Пристрій для визначення екстремумів функцій

Реферат: Пристрій для визначення екстремумів функцій містить регістр зсуву та два вихідних елементи І, при цьому тактовий вхід пристрою з'єднано з входом керування записом регістра та входом керування зсувом регістра зсуву, вихід першого вихідного елемента І є виходом максимуму пристрою, вихід другого вихідного елемента І є виходом мінімуму пристрою. До складу пристрою додатково введено (n-1) регістрів зсуву, n вузлів аналізу, елемент затримки та два вихідних елементи АБО. Входи керування записом та зсувом усіх регістрів зсуву об'єднано. UA 82225 U (12) UA 82225 U UA 82225 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі автоматики та обчислювальної техніки, зокрема до приладів та пристроїв обчислювальної техніки, а саме до пристроїв для визначення екстремумів функцій, і може бути використана у автоматизованих системах керування. Відомий пристрій для визначення локальних екстремумів, що містить блок керування, блок буферних регістрів, блок аналізу, блок вибірки, блок комутації, шифратор, регістр локальних максимумів, регістр номеру каналу, регістри блоку буферних регістрів, регістр порогу, схеми порівняння, тригери, елементи затримки, елементи І, причому виходи блока буферних регістрів з'єднано з інформаційними входами блока аналізу та комутатора [1]. До недоліків відомого пристрою для визначення локальних екстремумів належить те, що за своєю конструкцією він має низьку надійність роботи, пов'язану з надзвичайно складною системою синхронізації елементів. Відомий пристрій для визначення екстремумів функцій, що містить регістр, комбінаційний суматор, елемент затримки та тригер, причому групу інформаційних входів пристрою з'єднано з першою групою входів комбінаційного суматора та групою установочних входів регістра [2]. До недоліків відомого пристрою для визначення екстремумів функцій належить те, що за своєю конструкцією він має низьку надійність роботи, обслуговування, та складність синхронізації елементів затримки, регістра числа, тригера та суматора, і наявність погано хронованого зворотного зв'язку (вихід переповнення суматору через тригер з'єднано з входом переносу суматора). Найбільш близьким технічним рішенням як за суттю, так і за задачею, що вирішується, яке вибрано за найближчий аналог (прототип), є пристрій для визначення екстремумів функції, що містить регістр, комбінаційний суматор, регістр зсуву та два елементи І, при цьому інформаційні входи пристрою з'єднано з першою групою входів комбінованого суматора та відповідними інформаційними входами регістра [3]. До недоліків відомого пристрою для визначення екстремумів функції, який вибрано за найближчий аналог (прототип), належить те, що за його конструкцією він має низьку надійність роботи, обумовлену високою вірогідністю збою у ланцюгу зворотного зв'язку "вихід комбінаційного суматора - вхід регістра зсуву - прямий вихід другого розряду регістра зсуву вхід переносу суматора" та логічне змагання у ланцюгах, керуючих перемиканням суматора та регістра зсуву. При відсутності сигналу на керованому вході найближчого аналогу, на виході комбінованого суматора встановлюється сигнал переповнення в результаті складання інверсного коду числа, записаного в регістр, із значенням функції на вході пристрою та з сигналом на прямому виході другого розряду регістра зсуву. Без будь-яких підтверджуючих імпульсів, сигнал переповнення, що отримується, записується у молодший розряд регістра зсуву та підтримує його у відповідному стані. Після переходу сигналу на керуючий вхід пристрою, починають змінюватися стан регістра та значення функції на вході пристрою, їх зміна, а значить, і встановлення нового сигналу переповнення на виході суматора, можуть відбутися швидше, ніж зсув інформації у регістрі зсуву, що викличе запис у другий розряд регістра зсуву помилкового сигналу переповнення. Погана часова визначеність роботи відомого пристрою поглиблюється наявністю ланцюга зворотного зв'язку, по якій (із-за кінцевого часу перемикання тригерів) може пройти наступний збій: керуючий сигнал зсуває інформацію з 1-го розряду регістра зсуву в другий, тригери 2-го розряду починають перемикатися, що, через вхід переносу суматора, викликає зміну самого сигналу переповнення, що зсувається, у першому розряді. В основу корисної моделі поставлено задачу шляхом удосконалення схемно-технічного рішення пристрою для визначення екстремумів функції забезпечити підвищення надійності пристрою при підвищенні достовірності результатів контролю. Суть технічного рішення в пристрої для визначення екстремумів функцій, що містить регістр зсуву та два вихідних елементи І, при цьому тактовий вхід пристрою