Гибридный функциональный преобразователь

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения - повышение точности . Гибридный функциональный преобразователь содержит аналого-цифровой преобразователь t, блок памяти 2, коммутатор 3, три нелинейных аппроксимирунщих блока 4, 5 и 6, квадратор 7, три ключа 8, 9 и 10, блок управле

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (193 (1l) 1оц 1 G 06 С 7/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯм

ПРИ ГКНТ СССР (2 i ) 4276298/24-24 (22) 06. 07. 87 (46) 07.03.89. Бюл. Ф 9 (71) Московский авиационный инсти.тут им. Серго Орджоникидзе (72) О.Н.Сахаров и Е.Н.Курзина (53) 681.335 (088.8} (56) Авторское свидетельство СССР

9 805337, кл. G 06 F 15/383, 1978.

Смолов В.Б. Функциональные преобразователи информации. Л.: Энергоиздат, 1981, с. 217, рис. 6-1. (54) ГИБРИДНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится K области автоматики и вычислительной технихи.

Цель изобретения — повьнпение точности. Гибридный функциональный преобразователь содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок памяти 2, коммутатор 3, три нелинейных аппроксимирующих блока 4, 5 и 6, квадратор

7, три ключа 8, 9 и 10, блок унравле1464180

° Ф

1приj=1;

1 Опри j ф ния 11 и выходной сумматор 12. Каждый нелинейный аппроксимирующий блок выполнен на трех умножающих цифроаналоговых преобразователях и сумматоре. Принцип действия функционального преобразователя основан на кусочно-квадратичной аппроксимации воспроизводимой функции при равномерном разбиении на подынтервалы аппроксимации. Повышение точности достигИзобретение относится к аналоговой и аналого-цифровой (гибридной} вычислительной технике и может быть применено при моделировании систем автоматического управления.

Целью изобретения является повышение точности воспроизведения функции за счет увеличения числа участков аппроксимации без существенного увеличения количества элементов схемы е

На фиг.1 представлена структурная схема гибридного функционального преобразователя на фиг.2 — пример воспроизведения заданной функции на i""ì

1 рабочем участке на фиг.3 — схема

Э блока управления, Гибридньй функциональный преобразователь (фиг .1) содержит аналогоцифровой преобразователь (ALII) 1, блок памяти-(БН) 2, коммутатор 3, первый, второй и третий нелинейные аппроксимирующие блоки (НБ) 4-6, квадратор 7, первый, второй и третий ключи 8-10, блок 11 управления (БУ}, выходной сумматор 12, вход t3 аргумента и выход 14 преобразователя.

НБ 4-6 содержат по три умножающих цифроаналоговых преобразователя 1517, 18-20, 21-23 и сумматоры 24-26.

БУ 11 содержит три компаратора

27-29, реверсивный регистр 30 сдвига, шесть элементов И 31-36 и три элемента ИЛИ 37-39.

Устройство работает следующим обP&90M °

Заданная функция f(x) может быть представлена аналитическим выражением или совокупностью дискретных значений. Функция воспроизводится по нется на основе увеличения количества участков аппроксимации без существенного усложнения конструктивного выполнения преобразователя за счет использования одного из нелинейных блоков для воспроизведения текущего ,участка функции, а двух других нелинейных блоков для подготовки формирования функции на участках, смежных с рабочим. 2 s.ï. ф-лы, 3 ил. методу кусочно-квадратичной аппроксимации, причем используется равномерный закон разбиения оси аргумента с шагом h . .Значение функции íà i-м участке аппроксимации для любого

xefx;,х; Д определяется следующим образом:

<+4

10 ф. (х) = > eL (х) (g (х), 1 1-Ф где ф (х) — переключательная функция.

g, (z) — полином, аппроксимирующий заданную функцию на j-м участке. (g (x} = а + Ь х + с х

9 где а = (2) +3 + 1) f(x ) — 4„ (1+1)» й(х + — ) + j(2) + 1) ° К(х + 1);

4 +3 8 + 4 h

Ь = — -А — f(x ) +-- — — ° f(x ° + -)—

h,3 h 3 2 — - — ° f(x + 1).

4 + 1

ЗО

2 4 h с — ° f(x ) — —.- f (х + -) +

3 h Ы 3 2.

+ — - f(x + 1).

1 2

35 Коэффициенты а, Ь °, с рассчиты ь ваются заранее и записываются в БП на этапе подготовки устройства к работе.

При xefx,, х; ) будем называть

40 i-й участок "рабочим", à (i-1)-й и (i+1)-й участки — "соседними с ним".

