Цифровой генератор функций

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИН (Я) 4 G 06 1 1/02 ч

° I

Ъ !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4174542/24-24 (22) 04. 01. 87 (46) 30. 07. 88. Бюл. Р 28 (71) Ленинградский электротехнический институт им, В.И. Ульянова (Ленина) (72) Ю. В. Абакулин, Л. И. Евсеева, С.Б. Калинина и Е.И. Погодина (53) 681. 3 (088. 8) (56) Смолов В. Б. Функциональные преобразователи информации. Л.: Энергоиздат, 1981, с. 61, рис. 3.

Авторское свидетельство СССР

У 1108426, кл. G 06 F 1/02, 1984. (54) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР ФУНКЦИЙ (57) Изобретение относится к автома,тике и вычислительной технике и предназначено для воспроизведения сложных функций времени и их производных в системах программного движения роботов-манипуляторов, металлообрабатывающих станков и др. Целью изобретения является расширение функциональt19I lI! I 1413ИЗ д 1 ных возможностей генератора за счет формирования производных функции.

Цифровой генератор функций concpm ò генератор импульсов 1 делит ель частоты 2, счетчики 3,4, блок памяти 5, элементы И 6,7, цифроаналоговый преобразователь 8, аналоговый выход функции 9, распределитель импульсов

10, счетчик 11, накапливающий с мма-тор 12, элементы И 13, 14, регистры

15-1 8, сдвигатель 1 9, арифметиче ский узел 20, регистр 21, арифметичес-кий узел 22, регистр 23, арифметический узел 24, регистр 25, когevrтаторы 26,27, дополнительные выходы

28-31. Введение распределителя пмпульсов, тре тье ro счетчика, нака пливающего сумматора, сдвигателя, трстьего и четвертого элементов И трех арифметических узлов, семи регистрог. и двух коммутаторов позволяет одновременно с функцией генерировать три ее производные. 1 ил.

4 461 э

Изобретение Относи 1ся к автоматике II Бы гисл11тельнай технике и гред-= нязня Евно для воспроизведения сложных функций времени и их производных

Б системах программного движе111ея рабатов-манипуляторов, метяллообрабаты-езающих станков и др„.

Це пь из Обре те ния — расширение функциональных:возможностей генерато-:,Ен ра за счет формирования производных фу нкци и, На чертеже представлена фуггкциадь 31.

Генератор работает н Еее уюшим абраз ом.

Для представления функции и ее адных используется сплайн го порядка

At +В +Ct+D

ЗАг +2Ht. — 6At+23, =6A произв третье х =

1 х, lf

1!4 х

Аргумент t с дискретностью делите- 5 ля -Iacroni 2 вырабатывается =четчиком 11. Длительность Т интервала действия сплайна и заранее рассчита.нные коэффициенты А, В, С, D предварительно запись1ваются н блок 5 памяти, Значение генерируемой функции в производных получается ня каждом шаге (такте) аргумента t на выходах канвейерного процессора за три такта у1равления по схеме Горнера: х= ((At- +8)t+C)t+D. Конвейерный працессар состоит из арифметических узлов «Q.

22, 24 и регистрэв 21,23,35 Броме-.:..--ета 4ных результатог,, Каждая се:<111;"4. няльная схема генератора.

Схема содержит генератор 1 импуль-: ; сов, делитель 2 частоты, счетчик 3 интервала апг1раксимации, счетчик номера интервала аппроксимапии, блок

5 памяти, элементы И 6 и 7, цифроана логовый преобразователь 8, аналоговый выход 9 функции, распределитель

10 импульсов, счетчик 11 аргумента,, накапливающий сумматор 12, элементы

И 13 - 14, регистры 15-18 третьей, второй, первой производительных 25 функции и функции соответственно, сдвигатель 19, первый арифметический узел 20, гервый регистр 21 промежу= точных результатов, второй арифметический узел 22, второй peãècòp 23 промежуточных резуль гатов, третий ярифметиче скин узел 24, третий регистр 25 промежуточных результатов, коммутаторы 26 и 27, дополни гельные выхо i 28- . 1OÍÂÅйЕРНОГО ПР;ЦЕ .СОРа PCЯ н ЗУЕТ фу нк:тию4 ! = К1-- гд» К н 31 - гЕОс "ая 11гые каэффи111генты, Выходной код сче.-1нка - 4 задает.;Омер шага программы и ОД14овременнс яВЛЯЕТСЛ адрЕCOI" дня бЛС". я 5 Га Мятн, Кад дли 4 - nbHo cти Т . 3яписывяе TcR Б

