Функциональный преобразователь

 

ФУНКЦИОНАЛЬНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий аналого-цифровой интегратор, подключенный цифровым выходом к адресным входам первого и второг-о блоков памяти, а аналоговым ,выходом - к первому аналоговому входу первого цифроаналогового линейного интерполятора и входу линейного фазоинвертора, соединенного выходом с вторым аналоговьм входом перп ГУ вого цифроаналогового линейного интерполятора , выход которого является вьЕходом функционального преобразователя , а цифровые входы подключены к первому и второму выходам первого блока памяти, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя за счет воспроизведения гистерезисных функций и функций , не зависящих от времени, в него дополнительно введены сумматор и второй цифроаналоговый линейный интерполятор, соединенный первым и вторым аналоговыми входами с аналоговым выходом аналого-цифрового интегратора и выходом линейгного (Л фазоинвертора соответственно, цифс: ровыми входами - с первьм и вторым выходами второго блока памяти, а выходом - с первым входом сумматора , подключенного вторым входом : к шине ввода аргумента преобразова-, теля, а выходом - к входу аналого4; ел цифрового интегратора. 00 ел 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4() С 06 С 7/26

»»"»» - », ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) . 3672290/24-24 (22) 09, 12.83 (46) 15.03.85. Бюл. ¹ 10 (72) H.À. Недовесов (53) 681. 335 (088. 8) (56) 1. Корн Г., Кори Т. Электронные аналоговые и аналого-цифровые вычислительные машины. М., "Мир", 1968, т.2, с. 216, рис. 11.31А.

2. Авторское свидетельство СССР № 842852, кл. G 06 G 7/26, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 726542, кл. G 06 G 7/26, 1977 (прототип). (54)(57) ФУНКЦИОНАЛЬНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий айалого-.цифровой интегратор, подключенный цифровым выходом к адресным входам первого и второго блоков памяти, а аналоговым .выходом — к первому аналоговому входу первого цифроаналогового линейного интерполятора и входу линейного фазоинвертора, соединенного выходом с вторым аналоговым входом пер„„Я0„„1145353 А вого цифроаналогового линейного интерполятора, выход которого является выходом функционального преобразователя, а цифровые входы подключены к первому и второму выходам первого блока памяти, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя за счет воспроизведения гистерезисных функций и функций, не зависящих от времени, в него дополнительно введены сумматор и второй цифроаналоговый линейный интерполятор, соединенный не и вторым аналоговыми входами с аналоговым выходом аналого-цифрового интегратора и выходом линейного фазоинвертора соответственно, цифровыми входами — с первым H вторым выходами второго блока памяти, а выходом — с первым входом сумматора, подключенного вторым входом к шине ввода аргумента преобраэова-, 1 теля, а выходом — к входу аналогоцифрового интегратора.

1 .. 1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в

t частности к гибридным устройствам воспроизведения функций.

Известен функциональный преобразователь, содержащий аналого-цифровой преобразователь, сумматор, цифроаналоговый преобразователь, запоминающее устройство и линейный блок интерпопяции 0 1.

Недостатки.Известного функциог нального преобразователя обусловлень ограниченным классом воспроизведения функций и пониженной точностью аппроксимации из-за равномерного характера разбйения на участки аппроксимации.

Известен также функциональный преобразователь, содержащий аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, блок формирования скважности импульсов, коммутатор, цифроацалоговый преобразователь и выходной фильтр (23.

Указанный функциональный преоб- . разователь также имеет ограниченный класс воспроизводимых функций из-за невозможности воспроизводить функции с произвольной крутизной и гистерезисом..

145353 з

30 цифровым выходом аналого-цифрового интегратора, а счетный вход соединен с первым выходом блока управления, подключенного вторым выходом к управляющему входу переключателя полярности, а входами — к выходам нуль-органа и компаратора, соединенных входами с выходом аналогового интегратора, подключенного входом к выходу переключателя полярности,,соединенного сигнальным входом с входом аналого-цифрового интегратора, причем второй вход компаратора подключен к шине опорного напряжения, а выход аналогового интегратора является аналоговьа1 выкодом аналогоцифрового интегратора. Линейный фазоинвертор содержит инвертирующий усилитель, первый вход и выход которого являются соответственно входом и выходом линейного фазоинвертора, а второй вход инвертирующего усилителя соединен с шиной опорного напряжения. Цифроаналоговый линейный интерполятор содержит два цифроаналоговых преобраэователя и сумматор, выход которого является выходом интерполятора, а входы подключены к выходам первого и второго цифроаналогового преоб40

