Функциональный преобразователь

 

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий блок памяти ординату выходы которого подсоединены к соответствукжщм информационным входам первого коммутатора, подключенного ;дву1чя выходами к соответствующим )о|рмационным входам блока вычисления полинома, выход которого является выходом пре.образователя, и дешифратор, выходы которого подключены к соответствующим управляющим входам первого коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия преобразователя при воспроизведении непрерывных функций, он содержит блок вычисления коэффициентов полинома , второй кокмутатор и аналогоцифровой преобразователь, выходы группы мпаддшх разрядов которого подключены к соответствукадим управляющим входам блока вычисления полинома , выходы группы старших разрядов - к соответствующим входам дешифратора , а вход является входом преобразователя, входы и выходы блока вычисления коэффициентов -полинома а подсоединены к соответствуюидам выходам и входам блока памяти ординат и второго коммутатора, управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам дешифратора, а два выхода - к соответствующим информационным входам блока вычисления полинома .

ПЕ, «г) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Ь 5В

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ е

Olla CAHHE ИЗОБРЕТЕ

H ABT0PCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 34559 84/18-24 (22) 05. 05. 82 (46) 23. 10. 83. Бюл. Р 39 (72) И.Ф. Кабанец, В. Н. Скорик, A.Å,Ñòåïàíîâ, Г.П.Черный и A.A.Øêèëü (71) Институт проблем моделирования в энергетике (53) 681. 3. (088. 8) (5б 1. Авторское свидетельство СССР

Р 689011, кл. Q 06 G 7/26, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 705471, кл ° G 06 Й 7/26, 1979 (прототип1, (54) (57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий блок памяти ординат, выходы которого подсоединены к соответствукщим информационным входам первого коммутатора, подключенного

;двумя выходами к соответствующим ин» формационным входам блока вычисления полинома, выход которого является выходом преобразователя, и дешифратор, выходы которого подключены к соответствующим управляющим входам первого коммутатора, о т л и ч а юшийся тем, что, .с целью повышения точности и быстродействия преобразователя при воспроизведении непрерывных функций, он содержит блок вычисления коэффициентов полинома, второй коммутатор и аналогоцифровой преобразователь, выходы группы младших разрядов которого подключены к соответствукщим управляющим входам блока вычисления полинома, выходы группы старших разрядов — к соответствующим входам дешифратора, а вход является входом преобразователя, входы и выходы блока вычисления коэффициентов полинома + подсоединены к соответствующим вы- Е ходам н входам блока памяти ординат и второго коммутатора, управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам дешифратора, а два выхода — к соответствующим информационным входам блока вычисления полинома, Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и мо-жет быть использовано в аналого-цифровых специализированных устройствах дпя расчета сложных форм кривых, тепловых полей в турбинах.

Йавестен функциональный преобразователь, содержащий четыре цифро.управляемых сопротивления, два сумматора, нелинейный элемент, управляемый источник опорного напряжения компаратор, блок памяти и блок коммутаторов (1), Однако преобразователь обладает ограничительными функциональными возможностями, выражающимися в том, что функция генерируется только при нарастании входного сигнала. В этом случае для выборки значения функции по произвольно заданному аргументу требуется определенное время, связанное с выборкой всех предшествующих значений функции. Для настройки генератора на новую функциональную зависимость необходимы подготовительные работы. Наличие одного нелинейного элемента ограничивает класс преобразуемых функций.

Наиболее близким к -изобретению техническим решением является функциональный генератор, содержащий. блок памяти ординат, который через блок коммутаторов подключен к входам блока вычисления полинома, подсоединенного управляющими входами к выходам дешифратора, и соединенные между собой генератор, счетчики, цифроаналоговый преобразователь и .фильтр нижних частот f2) .

Недостатком устройства является йониженная точность, обусловленная характером кусочно-линейной аппроксимации, а также то, что функция генерируется лишь при нарастании входного сигнала, что не позволяет производить выборочное генерирование функции без получения всех предшествующих значений и тем самым снижает быстродействие устройства.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия преобразователя при воспроизведении непрерывных функций.

