Двоквадрантне аналого-цифрове перетворення Монте-Карло

Abstract

В сучасних умовах технологічного розвитку та за минулорічних обставин застосування мобільних засобів віддаленого контролю та перетворення інформації є обгрунтоване зручністю застосування, надійністю, безпекою операторів-пілотів та економічною ефективністю. Актуальним завданням дослідження є розробка та впровадження ефективних методів та засобів аналого-цифрового перетворення. В системах управління ряд джерел інформації мають характер інтегрального накопичення миттєвих значень параметру. Обгрунтовано, що для перетворення такої інформації ефективним є метод статистичних досліджень Монте-Карло. Застосування такого методу було обмежено потребою реалізації генераторів псевдовипадкових кодових послідовностей із рівномірним розподілом. Запропонована в статті розробка методу аналого-цифрового перетворення Монте-Карло базувалась на застосуванні кодових впорядкувань, породжених рефлективно відображеними функціями Радемахера. Проведені дослідження показали одні з кращих показники рівномірності розподілу відліків сигналу сканування аналого-цифрових перетворювачів Монте-Карло. На базі запропонованого методу генерування псевдовипадкових кодових послідовностей із рівномірним розподілом вперше розроблено цифрові генератори-формувачі сигналів віднесення у складі аналого-цифрових перетворювачів Монте-Карло. Розроблена та досліджена схема аналого-цифрового перетворювача Монте-Карло, який здійснює двоквадрантне аналого-цифрове перетворення роздільно «+» та «–» складових перетворюваного сигналу, а також його інтегрального значення. Наведено осцилограми та часові діаграми формування числових імпульсів, як результату перетворення. Запропонований метод та пристрій аналого-цифрового перетворення Монте-Карло мають перспективу застосування в системах обліку споживання ресурсів, зокрема, облік електричної енергії, палива, газу, води та інших носіїв.

In the current conditions of technological development and under last year's circumstances, the use of mobile means of remote control and information transformation is justified by ease of use, reliability, safety of pilot operators and economic efficiency. An urgent task is the development and implementation of effective methods and means of analog-digital conversion. In control systems, a number of sources of information have the character of integral accumulation of instantaneous parameter values. It is substantiated that the method of Monte Carlo statistical research is effective for the transformation of such information. The application of this method was limited by the need to implement generators of pseudo-random code sequences with a uniform distribution. The development of the Monte Carlo analog-to-digital conversion method proposed in the article was based on the application of code orderings generated by reflectively mapped Rade-macher functions. The conducted studies showed one of the best uniformity distribution indicators of the scanning signal of the analog-to-digital Monte Carlo converters. Based on the proposed method of generating pseudo-random code sequences with uniform distribution, digital generators-formers of reference signals as part of Monte Carlo analog-to-digital converters were developed for the first time. The circuit of the Monte Carlo analog-to-digital converter, which carries out two-quadrant analog-to-digital conversion separately of the "+" and "–" components of the converted signal, as well as its integral value, was developed and investigated. A Monte Carlo analog-to-digital con-version scheme has been developed. Oscillograms and time diagrams of the formation of numerical pulses as a result of the conversion are given. The proposed Monte Carlo analog-to-digital conversion method and device have the prospect of application in resource consumption accounting systems, in particular, accounting for electric energy, fuel, gas, water, and other media.