Функциональный преобразователь

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цель изобретения - расширение области применения за счет формирования произведения второй переменной на функцию от первой переменной. Функцио напьный преобразователь содержит генератор 1 импульсов, элементы И 2, 3, 11 и 12, реверсивный счетчик 4, блоки 5, 18, 25 и 26 памйти узловых значений абсцисс, ординат, коррекции длины участка и приращения ор

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4240455/24-24 (22) 04,03.87 (46) 28.02.89. Бюл. № 8 (71) Отдел энергетической кибернетики АН МССР (72) А.С. Трахтенберг, А.А . Журавлев, С.Д. Корень, M.Ã. Левин и И.Я. Шор (53) 681.335(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1068951, кл. G 06 G 7/26, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1403078, кл. G 06 G 7/26, 1986.

„„SU,» 1462 А 1 (Я) 4 С 06 G 7/26 (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цель изобретения — расширение области применения за счет формирования произведения второй переменной на функI цию от первой переменной. Функцио" нальный преобразователь содержит генератор импульсов, элементы И 2, 3, 11 и 12, реверсивный счетчик 4, блоки 5, 18, 25 и 26 памяти узловых значений абсцисс, ординат, коррекции длины участка и приращения ор146236 динат, элементы ИЛИ 6 и 14, регистры 7, 19 и 2!, цифроаналоговые преI образователи 8 и 16, компараторы 9 и 10, триггер 13, вычитающий усилитель 17, мультиплексор 20, умножающие цифроаналоговые преобразователи

23, 27 и 28, аналоговый перемножитель 24, суммирующий усилитель 29, блок 30 выборки-хранения. Принцип действия преобразователя основан на кусочно-линейной аппроксимации функ-, ций с произвольным расположением т

9 узлов аппроксимации. Расширение области применения достигается за счет вычисления по разностной интерполяционной формуле, первое слагаемое которой представляет собой произведение второй переменной на код узлового значения ординаты воспроизводимой функции первой переменной, а второе слагаемое — произведение второй переменной на код приращения ординаты функции и код коррекции длины участка аппроксимации, 2 ил.!

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам кусочно-линейной,аппроксимации, и может быть использовано в аналого-цифровых вычислительных системах для реалилизации функциональных зависимостей вида у = z ° f(х), где у, z x величины, представленные в аналоговой форме.

Цель изобретения — расширение области применения за счет формирования произведения второй переменной на функци1о от первой переменной.

На фиг. 1 изображена блок-схема функционального преобразователя; на фиг. 2 — график возможного изменения аргумента на участках аппроксимации функции.

Функциональный преобразователь содержит генератор 1 импульсов„ первый и второй элементы И 2 и 3, реверсивный счетчик 4, блок 5 памяти узловых значений абсцисс, первый элемент ИЛИ 6, первый регистр 7„" первый цифроаналоговый преобразователь 8, первый и второй компараторы

9 и 10, третий и четвертый элементы И 11 и 12, триггер 13, второй элемент ИЛИ 14, вход 15 первой переменной преобразователя, второй цифроаналоговый преобразователь 16, вычитающий усилитель 17, блок 18 памяти узловых значений ординат, второй регистр 19, мультиплексор 20, третий регистр 21, вход 22 второй переменной, перВый умножающий цифроу = z у. + z х„""ay,, (1)

1 дх;

20 значение второй переменной; начальное значение ординаты на -м участке аппроксимации; приращение ординаты на х-м участке аппроксимации, значение первой переменной; где z

У1 х х„=

30 =х-х,. — приращение абсциссы на

i-м участке аппроксимации;

1!х „„ - минимально возможная длина участка аппроксимации;

dx., — длина i-го участка аппроксимации.

В блоке 5 и !8 памяти заносятся коды узловых значений аргумента х . и ординат у, соответственно, а в

2 аналоговый преобразователь 23, аналоговый перемножитель 24, блок 25 памяти коррекции длины участка, блок 26 памяти приращения ординат, 5 .Второй умножающий цифроаналоговый преобразователь 27, в состав которого входят инвертор и ключ, третий умножающий цифроаналоговый преобразователь 28, суммирующий усилитель

29 и блок 30 выборки-хранения.

Принцип действия преобразователя основан на кусочно-линейной аппроксимации функций с произвольным заданием узлов аппроксимации, при этом воспроизведение функций вида у =

z ° f(x) основывается на реализации разностной интерполяционной форму- . лы ются коды х,, у,, d у .При 1 хщцн

Лх этом компаратор 9 устанавливается в нулевое состояние, а компаратор

10 остается в единичном состоянии.

