Интерполятор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„057967

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -. :

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 765821 (21) 3236575/18-24 (22) 09.01.81 (46) 30.11.83. Бюл. и М

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (72) А.Ф.Кургаев и В.Н.Коробейников (71) Ордена Ленина институт кибернетики им. В. М. Глуикова (53) 681 ° 335(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство CCCP

М 765821. кл. G 06 G 7!30, 1978 (прототип). (5ч) (57) ИНТЕРПОЛЯТОР по авт. св.

У 765821, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени подготовки интерполятора к работе,. в него введены дополнительный интегратор и .ключ сброса дополнительного ин". тегратора, включенный между входом и выходом дополнительного интегратора, причем входы дополнительного интегратора соединены с входами выходного интегратора, а выход подключен к третьему входу первого сумматора.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для воспроизведения Функций при выводе инФормации на электроннолучевые трубки, граФопостроители и ис полнительные механизмы в управляющих вычислительных мавинах.

По основному авт. св. Р 765821 известен интерполятор, содержащий выходной интегратор, выход которого 10 подключен к одному из входов первого сумматора, другой вход которого явля« ется входом.интерполятора, выход первого сумматора, через. первый ключ связан с входом первого запоминающего элемента, первый блок нелинейной интерполяции, содержащий ряд цепей, каждая из которых состоит из последова тельно соединенных .сумматора, ключа, запоминающего элемента и интегратора, входы сумматора первой цепи подключены соответственно к выходу первого. сумматора и к выходу первого запоминающего элемента, первый вход сумматора .каждой последующей цепи соединен 5 с выходом сумматора предыдущей цепи, другой вход интегратора предыдущей цепи соединен с выходом интегратора последующей цепи, выход запоминающего элемента каждой цепи соединен с остальными входами интеграторов всех предыдущих цепей, в цепи обратной .связи интегратора каждой цепи блока нелинейной интерполяции включен разрядный ключ, второй блок нелинейной интерполяции, выполненный аналогично первому блоку нелинейной интерполяции, второй и третий сумматоры, второй запоминающий элемент и пять ключей, при ..этом выход первого сумматора через второй ключ соединен с входом второго запоминающего элемента, выходы nepeoro и второго запоминающих элементов со.ответственно через третий и четвертый ключи соединены с первым входом выходного интегратора, выходы интегра- 45 тора первой цепи и запоминающих элементов всех цепей первого блока нелинейной интерполяции подключены к входам второго сумматора, выходы интегра . тора первой цепи и запоминающих weментов всех цепей второго .блока нелинейной интерполяции. подключены к входам третьего сумматора, выходы второго и.третьего сумматоров соединены с вторым входом выходного интегратора соответственно через пятый и вестой ключи, входы сумматора первой цепи второго блока нелинейной интерполяции

Ф 1.057967 2 соединены соответственно .с выходом первого сумматора и с выходом второго запоьюнающего элемента, вторые входы сумматоров второй и всех последующих цепей каждого блока нелинейной интер- . поляции соединены с выходами запоминающих элементов предыдущих по номеру цепей другого блока нелинейной интерполяции Г13 .

Недостатком интерполятора является большое время подготовки к работе. цель изобретения - сокращение- времени на подготовку к работе.

Для достижения цели в интерполятор введены дополнительный интегратор и ключ сброса дополнительного интеграBIG1O4eHHblN MBRgV BXoQOM N BHXO дом дополнительного интегратора, причем входы дополнительного интегратора соединены с входами выходного .интегратора, а выход подключен к третьему входу первого сумматора.

На чертеже представлена схема интерполятора.

Интерполятор содержит первый сумматор 1, блоки 2 нелинейной интерполяции, состоящие из ряда цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных сумматора 3, ключа 4, запоминающего элемента 5 и интегратора 6 с разрядным ключом 7 в цепи обратной связи, первый вход сумматора 3 первой цели соединен с выходом первого сумматора 1, к выходу которого через ключи 8 и 9 подключены запоминающие элементы 10 и 11, выходы которых соответственно через ключи 12 и 13 подключены к первому входу выходного- интегратора 14, второй вход сумматора 3 первой цепи первого блока 2 нелинейной интерполяции соединен с вы ходом nepsoro запоминающего элемента

11, à второй вход сумматора 3 первой цепочки второго блока 2 нелинейной ин" терполяции подключен к выходу второго запоминающего элемента 10, входы сумматора 3 второй и всех последующих цепей каждого блока 2 нелинейной интерполяции соединены с выходом сумматора 3 предыдущей цепи и с выходом запоминающего элемента 5 предыдущей по номеру .цепи другого блока нелинейной интерполяции, выход интегратора 6 каждой последующей цепи подключен к входу интегратора 6 предыдущей цепи, чьи другие входы соединены с выходами запоминающих элементов

