SU608167A1 - Анализатор случайных процессов - Google Patents

Description

(54) АНАЛИЗАТОР СЛУЧАЙНЫХ ПРСИЕССОВ

и с третьим и четвертым выходами третьего блока разу елени  экстремумов, выходы блока элементов ИЛИ через блок элементов И подк тючены к входам соответствующих счетчиков; блок разделени  экстремумов содержит три последовательно соединенных запоминающих регистра, вход первого из которых соединен с первым входом блока и первым входом узла управлени , второй вход которого соединен с выходом схемы сравнени , первый вход которой соединен с выходом первого запоминающего регистра, второй вход - с выходом третьего запоминающего регистра, первыми входами первого и второго ключей, выходы которых  вл ютс  четвертым in п тым выходами блока, первый и второй вы-ходы узла управле-. ни  соединены соответственно с вторыми входами третьего и второго ключей и  вл ютс  первым и вторым выходами блока, третий выход узла управлени  соединен с вторыми входами четвертого и первого }слючей, вторые входы третьего и четвертого ключей соединены с выходом второго запоминающего регистра, при этом выход третьего ключа  вл етс  третьим входом устройства, выход четвертого ключа  вл етс  шестым выходом блока.

Предлагаемый анализатор может быть использован дл  определени  величины размахов , их асимметрии и числа циклов случайного (процесса при прогнозировании долговечности деталей машин, работающих в услови х случайного нагружени .

На фиг. 1 дана схема анализатора дл  обработки процесса в три этапа; на фиг. 2 - схема блока разделени  экстремумов; на фиг. 3 -W показаны кривые, отражающие весь диапазон изменени  исследуемого параметра. Схема анализатора выдел ет экстремальные точки процесса, отфильтровывает ложные экстремумы, последовательно сравнивает величины двух соседних максимумов или двух соседних минимумов процесса, определ ет знаки разности и их изменение, сравнивает знаки и производит считывание в счетчики промежуточных и основных размахов.

Анализатор состоит из следующих основных узлов: блок 1 преобразовани  непрерывного сигнала в последовательность чисел, блок 2 фильтрации экстремумов, блок 3 разделени  экстремумов, элемент ИЛИ 4, дешифратор 5, блок 6 разделени  экстремумов, элемент ИЛИ 1, дешифратор 8, блок 9 разделени  экстремумов, блок 10 формировани  чисел, блок 11 алементов ИЛИ, блок 12 элементов И, счетчики 13. Весь диапазон изменени  исследуемого параметра разбит на р д интервалов пр мыми, параллельными оси времени {см., фиг. За). Цифры на кривой означают величину уровн , соответствующего данному экстремуму. Максимумы с соседними минимумами образуют размах , например, «1-4, «2-4, «2-8 и т.д., два одинаковых размаха составл ют цикл.

Схематизаци  процесса по полным циклам св зана с разделением процесса на основные и промежуточные циклы (на фиг. 3 а, б, в промежуточные циклы заштрихованы). Это деление условно, так,как основные циклы могут

быть в свою очередь промежуточньгми, если они наложены на циклы, состо шле из размахов большей величины. Промежуточным, например ,  вл етс  цикл, образованный размахами «6-7,  вл ющийс  частью основного цикл а «5-8,, который, в свою очередь, будет промежуточным по отношению к основному циклу, образованному размахом «I -10. В целом, реализацию случайного процесса, изображенную на фиг. За, можно представить в виде схематизированного процесса, состо щего из циклов «2-4, «6-7, «4--6, «5-6, «3-7, , «3-8, «2-9 и «1 - 10.

Разделение процесса на промежуточные и основные циклы осуществл етс  на каждом этапе обработки процесса. Это достигаетс  тем, что в процессе обработки последовательно определ ют знаки разности между величинами каждых последующего и предыдущего максимумов в каждых последующего и предыдущего минимума.

Операции, св занные с разделением цикла, выполн ютс  согласно следующим услови м:

1.Размах, образованный предыдущим максимумом и минимумом, расположенным между сравниваемыми максимумами при положительной их разности и размах, образованный предыдущим минимумом и максимумом, расположенным между сравниваемыми минимумами при отрицательной их разности регистрируют в качестве промежуточных размахов. Исключение составл ют те размахи, максимумы или

0 минимумы которых  вл ютс  максимумами или минимумами основных циклов.

2.В качестве максимумов основных размахов принимают максимум, расположенный между сравниваемыми минимумами и предыдущий из сравниваемых максимумов при изме5 . нении их разностей с «4- на «-.

