожидаемого размаха помехи), а также с выходами блока выделения рассогласования. Элементы И 7, 8 имеют прямые выходы, связанные с входами счетно-логического блока 9, и инверсные выходы, подключенные к вторым входам элементов И 4, 5.

Счетно-логический блок 9 содержит триггер

10 с раздельными входами, входы которого соединены через элемент ИЛИ 11 с входом счетчика 12 размаха, имеющего блок 13 считывания кода, управляемый через элемент

ИЛИ 14 и счетчик 15 числа размахов выходными сигналамп триггера 10 экстремума.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения оператор соединяет входы элементов И 7 и 8 с выходами триггеров реверсивного счетчика 6 -аким ооразом, чтобы разность кодов, при которых происходит срабатывание этих элементов, соответствовала величине, несколько превышающей ожидаемый размах помехи (в масштабе кодов следящей системы) . Подается входной сигнал, а аналого-цифровая следящая система отрабатывает его изменения.

При этом в интервалах возрастания входного сигнала средняя частота импульсов на входе

«+1» счетчика 2 превышает среднюю частоту импульсов на входе « — 1», а в интервалах убывания входного сигнала соотношсние частот импульсов обратное. Импульсы с входов реверсивного счетчика 2 поступают через элементы И 4 и 5 также на входы реверсивного счетчика 6.

Положим для определенности, что показания счетчика 2 вначале возрастают, затем достигают максимума и начинают убывать.

Тогда и показания счетчика 6 возрастают до срабатывания элемента И 7, который сигналом на инверсном выходе запрещает дальнейшее поступление импульсов на вход «-t-1» счетчика 6, но зато пропускает импульсы через элемент ИЛИ 11 на счетчик 12 размаха.

Импульсы, приходящие (в меньшем числе) на вход элемента И 5, подаются на вход, « — 1» счетчика 6, каждый раз уменьшая его показания на единицу и снимая запрет с элемента И 4, после чего импульс, приходящий через этот элемент на вход «+1» счетчика 6, снова обеспечивает запрет. Таким об; азом., показания счетчика 12 увеличиваются так же, 5

Зо

\ ,з 1

55 как показания счетчика 2, а счетчик 6 колеблется вблизи состояния, при котором срабатывает элемент 7, не переходя через это состояние. При прохождении максимума на входе элемента И 5 становится больше импульсов, чем на входе элемента И 4, и,показания счетчика 6 начинают уменьшаться, пока пе срабатывает элемент И 8. Сигнал на его инверсном выходе запрещает прохождение импульса через элемент И 5, а сигнал на прямом выходе опрокидывает триггер 10, который дает сигнал о прохождении экстремума и с помощью элемента ИЛИ 14 обеспечивает считывание кода размаха со счетчика 12, если при этом счетчик 15 накопил заранее установленное, требуемое для усреднения число размахов.

Очевидно, что при измерении каждого размаха счетчик 12 недосчитывает число импульсов, равное разности кодов, при которых срабатывает элементы И 7 и 8.; однако, это число стабильно, и его легко учесть с помощью соответствующей начальной установки счетчика 12.

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить точность определения экстремумов и среднего размаха случайногс lIpoцесса, независимо от способа представления последнего (напряжением или частотой), B то же время повышается надежность и помехозащищенность устройства в результате введения зоны нечувствительности к помехам в цифровом виде. Последнее дает возможность одназначно связать задаваемую зону нечувствительности с поправкой, вносимой в результат измерения размаха.

Формула изобретения

Устройство для определения экстремумов и среднего размаха случайного процесса, содержащее счетно-логический блок и блок выделения рассогласования, первый вход которого я ляется входом устройства, а второй подключен к выходу преобразователя кода в аналоговый сигнал, вход которого соединен с выходом первого реверсивно-îсчетчика,,входы которого подключены к соответствующим выходам блока выделения рассогласования, о тл ичающееся тем, что, с целью повышения точности работы в присутствии помех малой амллитуды, устройство содержит второй реверсивный счетчик, два многовходовых элемента И, число входов которых на единицу больше числа разрядов второго реверсивного счетчика, и два двухвходовых элемента И, первые входы которых подключены к инверсным выходам соответствующих многовходовых элементов И, вторые входы — к соответствующим выходам блока выделения рассогласования и первым входам соответствующих многовходовых элементов И, выходы двухвходовых элементов И соединены соответственно с входами сложения и вычитания второго реверсивного счетчика, выходами подключенного к остальным входам многовхо552614

Составитель В. Жовинский

Корректор А. Николаева

Техред Л. Котова

Редактор И. Грузова

Заказ 1119/2 Изд. № 410 Тираж 815 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобре" еннй н открытий

113035, Москва, К-35, Раушская нао., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2 довых элементов И, прямые выходы многовходовых элементов И соединены с первым и вторым входами счетного логического блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авт. св. № 224173, кл. G 06F 15/36, 1968.

2. Чеголпн П. М. и др. Электронный следящий вычислитель основных параметров случайных процессов. — В сб. «Вычислительная

5 техника». Минск, 1965, с. 99 — 105.