5 всех последующих цепей, выход интегратора 6 первой цепи первого блоI

3 105796 ка 2 нелинейной интерполяции подключен к первому входу одного из сумматоров 15, другие входы которого соеди иены с выходами запоминающих элемен.тов 5 первого блока 2 нелинейной интерполяции, выход интегратора 6 первой цепи второго блока 2 нелинейной интерполяции подключен к первому входу другого сумматора 15, чьи входы соединены также с выходами запоминаю- 10 щих элементов 5 второго блока 2 нелинейной интерполяции, выходы сумматоров 15 через ключи 16 подключены к второму входу выходного интегратора .14, чей выход соединен с вторым входом первого сумматора 1. Входы дополнительного интегратора 17 соединены с входами выходного интегратора 14, а выход поддключен к третьему входу первого сумматора 1, между входом и выходом дополнительного интегратора

17 включен ключ 18 сброса дополнительного интегратора.

Интерполятор работает следующим образом.

На вход интерполятора подаются напряжения, соответствующие цифровым кодам ординат интерполируемой функции.

Выходные напряжения интерполятора формируются в соответствии с интерполяционным полиномом Ньютона, пред" ставленным в степенной форме.

На вход 19 циклически с периодом Т, равным постоянной времени интеграторов 6, 14 и 17 поступает аналоговое напряжение. Величина этого напряжения соответствует значению интерполируемой функции, которое должно быть достигнуто на выходе интерполятора в конце следующего шага интерполирования, Fro длительность постоянна и равна b t (Т. Моменты времени t;, в которые подается аналоговое напряжение, фиксированы относительно временного интервала Т, они могут совпадать с началом шага интерполирования (что соответствует t1=0) либо с одним из моментов времени, 1 кратных величине а t, т. е, . t; =: i и t (i=0, 1, ..., n-1), где Ь=1- целое число, аФ 50

Сумматором 1 выделяются и запоминаются в запоминающих элементах 10 или

11 приращения интерполируемой функции первого порядка с3х, например, в четные периоды в аналоговом запоминающем элементе 10, а в нечетные периоды - в аналоговом запоминающем элементе 11. Приращения интерполи7 4 руемой функции второго порядка box выделяются сумматорами 3 первый цепей и запоминаются. поочередно в аналого" вых запоминающих элементах 5 первых цепей первого 1например, в четные интервалы времени ) и второго в нечетные интервалы времени ) блоков 2 нелинейной интерполяции. Приращения третьего порядка выделяются сумматорами 3 вторых цепей и запоминаются соответственно в аналоговых запоминающих элементах 5 вторых цепей первого и второго блоков 2 нелинейной..интерполяции.

Перед моментом окончания очередного периода интерполирования разрядный ключ 18 замкнут, и на выходе догюлнительного интегратора 17 устанавливается напряжение равное нулю. Пусть следующий интервал времени Т < t>+„ -t

Р1 + Ф. нечетный. К его началу в аналоговом запоминающем элементе 10 и в аналоговых запоминающих элементах 5 первого блока 2 нелинейной интерполяции зафикси рованы значения приращений интерполируемой функции, соответственно равные: аХ=ДХ (t .)=X(4 „)-X(t );

>2х д2х(. t.,t. i=x(t )-Ях(41)+

+x(t „j;

Х .. В момент времени йй начала (J+1)1

ro периода интерполирования замыкаются ключи 7 цепей второго блока нелинейной интерполяции 2, ключ 12 и ключ 16, подключающий первый блок 2 нелинейной интерполяции к второму входу выходного интегратора 14. В этот же момент времени или спустя целое число i интервалов dt, но всегда фиксированное.(т.е. всегда вначале интервала интерполирования или всегда спустя d t и т.д.), замыкаются ключи 4 второго блока 2 нелинейной интерполяции и ключ 9. Ключ 18 и остальные ключи размыкаются, интеграторы 17 и

14 интегрируют их входные напряжения.

Одновременно с замыканием ключей 4 второго блока 2 нелинейной интерполяции и ключа 9 на первый вход сумматора 1 подается аналоговые напряжение

U„=x(t><2). На второй его вход поступает напряжение U2 Обратной связи с выхода интегратора 14, а на третий вход - напряжение U с выхода дополни3 -ф. с

0 = x (t) x (< ) + Е (-1) к

2 1,:1 т

Ч=1с у 111 хд х С 1

Ц !

1О где

0, Чс%; (q-Ц1!, Ь1, Ч 31<;

С +С (М-1),< ii 5

М-1,%-1 Ф 1, 1 с, „=

5х " приращения функции x(t) порядка Ч 1;в.