4 четчик З„ра4бстаюе1ий пя Бы питание тактовых име1ульсав ." деле1теля 2 частатш ЛО -ПИСЬ1Б аН 3И ка:* СЧГ-тЧ:-К 3 выдяе т сигнал пере полне нкя . к О тарый

HB. C"3Ðò×E .Êe «4 УCò,"EI- аВЛ1ГВаЕТ СЛЕДУЮщий,*,oìåð шага прс гра11ы, Сбрасыгяет ст1е" ц1к 11 1 и з, ружае-; е; чик "4 на,—

ВЫМ КОДОМ ДЛИТQJIbHOC ::И ЯЕЕПРО. СНМИРУЮ ще га участка, . чи.ът яет новые к. Eibi коэффициентов спляе ня А В, С, D,, Копы коэффицие13тсв сг лайна i- o участка присутств ют ня. выходах блока 5 памяти в течение заданного кодом длительности интеpEG.па. Текущее время

3 -го интервала . спужащего аргументом функции, вычисляе т я счетчикам под действием тактовых импульсов делителя 2 частоты,. причем при =мене интервалов;елительностей сче т Еик 11 обнуляется с выхода счетчика 3. -Один такт счетчика 11 аргумента cîî-.ветствуе т четь1рем тактам генератора импульсов, чта ор ганизуется с помощью делителя ? частоты и распред лителя 10 импульсов .. Четыре снвинутых им4-.ульса, снимаемых " четырех выходов распредее —.":= геля ггмпулъ сов, являются управляющими и синхронизируют процесс вычисления сплайна и ега производных на каждом такте постоянства аргумента е3 счет4ике 11.

В течение так га постоянства аргн— мента в канвейерньгй граце ссср заг1эужаются паследаватель1го -.ри вы-. тельных проц"=. сса, = ака1;чив з: одновременна после третье га ...прявляюще гo имп льс.i Четверт гм у npяБляющим импульсам через элемен г И 13 результя.еь1 вычислеегия генериауемай функции и ее прсизва",ы1х герсписьпзаются в регистры 15-18 и ь цифрсянялагавь и преобразовятел1> 8„

Для О Ое cii че ния ка нвей43 р наго ппо цесся нсабхаг,14-."4О Б те4.ч:е " г рацессам

ГЕОД готовить -IBo бхОД11мь1е к 3эффи1не н ты (фигурирующие в приведе чн;ix формулах) по и< хадным каэффицг Б11там, присутствующим íà 13ыхадях o:..oêà 5:-.амяти,, К ОМЕ ГУТИРО ВЯ ТЬ EEX . О СРЕ i C 4 Е4О! К О1-1ЕГУ ТЯ

:, upon: 6 и 27 ня,1.".o,гях ярифме гичес14136 кого узла 20. Код коэффициента А поступает с выхода блока 5 памяти на вход коммутатора 27 и накапливаюmего сумматора 12, в котором принимается со сдвигом по первому управляющему импульсу и превращается в 2А.

По второму управляющему импульсу с выхода элемента И 6 в сумматоре 12 ",0 суммируются коды А и 2А, а на его выходе вырабатывается код ЗА. По третьему управляющему импульсу с выхода элемента И 7 осуществляется сдвиг кода в сумматоре 12 и на его выходе формируется бА.

Код коэффициента В поступает на коммутатор 26 непосредственно с выхода блока 5 памяти и через сдвигатель 19

""о сдвигом в виде кода 2В. Коды чисел С и D поступают непосредственно на входы арифметических узлов ?2 и

24. В конвейерном процессоре на арифметический узел 20 первым управляю щим импульсом через коммутаторы 27 и 2б подаются соответственно коды

А и В, и на регистре 21 под действием импульса от элемента И 13 защелки вается сумма At+B. Эта сумма во вто- ром управляющем такте поступает на 3О вход арифметического узла 22, где с участием коэффициента С и аргумента вычисляется сумма (At+B)t+C, защелкиваемая в регистре 23. Аналогично во время действия третьего управляющего импульса на выходе арифметического узла 24 и регистре 25 получается значение генерируемой функции ((At+8)t+

+C)t+D.

По мере продвижения основного результата и освобождения арифметических узлов загружаются следующие вычислительные процессы. Второй управляющий импульс через коммутаторы 27 и 2б подает на арифметический узел 20 45 коды ЗА и 2Â, и на регистре 21 в том же такте фиксируется результат 3At+2B.

