Устройство для вычисления обратных функций

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ОБРАТНЫХ ФУНКЦИЙ, содержащее генератор импульсов, ключ, элемент задержки , делитель аргумента, счетчик аргумента , двоичный умножитель,вычитающий счетчик результата и три управляемых делителя частоты, причем вьсход генератора импульсов соединен с импульсным входом ключа, вход пуска, вход останова и выход которого соединены соответственно с входом запуска устройства , выходом счетчика аргумента и входом делителя аргумента, выход которого соединен с входом счетчика аргумента, выход двоичного умножителя соединен с входом вычитающего счетчика результата, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит делитель первого участка аппроксимации и четвертьй управляемый делитель частоты, причем управляемые делители частоты с первого по четвертый состоят из первого и второго счетчиков и схемы сравнения, первый и второй входы которой соединены с выходами соответствующих счетчиков, выход ключа соединен со счетным входом первого счетчика первого управляемого делителя частоты, выход схемы сравнения которого соединен со счетньм входом первого счетчика второгоуправляемого делителя частоты, выход схемы сравнения которого подключен к счетному входу первого счетчика третьего управляемого делителя частоты, выход схемы сравнения которого соединен i с входом двоичного умножителя, выход ключа через делитель первого участko ка аппроксимации соединен со счетным входом первого счетчика четвертого управляемого делителя частоты, выход схемы сравнения которого соединен со счетным входом второго счетчика четвертого управляемого делителя частоты и через злемент задержки с тактовыми входами вторых счетчиков 09 4 СЛ с первого по третий управляемых делителей частоты, выходы схем сравнения второго, третьего и четвертого управляемых делителей частоты соединены с входами обнуления вторых счетчиков соответствующих управляемых делителей частоты.

45 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИС ГИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 3(5D G Об F 7/556

> l

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3575235/18-24 (22) 07.04.83 (46) 23.08.84. Бюл. 11 31 (72) В.P.Толокновский (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 538367, кл. G 06 F 7/556, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР ;942007, кл. G 06 F 7/556, 1980 (прото гип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЬИИСЛЕНИЯ

ОБРАТНЫХ ФУНКЦИЙ, содержащее генератор импульсов, ключ, элемент задержки, делитель аргумента, счетчик аргумента, двоичный умножитель,вычитающий счетчик результата и три управляемых делителя частоты, причем выход генератора импульсов соединен с импульсным входом ключа, вход пуска, вход останова и выход которого соединены соответственно с входом запуска устройства, выходом счетчика аргумента и входом делителя аргумента, выход которого соединен с входом счетчика аргумента, выход двоичного умножителя соединен с входом вычитающего счетчика результата, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит делитель первого участка аппроксимации и четвертый управляемый делитель частоты, причем управляемые делители частоты с первого по четвертый состоят из первого и второго счетчиков и схемы сравнения, первый и второй входы которой соединены с выходами соответствующих счетчиков, выход ключа соединен со счетным входом первого счетчика первого управляемого делителя частоты, выход схемы сравнения которого соединен со счетным входом первого счетчика второго управляемого делителя, частоты, выход схемы сравнения которого подключен к счетному входу первого счетчика третьего управляемого делителя частоты, выход схемы сравнения которого соединен с входом двоичного умножителя, выход ключа через депитель первого участка аппроксимации соединен со счетным входом первого счетчика четвертого управляемого делителя частоты, выход схемы сравнения которого соединен со счетным входом второго счетчика четвертого управляемого делитеФив4 ля частоты и через элемент задержкис тактовыми входами вторых счетчиков 40 с первого по третий управляемых дели- CO телей частоты, выходы схем сравнения 4 второго, третьего и четвертого управ- ф ляемых делителей частоты соединены (д с входами обнуления вторых счетчиков соответствующих управляемых делителей частоты.

I tþ

Изобретение относится к вичислительной технике, а именно к устройствам .для воонроизведения и вычисления функций. на:"основе их кусочно-линейной айпроксимации, и может использоваться в системах управления и ин5 формационно-измерительных системах в качестве специализированного вычислителя, преобразователя информации в измерительных каналах, генератора нелинейных функций и т.п.

Известно устройство, содержащее узел масштабирования и формирования кода (накопления) аргумента, образованный делителем и счетчиком apryt5 мента, узел формирования участков. аппроксимации, включающий делительзадатчик размера участка аппроксимации, элемент задержки и счетчик участков аппроксимации, аппроксима20 тор, образованный регистром хранения, первым и вторым управляемыми делителями и двоичным умножителем, счетчик функции, генератор и ключ (1).

