Устройство для воспроизведения функций

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет, вычисления функции многих переменных в виде сумм простых дробей. Устройство содержит К интеграторов 1.1-1.К, К сумматоров 2.1-2.К, К компараторов 3.1-3.К, К триггеров 4.1-4.К, К элементов И 5.1-5.К, генератор 6 тактовых импульсов (К-1) элементов задержки 7.1-7.К-1, К переключателей 8, элементы ИЛИ 9 и 10. реверсивный счетчик 11, элемент ИЛИ-НЕ 12 и регистр 13.. Принцип действия устройства основан на использовании ациклического компенсационного развертывакхцего преобразования для вычисления простых дробей с последукл 5им их суммированием в цифровой форме. Аппроксимация функ11 и многих переменных суммами простых дробей расширяет область применения устройства в гибридных вычислительных средах при реализации алгоритмов обработки векторных величин и обработки данных в многоканальных информационно-измерительных системах, ил. 1C (Л е 4:: -4 00

Q4!, À!) 4

СОЮЗ СОВЕТСХИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1411787 А1 (5П 4 G 06 G 7/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4188164/24-24 (22) 29,01.87 (46) 23.07.88. Бюл. !! 27 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) О.H.Ñîëîìàõà, А.А.Пинкин, В.П.Журавлев и Е.С.Ядовина (53) 681.335(088.8) (56) Авторское свиде ельство СССР

N - 618750, кл. С 06 С 7/26, 1977.

Смолов В.Б. Функциональные преобразователи информации. — Л.: Энергоиздат, 1981, с.189-190, р.5-16.

Авторское свидетельство СССР

Ф 549816, кл. G 06 G 7/14, 1975. (54). УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ

ФУНКЦИЙ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цель изобретения — расширение области применения устройства за счет, вычисления функции многих переменных в виде сумм простых дробей. Устройство содержит К интеграторов 1 ° 1- 1.К, K сумматоров 2.1-2.К, К компараторов 3.1-3.К, К триггеров 4.1-4.К, К элементов П 5.1-5.К, генератор 6 тактовых импульсов (К-1) элементов задержки 7.1-7.К-1, К переключателей

8, элементы ИЛИ 9 и !0. реверсивный счетчик 11, элемент ИЛИ-НЕ 12 и регистр 13.. Принцип действия устройства основан на использовании ациклического компенсационного развертывающего преобразования для вычисления простых дробей с последующим их суммированием в цифровой форме. Аппроксимация функции многих переменных суммами простых дробей расширяет область применения устройства в гибридных вычислительных средах при реализации алгоритмов обработки векторных величин и обработки данных в многоканальных информационно-измерительных системах.1 ил.

1411787 (Ь +P „) К„ — а U — и U„О, а+ Ых

+ Эх (3) ЫП„= 0!

- а U

55 где а

Ь а/U, М/ х

Ь/И, Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано и гибридных вычислительных средах для воспроизведения Аункций многих переменных, в качестве функционального блока в составе инАорма1 ционно-измерительных систем и в вычислительных управляющих комплексах.

Целью изобретения является расширение области применения за счет вычисления Аункции многих переменных в виде сумм простых дробей.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит К интеграторов1

1.1-1.К, К сумматоров.2.1-?.K, К .компараторов 3.1-3.К, K триггеров

4.1-4.К, К элементов И 5.1-5.К, re- 20 нератор. 6 тактовых импульсов, К 1 элементов 7.1-7.К-1 задержки, К переключателей 8, первый 9 и второй 10 элементы ИЛИ„ реверсивный счетчик 11., элемент ИЛИ-НЕ 12, выходной регистр

13, шины запуска 14 и готовности 15 данных.

В основу алгоритма работы устрой-! ства положен принцип ациклического компенсационного развертывающего пре- ЗО ( образования для вычисления простой дроби. В качестве простейшего примера, иллюстрирующего данный принцип, рассмотрим алгоритм вычисления простой дроби

Выражению (1) эквивалентно уравнение (Ь +ух) У - а — Ых = 0 (2) Если аргумент х задается в виде напряжения U> К„° х, где К„- масштабный коэАфициент пропорциональности,то решение (2) может быть получено в виде интервала интегрировавания t =- v/К (К ц — коэффициент пропорциональности) из уравнения 50 (Ь U + ° U„).d ° (К„° г)

° °

P = P/K — весовые коэффициенты после масштабирования;

U = const — постоянное напряжение, используемое для задания а и b.