3.В качестве минимумов основных размахов принимают минимум, расположедный между сравниваемыми максимумами и предыдущий из сравииваемых минимумов при изменеНИИ знаков их разностей с «- на « + .

Алгоритм работы анализатора по сн етс  табл. 1, 2 и 3, составленными дл  обработки реализации случайного процесса, изображенного на фиг. 3.

Во втором столбце табл. 1 помещены цифры,

5 представл ющие величины экстремальных точек процесса. Дл  удобства сравнени  соседних максимумов и соседних минимумов в столбцах «3 и «4 записаны числа, представл ющие исходный процесс, сдвинутый, соответственно, на один и два такта. Знак разности между соседними максимумами и соседними минимумами записан в столбце «5. В столбц1е «6 приведены знаки «-f и «-, условно прин тые дл  обозначени  сравниваемых экстремальных точек случайного процесса. Знак соответствует сравнению максиму у ов, знак сравнению минимумов. Изменение знака разности , имеющего место, например, в строках 7. 8, 9, 12, 14, 16, 19, 20 зафиксировано в столбце «7 знаками « + и «-, если имеет место, соответственно, изменение знака разности с «- на « + и с «1 на «---. Совпадение знаков в столбцах «5 и «6 соответствует условию 1, при котором должны быть выделены промежуточные размахи. Совпадение знаков в столбцах «6 и «7 означает, что следует выделить минимум или максимум основно-. го цикла, причем они наход тс  между сравниваемыми числами в столбце «3. В том случае, если знаки не совпадают, экстремум основного цикла находитс  в столбце «4.

Работа анализатора происходит следующим образом. Исследуемый сигнал поступает на вход блока 1 преобразовани  непрерывного сигнала в последовательность чисел. С его первого выхода через блок 2 фильтрации экстремумов на первь1й вход первого блока 3 разделени  экстремумов поступают последовательно числа, пропорциональные величине экстремумов. Блок фильтрации задерживает числа, соответствующие ложным экстремумам и преп тствует заполнению запоминающих регистров информацией , нарушающей работу блока разделени  экстремумов, если исследуемый параметр колеблетс  около одного определенного уровн . Со второго выхода блока 1 на второй вход первого блока разделени  экстремумов 3 и на первый вход первого дешифратора 5 поступает сигнал, соответствующий моментам по влени  максимумов. Этот сигнал вырабатываетс  в моменты времени, соответствующие знаку «. + столбца 6 (см. табл. 1) и необходим дл  формировани  импульсов считывани  экстремумов промежуточных и основных циклов, а также дл  формировани  новых сигналов, соответствующих максимумам в первом дешифраторе 5, которые используютс  при разделении циклов во втором блоке разделени  экстремумов 6 (см. табл. 2). С п  того и шестого выходов первого блока 3 разделени  экстремумов через блок II элементов ИЛИ и блок 2 элементов И на счетчики 13 поступают пары чисел, соответствующие промежуточным циклам, регистрируемым на данном этапе обработки процесса. С третьего и четвертого выходов блока через элегиент ИЛИ 4 на первый вход второго блока 6 разделени  экстремумов поступают числа, представл ющие оставшуюс  последовательность экстремумов после выделени  экстремумов промежуточных циклов в первом блоке 3 разделени  экстремумов. Второй 6 и третий 9 блоки разделени  экстремумов и дешифратары 5 и 8 работают аналогичным образом. С третьего и четвертого выходов блока 9 разделени  экстремумов последовательность чисел, представл ющих величины экстремумов основных циклов (см. фиг. 3 Д), поступает на входы блока 10 формировани  пар чисел, где формируютс  пары чисел, соответствующие основным размахам, которые через блок I элементов ИЛИ и блок 12 элементов И подаютс  на счетчики 13.

В блок разделени  экстремумов вход т Запоминающие регистры 14, 15, 16, схема сравнени  17, узел управлени  18 и ключи 19, 20, 21 и 22. Работа первого блока разделени  экстремумов происходит в соответствии с табл. 1. Наличие сигналов в схеме блока соответствует знаку «4 в столбцах h. fi и 7 табл. 1, отсутствие сигнала - знаку «---.