Наиболее близок к изобретению функциональный преобразователь, содержащий аналого-цифровой интегратор, подключенный цифровым выхо= дом к адресным входам nepaoro u второго блоков памяти, а аналоговым выходом - к первому. аналоговому входу первого цифроаналогового линейного интерполятора и входу линейного,фазаинвертора, соединенного выходом с вторым аналоговым входом первого цифроаналогового линейного иитерполятора, выход которого является выходом функционального преобразователя, а цифровые входы подключены к первому и второму выходам первого блока памяти, причем выход второго блока памяти соединен с цифровым входом цифроаналогового преобразователя, подключенного аналоговым входом к шине ввода аргумента, а выходом — к входу аналого-цифрового интегратора.

Аналого-цифровой интегратор содержит переключатель полярности, аналоговый интегратор, блок управления, нульорган и компаратор и реверсивный счетчик, выход которого является разователя, цифровые входы которык являются цифровыми входами интерполятора, а аналоговые входы — первьм и вторым аналоговыми входами интерполятора соответственно 3 ).

Однако.и данное устройство имеет ограниченный класс воспроизводимых функций из-за невозможности воспроизводить гистерезисные функции и функции, не зависящие от времени.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей эа счет воспроизведения гистерезисных функций и функций, не зависящих от времени.

Поставленная цель достигается тем, что в: функциональный преобразователь, содержащий аналого-цифровой интегратор, подключенный цифровым выходом к адресным входам первого и второго блоков памяти, а аналоговым выходом — к первому аналоговому входу первого цифроаналогового линейного интерполятора и входу линейного фазоинвертора, соединенного выходом с вторым аналоговым входом первого цифроаналогового линейного интерполятора, выход

3 11 которого является выходом функционального преобразователя, а цифровые входы подключены к первому и второму выходам первого блока памяти, дополнительно введены сумматор и второй цифроаналоговый линейный интерполятор, соединенный первым и вторым аналоговыми входами с аналоговым выходом аналого-цифрового интегратора и выходом линейного фазоинвертора соответственно, цифровыми входами — с первым и вторым ,выходами второго блока памяти, а выходом — с первым входом сумматора, подключенного вторым входом к шине ввода аргумента преобразователя,а выходом — к входу аналогоцифрового интегратора.

На чертеже изображена блок-схема предложенного функционального преобразователя.

Схема содержит сумматор 1, аналого-цифровой интегратор 2, первый блок 3 памяти, первый цифроаналого,вый линейный интерполятор 4, линейный фазоинвертор 5, второй блок 6 памяти, второй цифроаналоговый линейный интерполятор 7 и шину 8 ввода аргумента преобразователя.

Аналого-цифровой интегратор 2,.сигнал на аналоговом выходе которого имеет треугольную форму (для исключения выбросов напряжения на выходах интерполяторов 4 и 7), может быть выполнен аналогично прототипу на переключателях 9 полярности, аналоговом интеграторе 10, нуль-органе

11, компараторе 12, блоке 13 управления и счетчике 14, выход которого является выходом аналого-цифрового интегратора, а счетный вход соединен с первьм выходом блока 13 управления. Блок 13 подключен вторим выходом к управляющему входу переключателя 9 полярности,,а входами— к выходам нуль-органа 11 и компаратора 12, входы которых соединены с выходом интегратора 10. Интегратор

10 подключен входом к выходу иереключателя 9 полярности, соединенного сигнальным входом с входом аналого-цифрового интегратора 2. Второй вход компаратора 12 подключен к шине 15 опорного напряжения, а аналоговый выход интегратора 10 является аналоговым выходом аналогоцифрового интегратора 2. Каждый as цифроаналоговых интерполяторов 4, 45353 4

Хм1= Ха

1 х„,= <-x

Блок 6 памяти и интерполятор 7 предназначены для обратного, в общем случае нелинейного, преобразования интеграла рассогласования иэ гибридной формы в аналоговую для за« мыкания цепи отрицательной обратной связи. Таким образом образуется гибридная аналого-цифровая. следящая система, состоящая as сумматора

1, аналого-цифрового интегратора 2, 45

50 линейного фазоинвертора 5, блока 6 памяти и линейного интерполятора 7, выполняющая роль преобразова-, И . теля аргумента (преобразователь напряжения — гибридная форма). Ее выходами являются цифровой выход иМтегратора - выхоД цифровой состав7 может быть также выполнен ана-! логично прототипу на двух цифроаналоговых преобразователях и сумматоре, выход которого является выходом интерполятора, а входы подключены к выходам первого и второго цифроаналоговых преобразователей, цифровые входы которых являются цифровыми входами интерполятора, 10 а аналоговые входы — первым и вторым аналоговыми входами интерполя- тора соответственно.

