Результат интеллектуальной деятельности: РАНГОВЫЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др.

Известны ранговые фильтры (см., например, фиг. 1 в описании изобретения к патенту РФ 2284651, кл. G06G 7/52, 2006 г.), которые реализуют выбор из четырех входных аналоговых сигналов x₁,…,x₄ сигнала x^(r) любого заданного ранга

r∈{1,…,4} (x⁽¹⁾=min(x₁,…,x₄),…,x⁽⁴⁾=max(x₁,…,x₄)).

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных ранговых фильтров, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка шести входных аналоговых сигналов.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип ранговый фильтр (фиг.1 в описании изобретения к патенту РФ 2230360, кл. G06G 7/52, 2004 г.), который содержит два сортировщика, три имеющих по входу управления релятора и реализует выбор из четырех входных аналоговых сигналов х₁,…,х₄ сигнала x^(r) любого заданного ранга r∈{1,…,4} (x⁽¹⁾=min(x₁,…,x₄),…,x⁽⁴⁾=max(x₁,…,х₄)).

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка шести входных аналоговых сигналов.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации выбора из шести входных аналоговых сигналов x₁,…,x₆ сигнала x^(r) любого заданного ранга

r∈{1,…,6} (x⁽¹⁾=min(x₁,…,x₆),…,x⁽⁶⁾=max(x₁,…,x₆)).

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в ранговом фильтре, содержащем два сортировщика и три релятора, причем каждый релятор содержит компаратор, подключенный выходом к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого является входом управления релятора, а выход соединен с управляющим входом замыкающего и размыкающего ключей, выходы которых объединены и образуют выход релятора, первым и вторым входами которого являются соответственно неинвертирующий и инвертирующий входы компаратора, присоединенные соответственно к входам замыкающего и размыкающего ключей, особенность заключается в том, что в него дополнительно введены два аналогичных вышеупомянутым релятора, выходы i-го (r∈{1,2,4}) и пятого реляторов соединены соответственно с первым входом (i+1)-го и вторым входом третьего реляторов, выходы «max», «med» и «min» j-го сортировщика подключены соответственно к второму входу (j²)-го, первому входу (5-j²)-го и второму входу (j²+1)-го реляторов, а k-й вход j-го сортировщика, вход управления и выход третьего релятора соединены соответственно с (k+j²-1)-м информационным, третьим управляющим входами и выходом рангового фильтра, первый и второй управляющие входы которого подключены соответственно к входам управления первого, четвертого и второго, пятого реляторов.

На фиг. 1 и фиг. 2 представлены соответственно схема предлагаемого рангового фильтра и схема релятора, использованного при построении указанного фильтра.

Ранговый фильтр содержит сортировщики 1₁, 1₂ и реляторы 2₁,…,2₅. Каждый релятор содержит компаратор 3, подключенный выходом к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, второй вход которого является входом управления релятора, а выход соединен с управляющим входом замыкающего и размыкающего ключей 5₁ и 5₂, выходы которых объединены и образуют выход релятора, первым и вторым входами которого являются соответственно неинвертирующий и инвертирующий входы компаратора 3, присоединенные соответственно к входам ключей 5₁ и 5₂. Выходы реляторов 2_i (i∈{1,2,4}) и 2₅ соединены соответственно с первым входом релятора 2_i+1 и вторым входом релятора 2₃, выходы «max», «med» и «min» сортировщика 1_j подключены соответственно к второму входу релятора первому входу релятора и второму входу релятора а k-й вход сортировщика 1_j, вход управления и выход релятора 2₃ соединены соответственно с (k+j²-1)-м информационным, третьим управляющим входами и выходом рангового фильтра, первый и второй управляющие входы которого подключены соответственно к входам управления реляторов 2₁, 2₄ и 2₂, 2₅.

Работа предлагаемого рангового фильтра осуществляется следующим образом.

На его первом, втором, третьем управляющих входах фиксируются соответственно необходимые управляющие сигналы ƒ₁,ƒ₂,ƒ₃∈{0,1}. На его первый,…, шестой информационные входы подаются соответственно подлежащие обработке аналоговые сигналы (напряжения) x₁,…,х₆. На выходах «max», «med», «min» сортировщика 1_j имеем

max(a_j1,a_j2,a_j3)=a_j1∨a_j2∨a_j3,

med(a_j1,a_j2,a_j3)=a_j1a_j2∨a_j1a_j3∨a_j2a_j3,

min(a_j1,a_j2,a_j3)=a_j1a_j2a_j3,

где a_j1,a_j2,a_j3 и ∨ - соответственно сигналы на его первом, втором, третьем входах и символы операций max, min. Если на входе управления релятора присутствует логический "0" (логическая "1") и сигнал на его первом входе больше либо меньше сигнала на его втором входе, то ключ 5₁ соответственно замкнут (разомкнут) либо разомкнут (замкнут), а ключ 5₂ соответственно разомкнут (замкнут) либо замкнут (разомкнут). Следовательно, если на входе управления релятора присутствует логический "0" (логическая "1"), то этот релятор будет выделять на своем выходе наибольший (наименьший) из сигналов, действующих на его первом и втором входах. Таким образом, на выходе предлагаемого фильтра получим

Согласно (1) можно записать

где r∈{l,…,6}; x_sr,…,x_s6 ∈ {x₁,…,х₆} (1≤sr<…<s6≤6); - количество неповторяющихся фрагментов x_sr…x_s6, определяемое как число сочетаний из 6 по 7-r. Выражение (2) совпадает с видом n-арной поисковой функции (функция (6.7) на стр. 117 в книге: Левин В.И. Бесконечнозначная логика в задачах кибернетики. М.: Радио и связь, 1982 г.), которая при n=6 реализует алгоритм выделения из множества {х₁,…,х₆} элемента x^(r) заданного ранга r∈{1,…,6} (x⁽¹⁾=min(x₁,…,x₆),…,x⁽⁶⁾=max(x₁,…,x₆)). С учетом указанного, на выходе фильтра (фиг. 1) окончательно имеем

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый ранговый фильтр обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как реализует выбор из шести входных аналоговых сигналов х₁,…,х₆ сигнала x^(r) любого заданного ранга

r∈{1,…,6} (x⁽¹⁾=min(x₁,…,x₆),…,x⁽⁶⁾=max(x₁,…,х₆)).