С выхода блока фильтрации 2 поступают последовательно числа, проп9рциональные величинам экстремумов процесса. Таким образом, в первом регистре 14 и в третьем регистре 16 наход тс  поочередно числа, пропорциональные либо максимумам либо минимумам процесса (столбцы 2 и 4 табл. 1). Схема сравнени 

17 выдает сигнал «U на третий вход, узла управлени  1& в том случае, когда число в регистре 14 больше или равно числу в регистре 16.. На второй вход блока со старого выхода блока 1 преобразовани  непрерывного сигнала в последовательность чисел поступают сигналы в

моменты времени, когда в регистрах 14 и 16 наход тс  числа, соответствующие максимумам процесса. Одновременно с поступлением чисел в первый регистр 14 на первый вход блока подаютс  импульсы опроса. Импульсы счйтывани  на выходах схемы управлени  по в тс  в момент прихода на ее первый вход импульсов опроса а зависимости от соотношени  сигналов на втором и третьем входах и от характера изменени  сигнала на третьем входе. Первое из одинаковых состо ний на выходе схемы

сравнени  17, соответствующее моментам изменени  знака разности между каждым последующим и каждым предыдущим максимумами и каждым последующим и предыдущим минимумами (столбец 7 табл. 1)  вл етс  состо нием , при котором с первого или со второго выходов поступают импульсь на вторые входы третьего или второго ключей дл  считывани  чисел, пропорциональных экстремумам основных циклов. Так, при любой смене сигнала (с «1 на «О или с «О на «1) на выходе

схемы сравнени  17, соединенным с третьим входом узла управлени  18 и при совпадении его с сигналом на втором входе на первом выходе узла управлени  18 вырабатываетс  импульс , который, поступа  на второй вход третьего ключа 19, считывает число из второго

регистра 15 (строки 7, 8, 9, 12, 16 и 19 табл. 1). При любой смене сигнала и при несовпадении его с сигналим на втором входе на втором выходе узла управлени  18 вырабатываетс  им-. пульс, который, поступа  на второй вход второго ключа 22, считывает число из третьего регистра 16 (строка 14 табл. 1). При совпадении сигналов на втором и третьем входах узла управлени  58 кроме случаев смены сигналов на вторые входы первого и четвертого ключей 20 и 21 с третьего ее выхода поступают два

импульса, сдвинутые во времени, с помощью которых происходит одновременное считывание чисел из регистров 15 и 16 и передача их через . блок П элементов ИЛИ и блок 12 элементов И в соответствующие счетчики 13. Таким образом , полный цикл регистрируетс  в счетчике как два размаха. Последовательность чисел, поступающа  с третьего и четвертого выхЬдов первого блока разделени  экстремумов, представл ет из себ  последовательность, отличающуюс  от исходной отсутствием чисел, выделен

ных как характеристики промежуточных циклов . Эта последовательн(х:ть (столбцы 8 и 9 табл. 1) с третьего и четвертого выходов блока поступает через элемент ИЛИ 4 на первый

вход следующего блока разделени  экстремумов , где обрабатываетс  аналогичным образом .

Анализатор случайных процессов

Таблица

Claims (2)

1. Анализатор случайных процессов содержащий преобразователь непрерывного сигнала в последовательность чисел, вход которого  вл етс  входом устройства, блок формировани  п чисел, блок фильтрации экстремумов. элементы ИЛИ, дешифраторы, блоки разделени  экстремумов, счетчики, блок элементов ИЛИ, блок элементов И, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей анализатора, первый выход блока преобразовани  непрерывного сигнала в последовательность чисел через блок фнльтрац 1и экстремумов, соединен с первым входом первого блока разделени  экстремумов, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами первого дешифратора, третий вход которого подключен ко второму входу первого блока разделени  экстремумов и ко второму выходу преобразовател  непрерывного сигнала в последовательность чисел, а третий и четвертый выходы первого блока разделени  экстремумов через первый элемент ИЛИ

Таблица

таблица

соединены с первым входом второго блока разделени  экстремумов, второй вход которого подалючен к выходу первого дешифратора и 1. первому входу второго дешифратора, второй и третий йхОды которого соединены соответственно с первым и 1зторым выходами  торого блока разделени  экстремумов, третий и четвертый выходы которого через второй элемент ИЛИ подключены к первому входу третьего блока разделени  экстремумов, второй вход которого соединен с выходом второго дешифратора , а первый и второй выходы через блок

формировани  пар чисел соединены соответственно спервым и вторым входами блока элементов ИЛИ, другие входы которого соединены соответственно с п тым и шестым выходами первого и второго блоков разделени  экстремумов и с третьим И четвертым выходами третьего блока разделени  экстремумов, выходы блока элементов ИЛИ через блок элементов И подключены к входам соответствующих сиетчиков.

2. Анализатор по п. I, отличающийс  тем,

что блок разделени  экстремумов содержит