В следующем третьем такте во втором арифметическом узле формируется сумма (3At+2B) t+C,равная первой про50 изводной. В третьем управляющем такте на первом арифметическом узле 20 и в регистре 21 будет зафиксирована вторая производная. В этом же такте третья производная, равная бА, формируется в сумматоре 12. В четвертом управляющем такте продвижение информации по конвейеру приостанавливается поср:-дством запирания элемента

1 3

И 13 а через элемент 1

9 ся Ilepei:!le!!Ea! ре зультл тол л р. ьг, ры 1 5-18 и цифроаналоговый прс 1бра-.ователь 8„

Ф О р м у л а !i з О б г " ", v .,;. я

111 фровой генератор функ:; Й, О".с-п." жацтгй генератор пмпу.гасов,,,::..ип сл.: частоты, счетчик интервала аппрокси —.. мации, счетчик номера интервала аппроксимации, блок помят! I перв:-,п1 !l второй элементы И, причем выхол гоп»вЂ”

pampa импульсов подклю=.ен к входу делителя частоты, выход делителя час"тоты подключен к счетному входу .ч тчика интервала аппроксимапи ;, выход переполнения которого подключен к счетному входу счетчика номер, иптс-р-* вала аппроксимации, выход счет .ика номера интервала аппроксимации гадключен к адресному входу блока llailяти о г л и ч а ю щ и и с что, с целью расщирения функцт:с I,a и-ных возможностей генератора за счет формирования производных функций, он содержит распределитель импульсов. счетчик аргумента, сдвига тесн „пав капливающий сумматор, тр тий и четвертьй элементы И, три арифметических узла, три регистра промежута-п.-.- х результатов регистр функции, вегист-ры первой, второй и треть":: прсп1-водных функпии, два комм .; тар-- г.—.,—. чем выход делителя частс ты полк.поч к счетному входу счетчика арг...-. !lта, ВЫХОД ПЕРЕПОЛНЕНИЯ СЧЕтЧПКа 1П;тЕРВ:-ла а Iпрoкси Ial1I H подключен к управляющемуу входу 3 а не сания сче тчпка ннтервала аппроксимации и к вхо; . у<".,—.-.ti 1T новки в 0 счетчика аргумента, выход интервала аппроксимации блок;. памяти подключен к информационному входу занесения счетчика инге", вала аппроксимации, выход первого коэффи-циента блока памяти подключен к информационному входу накапливающего сумматора и к первому -:нформационному входу первого коммутатора, выход:-;зкапливающего сумматора подк.-1ючен к второму информационному входу первого коммутатора и к информационному входу регистра третьей произьодной функции выход втОро ГО коэффиц! Ic ьта блока памяти подключен к перво - - пнфОРМаЦИОННОМУ ВХОДУ ВТОРОГО КОММУ сатора и через сдвигатель — к второю информационному входу второго ком ..у-1А1.3613

Составитель Н.челобанова

Техред И.Вере= Корректор Э. Пончакова

Ред ак тор И. Касарда

Заказ 3786/51 Тираж 704 Подпис"ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 татора, выходы первого и второго коммутаторов подключены соответственно к первому множительному входу и к суммирующему входу первого арифмети"

) ческого узла, выходы первого, второго и третьего арифметических узлов подключены к информационным входам первого, второго и третьего регистров промежуточных результатов соот- 1g ветственно, суммирующие входы второго и третьего арифметических узлов подключены к выходам третьего и четвертого коэффициентов блока памяти соответственно, первый множительный вход второro арифметического узла и информационный вход регистра второй производной функции подключены к выходу первого регистра промежуточных результатов, первый множительный 2 Э вход третьего арифметического узла и информационный вход регистра первой производной функции подключены к выходу второго регистра промежуточных результатов, вторые множительные 25 входы первого, второго и третьего арифметических узлов подключены к выходу счетчика аргумента, информационный вход регистра функции подключен к выходу третьего регистра нромежуточ-3б ных результатов, выходы регистров функции, первой, второй и третьей производных функции являются выходами цифрового генератора функций, выход генератора импульсов подключен к первым входам первого, второго и третьего элементов И, к прямому входу четвертого элемента И и к входу распределителя импульсов, первый, второй, и третий выходы распределителя импульсов подключены к управляющим входам первого и второго коммутаторов, первый выход распределителя импульсов подключен к управляющему входу сдвига входного операнда накапливающего сумматора и к второму входу пер-. вого элемента И, второй выход распределителя импульсов подключен к второму входу второго элемента И, четвертый выход распределителя импульсов подключен к второму входу третьего элемента И и к инверсному входу четвертого элемента И, выходы первого и второго элементов И подключены соответственго к управляющему входу суммирования и управляющему входу сдвига результата накапливающе го сумматора, выход тре тье го элемента И подключен к управляющим входам занесения регистров функции, первой, второй и третьей производных функции, выход четвертого элемента И подключен к управляющим входам занесения первого, второго и третьего регистров проме= жуточных результатов.