Устройство для выполнения арифметических коммутативных операций

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51) 4 G 06 G 7/12

/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,,„. *3

Н ABTOPCHOMY СВРЩЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3746401/24-24 (22) 09.04.84 (46) 07.01.86. Бюл. Р 1 (72) И.А.Сумцов (53) 681.3(088.8) (56) Справочник по аналоговой вычислительной технике. / Под ред. Г.Е.Пухова. Киев. Техника, 1975, с. 135150.

Верлань А.Ф. и др. Электронные функциональные преобразователи систем автоматики. Киев: Техника, 1981, с. 110, рис. 31, 0 (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ

АРИФМЕТИЧЕСКИХ КОММУТАТИВНЫХ ОПЕРАЦИЙ, содержащее первую группу универсальных функциональных преобразователей, входы которых являются соответствующими информационными входами устройства, многовходовый сумматор и универсальный функциональный преоб" разователь, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения непрерывного управления выполняемыми операциями, оно содержит вторую группу универсальных функциональных преобразователей, группу двухвходовых сумматоров, инвертор, дополнительный универсальный функциональный преобразователь и дополнительный двухвходовый сумматор, входы и выход которого подключены

Ф соответственно к выходу дополнительного универсального функционального преобразователя, входу задания вида выполняемой операции устройства и входу универсального функционального преобразователя, одни входы группы двухвходовых сумматоров соединены с выходами соответствующих универсальных функциональных преобразователей первой группы, их другие входы объединены и подключены через инвертор к входу задания вида выполняемой операции устройства, а выходы через соответствующие универсальные функциональные преобразователи второй группы подсоединены к соответствующим входам многовходового сумматора, подключенного выходом к входу дополнительного универсального функционального преобразователя.

1203544

Изобретение Относитс;я к вычислительной технике и .может быть исполь,эовано в аналоговых вычислительных системах, машинах и устройствах, а также в устройствах управления и регулирования разнообразного назначения. целью изобретения является расширение функциональных воэможностей устройства путем обеспечения непрерывного управления выполняемыми операциями.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства для случая, когда число информационных входов равно трем.

Устройство содержит первую группу универсальных функциональных преобра"-ователей 1, группу двухвходовых

"умматоров 2 вторую группу универсальных функциональных преобразователей 3, многовходовый сумматор 4, дополнительный универсальный функциональный преобразователь 5, дополнигельный двухвходовый сумматор 6, универсальный функциональный преоб-, разователь 7 и инвертор 8, соединенные по приведенной схеме.

Рассмотрим работу устройства на примере настройки универсальных функциональных преобразователей 1 и

5 на воспроизведение гиперлогарифмических, а преобразователей 3 и 7 гиперэкспоненциальных функций.

На информационные входы 9-11 (Х, g и 4 ) устройства поступают сигналы, над которыми необходимо выполнить коммутативную обобщенную операцию, например просуммировать их или перемножить. Значение ступени коммутативной обобщенной операции задается по входу 12 задания выполняемой операции (<), причем сложению, т.е. первой ступени, соответствует нулевое значение сигнала на входе 12, а умножению, т.е., второй ступени, — единичное значение сигнала. Ступени +1 соответствует значение сигнала ос . Входные сигналы можно считать положительными. Ступень операции может быть равна 2 или ниже, включан отрицательные значения. Если ступень выше 2, то входные сигналы должны удовлетворять дополнительным условиям, ограничивающим их снизу, Так, при ступени 3 входные сигналы должны быть не меньше единичного положительного значения. При ступени, равной 4, сигналы должны быть не меньше е =2,71828 и т.II. При ступени ниже 2 входные сигналы могут принимать и отрицательные значения, а при ступени 1 и ниже ограничений на входные сигналы нет. Функциональный преобразователь для воспроизведения гиперлогарифмической зависимости преобразует сиг lO нал, давая на выходе сигнал, равный гиперлогарифму от сигнала на входе.

Функция гиперлогарифма может быть определена функциональным уравнением

gip1n х =gipln(ln х)+1, (1)

15 где gipln х — обаэлачение для гиперлогарифмической функции, 1п к — натураяьный логарифм.