Поставленная цель достигается тем, что функциональный преобразователь,, включающий в себя блок памяти ординат, выходы которого подсоединены к соответствующим информационным входам первого коммутатора, подключенного двумя выходами к соответствующим информационным входам блока вычисления полинома, выход которого является. выходом преобразователя, и дешифратор, выходы которого подключены к соответствующим управляю;щим входам первого коммутатора, содержит блок вычисления коэффициен1049929 2

1 тов полинома, второй коммутатор и аналого-цифровой преобразователь, выходы группы мпадших разрядов которого подключены к соответствующим управляющим входам блока вычисления полинома, выходы группы старших разрядов -. к соответствующим входам дешифратора, а вход является входом преобразователя, входы и выходы блока вычисления коэффициентов полинома 0 подсоединены к соответствующим выходам и входам блока памяти ординат и второго коммутатора, управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам дешифра15 тора, а два выхода — к соответствующим информационным входам блока вычисления полинома.

На фиг. 1 приведена блок-схема функционального преобразователя; щ0 на фиг. 2 - структура блока вычисления коэффициентов полинома; на фиг. 3 — схема алгебраического сумматора, входящего в состав блока вычисления коэффициентов полинома.

Функциональный преобразователь (фиг. 1) содержит блок 1 памяти ординат, блок 2. вычисления коэффициейтов полинома, аналого-цифровой преобразователь 3, дешифратор 4, коммутаторы 5 и 52, блок б вычисления полинома.

Блок 1 предназначен для хранения аналоговых ординат узловых значений функции и может быть реализован по одной из схем, выполненных, например, З5 на потенциометрах либо на датчиках

1 с аналоговым выходом сигналов. Блок

2 предназначен для вычисления козф-! фициентов полинома, может быть реализован .по одной иэ структур, 40 иэображейных на фиr. 2, состоящей из однотипных алгебраических сумматоров 7, и имеет число входов по числу ординат, задаваемых с выхода блока 1, и число выходов по числу

45 коэффициентов. Сумматор 7 выполнен на усилителе 8 и резисторах 9.

Выходы группы старших разрядов преобразователя 3 соединены с входами дешифратора 4, а выходы группы младших Разрядов соединены с входами блока б. Выходы дешифратора 4 соединены с цифровыми входами коммутаторов. 5 и 52 Коммутатор 5 1 подключает аналоговые значения коэффициентов полинома, а коммутатор 5у — ординат.

Блок б предназначен для вычисления полинома и может быть реализован по одной из схем, содержащей, цифроуправляемые проводимости (сопротив60 ления и операционные усилители. Он имеет четыре аналоговых входа, а цифровых входов - по числу .разрядов цифроуправляемых элементов.

В исходном состоянии в блоке 1, храня ся значения ординат функции, 1049929

tI lI It

414 4 х — +х

-Л 6Ь 1 +1 иа вход преобразователя 3 не подается никакого воздействия.

Работа функционального преобразователя основана на кусочно-нелинейной интерполяции функции f(x), причем на каждом..интерполяционном . участке она представляется в виде кубического полинома, определяемого четырьмя коэффициентами где x x - xj х - текущее значение аргумента; х ; — узловое з наче ни е ар гумен та; значение ординат Функции в узлах; значение вторых производных функций в узлах.

В случае представления интерполируемого полинома кубическим сплайном дефекта. 1 вычисление значений f(х) производится и блоке 6 согласно вы.ражению

Ъ где h x j -х; в нашем случае h=1.

Вычисление значений f f про4Н изводится в блоке 2 согласно выраПреобразователь работает следующим образом.

Из блока 1 значения ординат поступают на аналогичные входы блока 2 и коммутатора 5<. На вход преобразователя 3 задается значение аргумента x = x + х, где оно преобразу..ется в двоичный И + й-разрядный код

Младшие М разрядов кода поступают на цифровые -входы блока 6 и содержат в себе информацию о приращениях аргумента относительно 1-го уз,®свого х = x - х °

Старшие И разрядов кода, содержа щие в себе информацию о номере узла поступают на дешифратор 4, а с его выхода — на входы коммутаторов 5 и 5g.

Согласно коду в коммутаторах 5 и 5g происходит подключение соответствующих. ординат Г;, 1; ó и коэффициентов полинома f" f"; < на аналоговые входы блока 6. В блоке 6 происходит автоматическое вычисление полинома в задаваемых точках беэ выборки всех предшествующих значений функции в диапазоне ее существо вания, беэ всяких ручных перестроек при переходе к следующему значению наборов 1;, К;+

Точность кусочно-нелинейного преобразования определяется разрядностью преобразователя 3, временем переходных процессов остальных блоков.

1049929

Iф и

Фиг. 5

Составитель A. Маслов

Редактор О. Бугир Техред M.Tenep Корректор Г. Решетник, Заказ 8428/47 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская .наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4