з'єднано з входом керування записом регістра та входом керування зсувом регістра зсуву, вихід першого вихідного елемента І є виходом максимуму пристрою, вихід другого вихідного елемента І є виходом мінімуму пристрою, полягає у тому, що до складу пристрою додатково введено (n-1) регістрів зсуву, n вузлів аналізу, елемент затримки та два вихідних елементи АБО, при цьому входи керування записом та зсувом усіх регістрів зсуву об'єднано, інформаційні входи регістрів зсуву є інформаційними входами пристрою, кожен вузол аналізу, крім останнього, містить чотири елементи І та елемент АБО, в кожному вузлі аналізу перший та третій входи першого елемента І, перший, другий та третій входи третього елемента І та другий вхід четвертого елемента І є інверсним, виходи першого, другого та третього розрядів i-го регістра зсуву з'єднано з відповідними входами елементів І i-гo вузла аналізу, виходи другого та третього елементів І i-го вузлу аналізу через елемент АБО з'єднано з четвертими входами всіх елементів І (i+1)-го вузлу 1 UA 82225 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 аналізу, виходи перших елементів І усіх вузлів аналізу з'єднано з входами першого вихідного елемента АБО, вихід якого з'єднано з другим входом першого вихідного елемента І, виходи четвертих елементів І усіх вузлів аналізу з'єднано з входами другого вихідного елемента АБО, вихід якого з'єднано з другим входом другого вихідного елемента І, перші входи вихідних елементів І об'єднано та з'єднано з виходами елемента затримки, вхід якого з'єднано з тактовим входом пристрою, виходи других розрядів регістрів зсуву є інформаційними виходами пристрою, а останній вузол аналізу містить перший та четвертий елементи І. Рішення поставленої задачі дійсно можливе, тому що поставлена задача виконується внесенням змін до схемно-технічного рішення пристрою для визначення екстремумів функцій, а саме - додатково додається (n-1) регістрів зсуву, n вузлів аналізу, елемент затримки та два вихідних елементи АБО. Отримання позитивного ефекту при реалізації корисної моделі визначається тим, що введення додаткових регістрів зсуву та елемента затримки виключає зворотні зв'язки з пристрою та усуває логічні змагання у ланцюгах, що керують роботою вузлів, що аналізують інформацію. На підставі зазначеного вище в пристрої, що заявляється, неможливі збої та з'явлення викривленої інформації на виході, тому, відповідно, пристрій є більш надійним у роботі. Таким чином, порівняльний аналіз корисної моделі з найближчим аналогом (прототипом), показує, що пристрій для визначення екстремумів функцій, що заявляється, повністю відповідає критерію корисної моделі "новизна". Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де показано блок-схему пристрою для визначення екстремумів функцій, що заявляється. Пристрій для визначення екстремумів функцій, що заявляється, містить (як варіант конструктивного виконання пристрою - див. блок-схему на кресл.) регістри 1 зсуву, перший (позиція 2) та другий (позиція 3) вихідні елементи І, n вузлів "А" аналізу (n-розрядність значення функції), елемент 4 затримки, перший (позиція 5) та другий (позиція 6) вихідні елементи АБО. Конструктивно і технологічно (див. блок-схему на кресл.) елементи пристрою для визначення екстремумів функцій з'єднано між собою таким чином: - тактовий вхід 7 пристрою з'єднано з виходами керування записом та входами керування зсувом усіх регістрів зсуву; - вихід першого (позиція 2) вихідного елемента І є виходом 8 "максимуму" пристрою, вихід другого (позиція 3) вихідного елемента І є виходом 9 "мінімуму" пристрою; - інформаційні входи регістрів зсуву є інформаційними входами 10 пристрою; - кожний вузол "А" аналізу, крім останнього, містить чотири елементи І (відповідно, позиції 11, 12, 13 14) та елемент 15 АБО, в кожному вузлі "А" аналізу перший та третій входи першого (позиція 11) елемента І, перший, другий та третій входи третього (позиція 13) елемента І та другий вхід четвертого (позиція 14) елемента І є інверсним, виходи першого (позиція 16), другого (позиція 17) та третього (позиція 18) розрядів i-го регістра 1 зсуву з'єднано з відповідними входами елементів І (позиції 11-14) i-го вузлу "А" аналізу, виходи другого (позиція 12) та третього (позиція 13) елементів І i-го вузлу "А" аналізу через елемент АБО (позиція 15) з'єднано з четвертими входами елементів І (позиції 11-14) (i+1)-го вузла аналізу, виходи перших елементів І (позиція 11) усіх вузлів "А" аналізу з'єднано звходами елемента АБО (позиція 5), вихід якого з'єднано з другим входом першого (позиція 2) вихідного елемента І, виходи четвертих (позиція 14) елементів І усіх вузлів "А" аналізу з'єднано з входами елемента АБО (позиція 6); - вихід елемента АБО (позиція 6) з'єднано з другим входом другого (позиція 3) вихідного елемента І; - перші входи вихідних елементів І (відповідно, позиції 2 і 3) об'єднано та з'єднано з виходом елемента 4 затримки, вхід якого з'єднано з тактовим входом 7 пристрою; - виходи других розрядів 17 регістрів 1 зсуву є інформаційними виходами 19 пристрою; - останній вузол "А" аналізу містить перший (позиція 11) та четвертий (позиція 14) елементи І. Пристрій для визначення екстремумів функцій, що заявляється, працює наступним чином. Значення функції надходить у паралельному коді на інформаційні входи 10 пристрою. По сигналу на тактовому вході 7 пристрою у регістрах 1 зсуву здійснюється зсув інформації на один розряд в сторону старших розрядів та запис у перший розряд 16 значення відповідного розряду дискретного відліку функції. У відповідності з цим, в кожний момент часу вміст першого (позиція 16), другого (позиція 17) та третього (позиція 18) розрядів i-го регістра 1 зсуву (i=1,2,…,n) відповідає значенню i-го розряду наступного, аналізованого (поточного) та попереднього значень функції відповідно. 2 UA 82225 U 5 10 15 20 25 Дослідження трьох значень функції на екстремум виконується вузлами "А" аналізу, починаючи із старших розрядів. При цьому елемент І (позиція 11) i-го вузлу "А" аналізу фіксує максимум в i-му розряді, а елемент І (позиція 14) - мінімум в i-му розряді трьох точках (відліках) функції, що аналізується. Робота (i+1)-го вузла "А" аналізу дозволяється по сигналу з елемента АБО (позиція 15) i-го вузла "А" аналізу, що означає збіг усіх попередніх i-х розрядів дискретних точок (відліків) функцій, що досліджуються. Час затримки елемента 4 вибрано таким, щоб перевищував максимальний час дослідження в вузлах "А" аналізу звітів функції, що знову встановлюються. Тоді, після встановлення на інформаційних виходах 19 пристрою, що досліджується, значення функції можливо три результати чергового циклу аналізу: - появлення сигналу на виході елемента І (позиція 2) (значення функції є локальним максимумом); - появлення сигналу на виході елемента І (позиція 3) (значення функції є локальним мінімумом); - відсутність сигналів на виходах елементів І (позиції 2 та 3) (значення функції не є екстремальним). Введення додаткових (n-1) зсувів регістрів, елемента затримки, n вузлів аналізу та двох вихідних елементів АБО вигідно відрізняє пристрій, що заявляється, від вказаного прототипу, оскільки у пристрої неможливі логічні змагання та збої, що суттєво підвищує надійність його роботи. Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво СРСР № 696442, бюл. № 41, 1979р. - аналог. 2. Авторське свідоцтво СРСР № 993249, бюл. № 4, 1983р. - аналог. 3. Авторське свідоцтво СРСР № 1221650, бюл. № 12, 1986р. -прототип. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 Пристрій для визначення екстремумів функцій, що містить регістр зсуву та два вихідних елементи І, при цьому тактовий вхід пристрою з'єднано з входом керування записом регістра та входом керування зсувом регістра зсуву, вихід першого вихідного елемента І є виходом максимуму пристрою, вихід другого вихідного елемента І є виходом мінімуму пристрою, який відрізняється тим, що до складу пристрою додатково введено (n-1) регістрів зсуву, n вузлів аналізу, елемент затримки та два вихідних елементи АБО, при цьому входи керування записом та зсувом усіх регістрів зсуву об'єднано, інформаційні входи регістрів зсуву є інформаційними входами пристрою, кожен вузол аналізу, крім останнього, містить чотири елементи І та елемент АБО, в кожному вузлі аналізу перший та третій входи першого елемента І, перший, другий та третій входи третього елемента І та другий вхід четвертого елемента І є інверсним, виходи першого, другого та третього розрядів i-го регістра зсуву з'єднано з відповідними входами елементів І i-го вузла аналізу, виходи другого та третього елементів І i-го вузла аналізу через елемент АБО з'єднано з четвертими входами всіх елементів І (i+1)-го вузлу аналізу, виходи перших елементів І усіх вузлів аналізу з'єднано з входами першого вихідного елемента АБО, вихід якого з'єднано з другим входом першого вихідного елемента І, виходи четвертих елементів І усіх вузлів аналізу з'єднано з входами другого вихідного елемента АБО, вихід якого з'єднано з другим входом другого вихідного елемента І, перші входи вихідних елементів І об'єднано та з'єднано з виходами елемента затримки, вхід якого з'єднано з тактовим входом пристрою, виходи других розрядів регістрів зсуву є інформаційними виходами пристрою, а останній вузол аналізу містить перший та четвертий елементи І. 3 UA 82225 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4