Недостаток устройства — неизмен25 ность размера участков кусочно-линейной аппроксимации при нарастании номера участка. При этом погрешность аппроксимации на первых участках больше, чем, например, на пятнадцатом и последующих участках в десятки

30 и сотни раз. Для получения приемлемой погрешности на участках с небольшим номером необходимо задавать размер участка достаточно малым. Это приводит к существенному возрастанию

35 числа участков на диапазоне работы устройства, его усложнению и снижению надежности, а погрешность аппроксимации на участках с большим номером становится излишне малой.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее узел масштабирования и формирования кода аргумента, состоящий из делителя и счетчика аргумента, узел формирова-45 ния переменного размера участков аппроксимации, включающий делитель шага аппроксимации, два элемента задержки, два счетчика участков (номера шага) аппроксимации, сумматор и группу элементов И-НЕ, аппроксиматор, состоящий из трех последовательно включенных управляемых делителей, причем первый управляемый делитель соединен через регистр с первым. счетчиком участков аппроксимации, второй управляемый делитель соединен через регистр с вторым счетчиком

9745 2 участков аппроксимации, третин управляемый делитель соединен с вторым счетчиком учас. ков аппроксимации, и узел масштабирования и формирования кода функции, состоящий из двоичного умножителя и вычитающего счетчика.

Известное устройство обеспечивает автоматическое изменение размера участка кусочно-линейной аппроксима" ции по закону ах„=Ax п, где ах=ах„, д х„- размер по парамет- . ру х первого участка аппроксимации.

Это позволяет назначить первый ах

1 участок аппроксимации достаточно малым для получения допустимых погрешностей аппроксимации на начальных участках без неприемлемого увеличения числа участков аппроксимации на диапазоне работы устройства (2 ).

Недостаток известного устройства— невысокая надежность, что объясняется наличием значительного числа вспомогательных элементов (регистров перед первым и вторым управляемыми делителями, счетчиков участков (номеров шага), связанных с первым и вторым управляемыми делителями, сумматора в узле формирования переменного размера участков аппроксимации и второго элемента задержки).

Цель изобретения — упрощение устройства, Поставленная цель достигается тем, что устройство для вычисления обратных функций, содержащее генератор импульсов, ключ, элемент задержки, делитель аргумента, счетчик аргумента, двоичный умножитель, вычитающий счетчик результата и три управляемых делителя частоты, причем выход генератора импульсов соединен с импульсным входом ключа, вход пуска, вход останова и выход которого соединены соответственно с входом запуска устройства, выходом счетчика аргумента и входом делителя аргумента, выход которого соединен с входом счетчика аргумента, выход двоичного умножителя соединен с входом вычитающего счетчика результата, содержит делитель первого участка аппроксимации и четвертый управляемый делитель частоты, причем управляемые делители частоты с первого йо четвертый состоят из первого и второго счетчиков и схемы сравнения, первый и второй входы которой соединены с выходами соответствующих счетчиков, выход клю1109745

2а у дх(п-1) и

45 где r — фактор дискретности. пред 3 ставле ния реэуль.тага:,. целое число.

Коэффициент К„ умножения двоичного

r -r

1 х уиножителя 19 К 10, где

М и (и+1) х =дх — — —.

2 ча соединен со счетным, входом первого счетчика первого управляемого делителя частоты, выход схемы сравнения которого соединен со счетным входом первого счетчика второго 5 управляемого делителя частоты, выход схемы сравнения которого подключен к счетному входу первого счетчика третьего управляемого делителя частоты, выход схемы сравнения которого 10 соединен с входом двоичного умножителя, выход ключа через делитель первого участка аппроксимации .соединен со счетным входом первого счетчика четвертого управляемого делителя 1 5 частоты, выход схемы сравнения которого соединен со счетным входом . в т орого счетчика четвертого управляемого делителя частоты и через элемент задержки — с тактовыми входами в то - 20 рых счетчиков с первого по третий . управляемых делителей частоты, выходы схем сравнения второго, третьего и четвертого управляемых делителей частоты соединены с входами о б нуле - 25 ния вторых счетчиков соот в е тс тв ую-. щих управляемых делителей ча с тоты .

Н а фи г .. 1 представлена блок -с хема устройства ; н а фи г . 2 — график, поясняющий работу устройства . 30

Устройство для вычисления обратных функций содержит генератор 1 импульсов, ключ 2, делитель 3 аргумента, счетчик 4 аргумента, упра вляемые делители частоты 5 . 1 -5 . 4, счет. чик 6, схему 7 сравнения, счетчик 8, элемент 9 задержки, счетчик 1 0, с хему 1 1 сравнения, счетчики 1 2 и 1 3, схему 1 4 сравнения, счетчики 1 5 и 1 6, схему 1 7 сравнения, счетчик l 8, 40 двоичный умножител ь 1 9, выч и тающий счетчик 2 0 результата, вход 2 1 пуска, вход 2 2 ос та нов а, делитель 2 3 первого участка аппроксимации .

Н а первом участке 0, х, причем х =4 х 1 =4 х, линейная аппроксимация невозможна и она начинается с второго участка (н оме р участк а (и = 2 ) от т оч(х„у„) °

Работа устройства основывается. на следующих положениях.