Напряжение -0 на выходе дополнительного интегратора 17 формируется в соответствии с выражением

U ЕЫ (мх 2U|,), 25

Т-(+11 54 где )<1= tk -1- коэффициен(1+1 } м ты передач соответствующих входных напряжений интегратора 17;

0 1= Лх(й +э, t ) - напряжение на первом входе интегратора 17;

U2 - напряжение на втором входе ин3 тегратора 17, равное, например, для интерполятора третьего порядка

U =- 5 х — -4 х- + 5 х -а х- 3 . 2 9 Т 2 2/

На выходе сумматора 1 формируется напряжение

- (к ., 0 „+ 1 2 02+ k3,u, ) ° где М М М 1 - коэффициенты передач

2 Э соответствующих входных напряжений сумма юра 1.

В момент времени tt>+ (1+1) 3 t выходное напряжение сумматора 1 достигает значения U -х(й +>) + x(tg+„), т.е. равно инвертировайному значению первого приращения Функции x(t) на

50 следующем ()+2)-ом шаге интерполирования. Это напряжение с выхода сумматора 1 через открытый ключ 9 поступает в аналоговый запоминающий элемент 11 и запоминается в нем. В течение этого 55 же интервала времени ht формируются на выходах сумматоров 3 второго блока

2 нелинейной интерполяции приращения

5 105?96 тельного интегратора 17. Напряжение 0> на выходе интегратора 14 формируется в соответствии с интерполяционным полиномом Ньютона, представленным в степенной форме:

7 Ь соответственно второго, третьего и более высокого порядка и фиксируются через открытые ключи 4 в соответст вующих аналоговых запоминающих элементах 5. В момент времени t t +

+ (1+1) dt ключи 4 второго блока 2 нелинейной интерполяции и ключ 9 размыкаются и замыкается ключ- 18, устанавливая в начальное состояние интегратор 17.

На следующем (четном ) интервале интерполирования Т приращения функции записываются в аналоговые зало" минающие элементы 5 первого блока 2 нелинейной интерполяции и аналоговый запоминающий элемент 10, а интегрируются приращения функции, запомненные на предыдущем нечетном интервале интерполирования Т в аналоговых запоминающих элементах второго.блсщ ка 2 нелинейной интерполяции,и аналоговом запоминающем элементе 11.

Описанный процесс работы интерполятора повторяется до окончания восстановления функции времени.

Время подготовки интерполятора к работе, состоящее в Формировании и запоминайии приращений восстанавливаемой функции, уменьшено с величины

Т дойч, Эффект сокращения времени подготовки интерполятора к работе достигается благодаря опережающему интегрированию с помощью дополнительного интегратора 17 и оценивается отношением -h= — .

Т

В этом отношении значение постоянйои времени интерполирования Т определяет- ся характеристиками восстанавливаемой функции x(t) и задается для интерпо" лятора, а значение dt определяется величиной постоянной времени Г записи напряжения в аналоговый запоминающий элемент 5, 10 или 11, т.е. at 3, Диапазон значений Т снизу ограничивается величиной Ж, а сверху - .по" стоянной времени разряда аналоговых запоминающих элементов 5, 10 и 11.

Соотношение времени Г :и Г в случае емкостного аналогового запоминающего элемента определяется отношением сопротивлений закрытого и открытого ключа, которое для имеющихся сейчас средств достигает значения 1000 и более. Таким образом, допустимый диапазон изменения и, определяемый пара.метрами устройства, составляет

n=1-1000. При известных характеристиках восстанавливаемой функции постоян7 1057967 8 ная времени интерполирования Т оцени- Положительный эффект сокращения вается величиной шага интерполированйя времен подготовки интерполятора к Рай e l m+1

Ъ боте достигнут в результате введения дополнительного интегратора 17, ключа 18 и оригинальных связей между узлами. вМ

Е(Ы. х (Ч

Составитель А.Кургаеев

Техред Т.Фанта Корректор А.Тяско

Редактор С.Юско

Заказ 9465/52 Тираж 706 Подписное

ВН ИИП И Государственного комитета СС С P по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул; Проектная, 4 где с - заданная погрешность интерполирования; - порядок интерполирования;

t(tn ) - значение константы, зависящий от порядка интерполирования; (О- производная (e+1)-го порядка

Фъ+ 1 функции x(t).

Устройство целесообразно использовать для восстановления тех Функций, для которых постоянная времени Т как минимум вдвое превышает значение 6t, В этом минимальном случае n=2.

Полученный положительный эффект сокращения времени на подготовку интерполятора к работе проявляешься в уменьшении в и раз времени занятости цифроаналогового преобразователя, с которого подается аналоговое напряжения на вход интерполятора. Этот эффект используется в схеме многоканального интер-, полятора функций, реализованного подключением входом нескольких(п1интерполяторов к выходу одного цифроанало" гового преобразователя.