В результате этого блок 30 переходит в режим выборки и выход генера- 4р тора 1 будет заблокирован.

Рассмотрим работу функциональноГ го преобразователя в соответствии с фиг. 2.

При поступлении на входы 15 и 22 аргумента х. и второй переменной г. соответственно, преобразователь начйнает воспроизведение функции в соответствии с формулой разностной интерполяции (1) на первом участке аппроксимации. В момент времени, t, входной аргумент х достигает значе1 ния аргумента первой узловой точки х, и на выходе компаратора 9 устанавливается единичное значение. В результате этого блок 30 переходит в режим хранения на время переходных процессов, возникающих при смене кодов на выходах блоков 25 и 26

35 з 14623 блоки 25 и 26 памяти — коды коррекд хмин ции длины участка " и приращения

Дх; (включая знак) ординат лу, соответственно. Вычитающим усилителем 17 осуществляется вычисление х

hj

=х.— х

I исходном состоянии реверсивный счетчик 4, регистры 7, 19 и 21, а также триггер 13 установлены в нуль.

Нулевое значение на выходе триггера

13 подключает к адресным входам блоков 25 и 26 памяти вьмоды счетчика

4, а единичное — выходы регистра 21.

По нулевому коду счетчика 4 из блоков 5 и 18 памяти извлечены коды

x = 0,у . При этом компараторы 9 и

10 установлены в единичное состояние, по которому триггер 13 устанавливается в единичное состояние, через элемент ИЛИ 14 управляет блоком

30, устанавливая режим хранения, а на выходе элемента И 11 формируется

25 импульс с генератора 1. По переднему фронту импульса через элемент ИЛИ 6 в регистр 7 заносится код хо, в регистр 19 — код уо, а в регистр 21 нулевой код счетчика 4. По заднему фронту импульса счетчик 4 устанавливается в следующее состояние и из блоков 5, 18, 25 и 26 памяти извлека69

4 памяти и регистра 19. На выходе элемента И 11 формируется передний фронт импульса с выхода генератора 1, по которому в регистры 7 и 19 записываются коды х, и у,, а в регистр

2l — код счетчика 4. По заднему фронту этого импульса счетчик 4 переходит в следующее состояние и из блоков 5, 18, 25 и 26 памяти извле каются коды х у " ",ду и ком2 дх ! паратор 9 опять устанавливается в нулевое состояние. Таким образом, выход генератора I на счетчик 4 заблокирован, блок 30 переходит в режим выборки и начинается интерполяция функции на втором участке аппроксимации. При этом в соответствии со знаком приращения dy, ключ преобразователя 27 переключается и значения г-. x Д. с выхода аналогового пере1 множителя 24 поступают на аналоговый вход умножающего цифроаналогового преобразователя 27 через инвертор. !

В момент t< компараторы 9 и 10 устанавливаются в нулевое состояние, устанавливая в блоке 30 режим хранения и переводя в нулевое состояние триггер 13. При этом происходит совпадение на входах элемента И 3 и элемент И 1 2 пропускает импульс с генератора 1. По переднему фронту импульса в регистры 7, .19 и 21 заносятся коды х счетчика 4 и у соот2 ветственно, а по заднему фронту— из кода счетчика 4 вычитается единица и из блоков 5 и 18 памяти извлекаются коды х „ и у, . В результате этого в соответствии с кодами блока 5 памяти х и регистра 7 х компараторы 9 и 10 остаются в нулевом состоянии. По следующему импульсу с генератора 1 в регистры 7, 19 и 21 заносятся коды х, счетчика 4 и у„, затем из кода счетчика 4 вычитается единица. При этом по нулевому коду триггера 13 к адресным входам блоков 25 и 26 памяти через мультиплексор 20 подключается выход счетчика 4. Таким образом, для дальнейшей интерполяции функции на первом участке аппроксимации из блоков 5, 18, 25 и 26 памя-и извлечены коды х у ; """,йу,, а в регистрах 7 и 19 о Ьх установлены коды х и у,. По знаку

5 14 у происходит соответствующее переключение ключа преобразователя 27.

Компараторы 9 и 10 устанавЛиваются в единичное и нулевое состояния соответственно, блокируя выход генератора 1 на счетчик 4, и блок 30 переходит в режим выборки. Начинается воспроизведение функции на первом участке аппроксимации.