Приращение аргумента на участке номер и;дх„=дх. и, где 4х=дх,, приращению аргумента на первом нерабочем участке (очевидно, что 4xÄwÄ). . Координата х конца участка ноh мер и

Координата х „ „ конца участка номе (и-1) P (и-1) п х =дх — — —.

h "1 2.

Ординаты конца (у ) и начала (у„„) участка номер ri а 2а у ° х„4хп(п+1)

Приращения (ду„) ординаты на участке номер и

4а ду =у у

ax (n-.1) и (n+1) (в описании известного устройства абзац 5; строки 1 2 .и 1:3 в знаменателе выражения для ду„ упущена величина дхо). Из этого выражения и следует, что в случае, если размер участка аппроксимации по оси х подчиняетея закону х„=дх и, то соответствующее приращенйе ду„ формируется с помощью .трех последовательно соединенных управляемых делителей с коэффициентами делений (п-1); и; (п+ 1). Закон х„=дх-и реализуется с помощью:четвертого управляемого делителя.

Для начала работы с .второго участка аппроксимации в счетчике 8 чет,вертого управляемого -делителя должно содержаться число 2, в счетчике 10 первого управляемого делителя — число 1, в счетчике 13 второго управляемого делителя — число 2 и в счетчике 16 третьего управляемого делителя — число 3. Если Q — - полное число состояний счетчика аргумента 4, то в зависимости от заданного значения х и установленного,дх в счетчик 4 дол »но быть введено число Q-(х-дх) ° 10 где r — фактор дискретности представления аргумента, целое число.

В вычитающий счетчик 20 .результата должно быть введено число, соответствующее y„. Это число у„=10

Q коэффициент деления делителя 3, который связан с значением коэффициента

Кд деления:.делителя 5 зависимостью

К = 10 " К,„,. дх. Таврим -образом;,все оеновные параметры схе»йы и йачалъноесостояние ее э лементов определены..

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства достигается путем его упрощения вследствие применения в его конструкции четырех идентичных, т.е. унифицированных управляемых делителей частоты. Это значительно упрощает технологический процесс изготовления устройств в отношении необходимого оборудования, количества разнохарактерных операций, сборки, отладки, испытаний и т.п.

Одновременно повышается надежность предлагаемого устройства.

S 110974

Устройство работает следующим образом.

При поступлении команды на вход 21 пуска ключ 2 открывается и импульсы от генератора 1 начинают проходить на вход делителя 3 аргумента, от коэффициента деления К „ которого, равно как и от коэффициента умножения К двоичного умножителя 19, зависят дискретности представления 0 аргумента х и функции у. С выхода делителя 3 импульсы поступают на вход счетчика 4 аргумента. Если в счетчик 4 введена информация о заданном значении х в виде соответствующе-15

ro дополнительного числа, то импульсом переполнения счетчика 4 ключ 2 закрывается. К этому моменту в счетчике 20 результата накапливается цифровой аналог у, соответствующий 20 заданному х. Если в счетчик 4 информация о заданном значении х не вводится, но вводится цифровой аналог значения х, то устройство работает в режиме воспроизведения функции 25 у=- до исчерпания возможностей схемы. х

С выхода ключа 2 импульсы поступают также на вход счетчика б четвертого управляемого делителя частоты..При g0 двойном переполнении делителя 23, определяющего размер первого (нерабочего) участка аппроксимации, срабатывает схема 7 сравнения и импульсом с ее выхода сбрасывается счетчик 6, а в счетчик 8 добавляется "1" и число в нем становится равным трем, при этом следующее срабатывание схемы 7 сравнения происходит при тройном переполнении делителя 2,3 и т.д.,таким „ образом реализуется закон изменения размера участка аппроксимации

hx =dx n.

5 Ь

Кроме того, импульсами с выхода схемы 7 сравнения увеличиваются

I на единицу числа в счетчиках 10, 13 и 16; эти числа на третьем участке становятся равными 2, 3, 4; на четвертом 3, 4, 5 и т.д., при этом коэффициенты деления первого, второго и третьего управляемых делителей частоты меняются в соответствии с алгоритмом (1) работы устройства.

Кроме входов делителей 3 и 23 импульсы с выхода ключа 2 приходят на вход счетчика 12 первого делителя, на вход же счетчика 15 второго делителя импульсы поступают с выхода схемы 11 сравнения первого делителя, а на вход счетчика 18 третьего делителя импульсы идут с выхода схемы 14 сравнения второго делителя.

Таким образом реализуется последовательное соединение трех делителей, вытекающее из алгоритма (1) работы устройства.

С выхода третьего управляемого делителя частоты импульсы проходят к линейному преобразователю — двоич-, ному умножителю 19, который масштабирует результат, а затем к вычитающему счетчику 20 результата °

Фр 4g etg

gggHIQt Заказ 6085/34 ТиРам 699 Hogg ©Ф ф ППП «Пвтвмчп, г.уверя, у .5poe saeв 4