Принимая на время интегрирования

U< = const, получаем где К t = у — результат вычисления (1) .

Для реализации (3) необходимы, двуквходовый интегратор, трехвходоный сумматор и нуль-индикатор. Все перечисленные компоненты выполняются на операционных усилителях (ОУ), причем параметры входных цепей задаются для интегрирующего ОУ в соответствии с весами Ь и ф и для суммирующего ОУ в соответствии с веI сами "1", - а, -, (вес "1" — для подачи на сумматор напряжения с выхода интегратора). Если выход интегрирующего ОУ соединять с входом суммирующего ОУ, выход которого подключен к нуль-органу индикатора (компаратору, соединенному вторым входом с общей шиной), то получится элементарный таймерно-интегрирующий преобразователь простой дроби. В таком преобразователе на компараторе фиксиру- ется момент времени t, при котором на сумматоре напряжение с выхода интегратора, нарастающее с момента начала преобразования, компенсирует . сумму напряжений на двух других входах сумматора.

Описанный алгоритм преобразования простой дроби не накладывает ограничений на количество входных переменных, т.е. размерность и вектора аргументов х. С увеличением и растет количество входов интегратора и сумматора. Таким образом, если в качестве аппроксимационной модели Аункции многих переменных у(х) выбирается приближение суммой простых дробей к у (х) =,О у.(х) = 3

1 1 1 1 1 то для его реализации необходимы К элементарных таймерно-интегрирующих преобразователей простых дробей, выз 1411 полняющих ациклические компенсационные развертывающие преобразования

° n (Ь; + . . ». x;)d(X„ ;)— и

-а —. ° ° x=O i=1K л

10 и аналого-цифровой сумматор-вычитатель для алгебраического суммирования временных интервалов t<,... t< и представления результата в виде кода 15

К

y = К„.. .е;.

1ю $

Функциональный преобразователь 20 работает следующим образом.

Величины х»,...,х„,подаются на входы устройства в виде напряжений.

С появлением запускающего импульса на шине 14 запуска сбрасывается реверсивный счетчик 11 и устанавливаются триггеры 4. 1-4.К (на прямых выходах триггеров 4.1-4.К начинаI ется формирование импульсов с длительностями t<,...,t„, на инверс- 30 ных — появляется уровень "0", переводящий интеграторы 1.1-1.К в режим интегрирования). Поскольку параметры входных цепей i-го интервала (i

1,К) соответствуют коэффициентам

Ь; и ф» ° ° (j = 1, n) (вопросы масштабирования здесь и далее не рассматриваются), то с его выхода при условии, что на время преобразования х = const снимается напряжение

У 40

4)

° ° н (Ь; + 2 p,. ° х ° ) d (Х а) о у., г

45 (b ° + " p" х) Kt;, ) 3

Параметры входных цепей i-ro сумматора 2; соответствуют коэффициентам а; и Ф;. и таким образом, с его 50 выхода снимается напряжение и м (b; + с» p; ) К„С; — а.; †.. Е. ф; х, )% (je»

55 которое подается на вход i-го компаратора 3;, фиксирующего момент равенства нулю напряжения с выхода

/87 сумматора 2;. В момент t; сбрасывается триггер 4 : уровень "1" на ин1 версном выходе переводит интегратор

1; в режим "Сброс", а на прямом выходе триггера 4; завершается формирование импульса с длительностью t; .

Импульсы с длительностями t t являются результатами работы К зле ментарных таймерно-интегрирующих преобразователей простых дробей. 0ни поступают на входы аналого-цифрового сумматора-вычитателя, т.е. на вторые входы элементов И 5.1-5.К, где заполняются тактовыми импульсами, сдвинутыми относительно друг друга на время д t:

С„st где t„— длительность тактового импульса; — период тактовых импульсов.