Функциональный .преобразователь работает следующим образом.

Входное напряжение, пропорциональное аргументу p(поступает с шины 8 на второй вход сумматора 1 и складывается на на нем с напряжением отрицательной обратной связи — (x), поступающим на первый вход сумматора с выхода интерполятора 7, образуя на выходе сумматора напряжение рассбгласования, которое интегрируется аналогоцифровым интегратором 2. Цифровая часть результата интегрирования (код М„„) поступает на входы первого и второго блоков 3 и 6 памяти, а аналоговая часть (напряжение Х„) на вход линейного фазоинвертора 5, .на выходе которого образуются пара фазная составляющая Я„ интерполирующей функции (напряжения) Х „

В простейшем случае для 04Хд4Е где E, — зталонное напряжение на

Р шине 15,соответствующее машинной единице, эти функции могут иметь вид

1145353

I ляющей, аналоговый выход интегратора 2 и выход фазоинвертора 5 — выхо-, ды аналоговой составляющей. Код цифровой составляющей осуществляет выборку иэ блоков 3 и б памяти кодов узловых ординат реализуемой выходной функции устройства и функции обратной связи, а аналоговая составляющая осуществляет линейную интерполяцию этих зависимостей между узлами.

Так как интерполирующие функции имеют треугольную форму, то линейные интерполяторы реализуют следующую интерполирующую формулу:

15 где 0 и„— выходное напряжение интерполятора 20

И r — к од и нт ерп олируемой 21-1 функции в нечетном узле; код интерполируеиой 21 функции в четном узле. г5

Поэтому блоки 3 и 6 памяти имеют по две секции: одну для хранения кодов ординат в четных узлах, а другую — в нечетных узлах.

В соответствии с формулой (1) интерполятор 4 по соответствующим кодам ординат узловых значений, поступающих на его цифровые входы с выходов блока 3 памяти, с помощью парафазных интерполирующих функций, поступающих на его аналоговые входы с аналогового выхода интегратора 2 и выхода фазоинвертора 5, формирует на своем выходе выходную функцию преобразователя, Аналогичным образом происходит и формирование функции обратной связи на выходе интерполятора 7 в соответствии с кодами ординат, хранящимися в блоке 6 памяти. Вид

45 функции обратной связи определяет закон разбиения аргумента на участки линейной интерполяции. В частном случае, если 1 ()=-Х, то аргумент разбивается на равные участки.

Можно отметить, что функциональный преобразователь допускает подключение дополнительных блоков памяти и цифроаналоговых линейных интерполяторов параллельно блоку 3 памяти и интерполятору 4 (адресные входы этих блоков памяти подключаются к цифровому выходу интегратора 2, а аналоговые входы дополнительных интерполяторов — к аналоговому выходу интегратора 2 и выходу фаэоинвертора 5), что позволяет воспроизводить ряд функций одного и того же аргумента. В случае подключения к аналоговому выходу интегратора 2 дополнительного аналого-цифрового преобразователя функциональный преобразователь может работать с цифровым интерполятором для воспроизведения функций в цифровой форме.

Таким образом, рассмотренный функциональный преобразователь по сравнению с прототипом (за счет наличия нелинейной обратной связи) позволяет выполнять разбиение аргумента на участки интерполяции произвольной длины (как зависящей, так и не зависящей от времени) и тем самым позволяет воспроизводить функции с любой крутизной вплоть до разрывных, а также функции с гистерезиьом. Для разрывных функций функция обратной связи должна иметь для соответствующего значения аргумента горизонтальный участок, а для функций с гистерезисом — участок с отрицательной крутизной. укаэанные преимущества позволяют расширить область применения функционального преобразователя и повысить точность воспроизведения про- . извольных функций сложной формы.

1145353

ВНИИПИ Заказ 1173/36 Тираж 710 Подущсное

Филиал ППП "Патеит", г загород,ул.Проектмаа, 4