В классе аналитических функций гиперлогарифмическая функция,:реде— ляется однозначно. При реализации гиперлогарифмических функциональных преобразователей можно воспользоваться методом сплайн †функц, задав гфункцию - только на интервале (0 11

У а вне этого интервала определять значение функции из функционального уравнения (1) путем предварительного логарифмирования или экспоненциройаЗО ния аргумента нужное число раз для приведения его к интервалу (О, 11 .

На интервале (О, 1) гиперлогарифмическая функция может быть задана в виде полинома с любой требуемой степенью точности. Так, при использовании степени полинома и =10 на интервале (О, 1) гиперлогарифмическая функция может быть вычислена по формуле

4О

giplnx =Оь9161324502954 х +

+0,2488641006781 x +

+ (-О, l 118364223775) Х вЂ”

-0,0931585984031 x +

45 +0,0139505408541 x +

+0„0368895758333 x —

-0,0001945930294 x

-0,0176724455840 х +

+О, 00818690133623 x —

-0,0011615096029 -х .

Это выражение получено иэ условия непрерывности функции и ее производ-, ных вплоть до девятого порядка в точках "склейки" сплайн-функции.

Гиперэкспоненциальные преобразователи 3 и 7 выполняют преобразование, обратное преобразованию блоков 1 и 5.

1203544

30 Если сигнал на входе 12 устройства равен нулю, то сумматоры 2 и дополнительный сумматор 6 выполняют тождественное преобразование, и поэтому сигналы на соответствующих входах сумматора 4 равны соответствующим сигналам на входах 9-11 устройства, а сигнал на выходе 13 устройства равен сигналу на выходе сумматора 4 и поэтому равен сумме входных сигналов. При этом ги- 10 перлогарифмические преобразования в преобразователях 1 и 5 нейтрализуются гиперэкспоненциальными преобразованиями в преобразователях 3 и 7 соответственно. Устройство в целом работает 15 в режиме сумматора.

Если сигнал х на входе 12 равен единичному значению, то после гиперлогарифмирования входных сигналов в преобразователях 1 сигналы с их выходов уменьшены на единицу в сумматорах 2, после чего они подвергаются гиперэкспоненцированию в преобразователях 3. Из функционального уравнения (1) видно, что при этом все 2 цепочки из преобразователей 1 и 3 и сумматоров 2 в целом осуществляют операции логарифмирования входных сигналов. При этом на выходе сумматора 4 получается сумма логарифмов входных сигналов устройства, а на выходе устройства получается произведение входных сигналов, так как цепочка преобразователей 5 и 7 и сумматора 6 дает операцию, обратную

35 логарифмированию (формула (1) при

Х=Р ) . ! Если сигнал юс на входе 12 равен

2, то цепочки из преобразователей 1 и 3 и сумматоров 2 в целом выполняют операцию двойного логарифмирования, а цепочка из преобразователей 5 и 7 и сумматора 6 дает операцию двойного экспоненционирования.В итоге устройво в целом выполняет операцию возведения в степень. Если х и — сигналы на двух входах, а Z — сигнал на выходе устройства, то ,, „Р Епх

При дробных значениях сигнала ос на.входе 12 устройство выполняет соответствующие промежуточные коммутативные операции. Так, при значе./ нии сигнала 0,5 выполняется опера-, ция, средняя между сложением и умножением. Использование таких операций (нецелых ступеней), расширяет возможности аналитического описания физических процессов, позволяет использовать в системах управления и регулирования более широкий класс функций и непрерывно управлять структурой регуляторов и других подобных устройств.Так,использование последовательного соединения ряда элементов или блоков с заданными передаточными функциями в каналах регулирования позволяет получить результирующую передаточную функцию в виде произведения операторных коэффициентов передачи отдельных звеньев, а параллельное соединение каналов дает сложение передаточных функций отдельных каналов. Таким образом, операции, промежуточные между умножением и сложением, соответствуют структурам, промежуточным между последовательным и параллельным соединением, причем переход от одних структур к другим может осуществляться непрерывно.

1203544

Составитель А. Маслов.

Редактор О.Юрковецкая Техред Л.Микеш Корректор И.Эрдейи

Заказ 8419/53 Тираж 709 Подписное о

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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