Заполнение осуществляется подачей тактовых импульсов на первые входы элементов И 5. 1-5.К в последовательности . на первый вход первого элемента И 5 ° 1 с выхода генератора 6 тактовых импульсов, на первые входы остальных К-1 элементов И 5.2-5.К вЂ” с выходов К-1 элементов 7.1-7.К-1 ! задержки подключенных последовательУ .но к выходу генератора 6 тактовых им-, пульсов °

Сформированные на выходах элементов И 5.1-5.К К несовпаданлцих во времени импульсных последовательностей поступают на входы переключателей 8. где распределяются в соответствии со знаками, и через элементы ИЛИ 9 и

10 подаются на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 11.

Следует отметить, что знак результата вычисления i é простой дроби

sign y; и, следовательно, положение

i-го переключателя 8 определяются изначально при выборе модели аппроксимации и в процессе вычислений остаются неизменными, что обеспечивается выбором пределов изменений входных переменных х,...,к . Через переключатель 8;, установленный в положение I (sign y; = 1) i-я импульс"ная последовательность поступает на один из входов первого элемента ИЛИ

9 и с его выхода на суммирующий вход реверсивного счетчика 11. B положение II (sign y; = 1) i-й переключатель 8» устанавливается при необхо14 11787

ВНИППИ Заказ 3656/46 ираж 704 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 димости вычитания -и импульсной последовательности, которая в этом случае через второй элемент ИЛИ 10 поступает на вычитающий вход ревер5 сивного счетчика 11.

На разрядных выходах реверсивного счетчика 11 формируется код результата

К 10 у= ent (4)! в где ent " целочисленная функция.

Для обеспечения передачи этого кода во внешнюю вычислительную среду на выходе элемента ИЛИ-НЕ 12 и на шине 15 готовности данных при сборе триггера 4;, сформировавшего импульс с наибольшей в данном цикле преоб- 20 разования длительностью появf51ax ляется уровень 1, по которому содержимое реверсивного счетчика 11 считывается в регистр 13.На разрядных выходах параллельного регистра 13, 25 являющихся выходами устройства, код результата (4) сохраняется до момента окончания следующего цикла преобразования °

Основным преимуществом рассмотренного устройства функционального преобразователя является воэможность воспроизведения функций многих переменных в виде сумм простых дробей.

При этом алгоритм преобразования, положенный в основу работы устройства, не накладывает ограничений на размерность п вектора входных переменных х, поэтому ограничения, воз никающие при конкретной реализации, 40 определяются главным образом, возМожностями выбранной элементной базы.

Формула изобретения 4

Устройство для воспроизведения функций, содержащее генератор такто вых импульсов, выход которого под: слючен к первому входу первого элемента

К 1, первый элемент ИЛИ, первый элемент ,задержки,реверсивный счетчик, К компараторов и К триггеров, при этом выход каждого компаратора соединен с входом обнуления соответствующего триггера, отличающее с я тем, что, с целью расширения области применения за счет вычисления функции многих переменных в виде сумм простых дробей, в него введены элементы ИЛИ-НЕ, второй элемент ИЛИ, с второго по (К-1)-й элементы задержки, с второго по К вЂ ;" элементы И, К интеграторов, К сумматоров, К переключателей и выходной регистр, вход управления записью которого подключены к выходу элемента ИЛИ-НЕ и шине готовности данных устройства, а информационный вход — к выходу реверсивного счетчика, соединенного входом обнуления с шиной запуска устройства и входами установки в "1" триггеров, а суммирующим и вычитающим входами — с выходами первого и второго элементов ИЛИ соответственно, причем входы первого элемента ИЛИ по",êëþ÷åíû к первым выходам К переключателей, вторые выходы которых соединены с входами второго элемента

ИЛИ, а вход каждого i ro (i = 1 K) переключателя подключен к выходу

i-ro элемента И,при этом первый вход каждого i-ro элемента И, начиная с второго, соединен с выходом (i-1)-ro элемента задержки и входом i-ro элемента задержки, а вход первого элемента задержки подключен к выходу генератора тактовых импульсов, причем каждый i-й интегратор соединен сигнальными входами с входами аргумен/гов устройства, входом запуска — с инверсным выходом i-ro триггера, а выходом — с первым входом i"ro сумматора, подключенного остальными входами к входам аргументов устройства, а выходом — к первому входу i-ro компаратора, соединенного вторым входом с шиной нулевого потенциала устройства, при этом прямой выход каждо" го i-ro триггера подключен к второму входу i-ro элемента И и соответствующему входу элемента ИЛИ-НЕ.