В момент компаратора 9 H 10 устанавливается в единичное состояние, переводя блок 30 в режим хранений и устанавливая на выходе триггера 13 единичное значение. На выходе элемента И ll формируется импульс с генератора 1. По переднему фронту импульса в регистры 7, 19 и 21 заносятся коды х счетчика 4 и уо, а по заднему фронту код счетчика 4 увелиЧивает свое состояние на единицу и из блоков 5 и 18 памяти извлекаются йоды х, и у . При этом в соответствии с кодами блока 5 памяти и регистра 7 компараторы 9 и 10 остаются

Э единичном состоянии и по очередному импульсу с генератора 1 в регистры 7, 19 и 21 заносятся коды х „ счетчика 4 и у,, затем код счетчика 4 увеличивается на единицу. Единичный код на выходе триггера 13 подключает к адресным входам блоков 25 и 26 памяти выход регистра 21 . Таким образом, для интерполяции функции на втором участке аппроксимации.из блоков 5, 18, 25 и 26 памяти извлечены

4х „„ коды х, у, — - "-", ду,, à z регистdx1 рах 7 и 19 установлены коды х, и у, В результате на выходах компараторов

9 и 10 устанавливаются нулевое и единичное состояния, блокируя выход генератора 1 на,счетчик 4 и замыкая ключ блока 30. На последующих участках аппроксимации функпиональный преобразователь ра.ботает аналогично .

В случае хранения в блоке 26 памяти произведений кодов коррекции длины учас,тка на коды приращений орах динат, т.е. """ dy., преобразователь йх.

1 может быть упрощен за счет исключения блока 25 памяти и умножающего пифроаналогового преобразователя 28.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий первый элемент ИЛИ, ре62369 6 версивный счетчик, подключенный выходом к адресным входам блока памяти узловых значений ординат и блока

55 памяти узловых значений абсцисс, выход которого соединен с информационным входом первого регистра и цифровым входом первого цифроаналогового преобразователя, подключенного выходом к первому входу первого компаратора, соединенного вторым входом с входом первой переменной функционального преобразователя и первым входом второго компаратора, второй вход которого подключен через второй цифроаналоговый преобразователь к выходу первого регистра, первый элемент И, входы которого соединенны с прямыми выходами первого и второго компараторов, подключенных инверсными выходами к входам второго элемента И, первый умножающий цифроаналоговый преобразователь, соединенный выходом с первым входом суммирующего усилителя, а цифровым входом — с выходом второго регистра, информационный вход которого подключен к выходу блока памяти узловых значений ординат, и блок памяти приращений ординат, выход которого соединен с цифровым входом второго умножающего цифроаналогового преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет формирования произведения второй переменной на функцию от первой переменной, в него введены генератор импульсов, триггер, второй элемент ИЛИ, третий и четвертый элементы И, мультиплексор, третий регистр, блок памяти коррекции длины участка, третий умножающий цифроаналоговый преобразователь, блок выборки-хранения, аналоговый перемножитель и вычитающий усилитель, подключенный входом уменьшаемого к входу первой переменной функционального преобразователя, входом вычитаемого — к выходу второго цифроаналогового преобразователя, а выходом — к первому входу аналогового перемножителя, соединенного вторым входом с входом второй переменной функционального преобразователя и аналоговым входом первого умножающего цифроаналогового преобразователя, а выходом - с аналоговым входом второго умножающего цифроаналогового преобразователя, выход кото14623

Составитель С. Казинов

Техред Л. Сердюкова

Корректор С .. Черни

Редактор А. Огар

Заказ 716/50 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР. I13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 рого подключен к аналоговому входу третьего умножающего цифроаналогового преобразователя, соединенного цифровым входом с выходом блока памяти коррекции длины участка, а вы5 ходом — с вторым входом суммирующего усилителя, подключенного выходом к информационному входу блока выборки-хранения, соединенного управляющим входом с выходом второго элемента ИЛИ, а выходом — с выходом функционального преобразователя, выход первого элемента И подключен к первым входам третьего элемента И и второго элемента ИЛИ и входу установки в "1" триггера, соединенного выходом с управляющим входом мульти- . плексора, а входом обнуления — с выходом второго элемента И, вторым

20 входом второго элемента ИЛИ и первым входом четвертого элемента И, под69 8 ключенного вторым входом к выходу, генератора импульсов и второму входу третьего элемента И, а выходом — к вычитающему входу реверсивного счетчика и первому входу первого эле мента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента, И и суммирующим входом реверсивного счетчика, а выход — с входами разрешения записи первого, второго и третьего регистров, причем выход реверсивного счетчика подключен к первому информационному входу мультиплексора и информационному входу третьего регистра, выход которого соединен с вторым информационным входом мультиплексора, подключенного выходом к адресным входам блока памяти приращений ординат и блока памяти коррекции длины участка.