1. Гибридный функциональный преобразователь, содержащий три нелинейных аппроксимирующих блока, под30 ключенные первыми аналоговыми входами к входу задания аргумента преобразователя, три ключа, каждый из которых соединен сигнальным входом с выходом соответствующего нелинейного аппроксимирующего блока, а выходом— с соответствующим входом выходного сумматора, и блок управления, первьй, второй и третий выходы которого подклюьены к управляющим входам первого, 40 второго и третьего ключей соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены коммутатор, блок памяти, квадратор и аналого-цифровой

45 преобразователь, соединенный входом с входом задания аргумента преобразователя и входом квадратора, а выходом — с адресным входом блока памяти, подключенного выходами старших

50 разрядов к входу задания коэффипиентов аппроксимации первого нелинейного аппроксимирующего блока и первому информационному входу коммутатора, а выходами младших разрядов — к входу

55 задания коэффициентов аппроксимации второго нелинейного аппроксимирующего блока и второму информационному входу коммутатора, выход которого

Э 146

В предлагаемом устройстве одновременно с воспроизведением i-го рабочего участка готовятся параметры

НБ, воспроизводящие (i-1)-й и (1+1)-й участки (фиг,2) .

Входной аналоговый сигнал поступает в АЦП 1, который вырабатывает соответствующий рабочему участку адрес.

По выработанному адресу из БП 2 считывается слово, старшие разряды которого соответствуют коэффициентам для реализации Cgi,, (х), младшие—

q;„ (x). Для xE(x;, х;,j на многоразрядный выход БП выдается код, соответствующий последовательности коэФфициеитои . fa;,,Ь;,c;,,à.

Ъ„.+,,с;+,) . Для первого участка разбиения код на выходе БП соответствует последовательности (0, О, О, а2, b, с ), для последнего участка—

1 а„,,Ъ„,,c„» О, О, О), где и— номер последнего участка.

Любой НБ 4-6 может быть рабочим

НБ, т.е. реализовать рабочий участок. Кроме того, НБ 4 может воспроизводить ср; (х), поэтому его вход коэффициентов аппроксимации соединен со старшими разрядами выхода БП 2. Вход коэффициентов аппроксимации НБ 5 соединен с младшими разрядами выхода

БП, так как НБ 5 может реализовать функцию (у;,(х). НБ 6, если не является рабочим НБ, реализует (у;», (х) или Ц;+, (х) в зависимости от того, НБ 4 или 5 является рабочим. В связи с этим вход коэффициентов аппроксимации НБ 6 подключен к многоразрядному выходу БП через коммутатор 3, работой которого управляет БУ 11.

БУ 11 попарно сравнивает значения выходных сигналов НБ 4-6 и вырабатывает переключательную функцию с((х), подавая сигнал единичного уровня на управляющий вход толькб соединенного с выходом рабочего блока ключа.

Таким образом, на вход выходного сумматора 12 всегда поступает сигнал только с рабочего НБ.

В момент перехода на соседний участок разбиения выходной сигнал ( рабочего НБ становится равным сигналу одного из двух других НБ. БУ 11 фиксирует это равенство и, изменяя переключательную функцию, подает сигнал единичного уровня на ключ, соответствующий новому НБ. Одновремен4180

4 но с этим БУ 11 выдает сигналы на входы управления установкой коэффициентов аппроксимации двух других HI-.

5; и, если это необходимо, на коммутатор

3 для перезагрузки коэффициентов, соответствующих соседним участкам.

БУ 11 работает следующим образом. Каждые попарно сравниваемые сигналы поступают на вход операцио. .— ного усилителя, включенного в режиме компаратора, затем на дифференцирующую цепочку и на блок выделения модуля, При равенстве двух сигналов

15 этот блок вырабатывает положительный импульс для срабатывания схем

И, ИЛИ, которые, в свою очередь, подают импульс на сдвиговые входы 4разрядного регистра 30 сцвигa., 20 Выходные сигналы регистра 30 сдвига используются в качестве управлякщих сигналов для ключей 8- l0 коммутатора 3 и НБ 4-6, 25Формула изобретения

180 6 чем первый компаратор подключен первым входом к первому входу блока управления и первому входу второго ком5 паратора Вторым Входом — к второму

9 входу блока управления и первому входу третьего компаратора, а импульсным выходом — к первым входам первого и второго элементов И, второй компаратор соединен Вторым входом с третьим входом блока управления и вторым входом третьего компаратора, а импульсным выходом — с перВыми входами третьего и четвертого элементов И, третий компаратор подключен импульсным выходом к первьем входам пятого и шестого элементов И, выходы Второго, третьего и пятого элементов И соединены с входами пер2Ее ного элемента ИЛИ, псдключенного выходом к первому Входу управления сдвигом реверсивного регистра сдвига второй вход управления сдвигом которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, подключенного входами к выходам первого, четвертого и шестого элементов И, выходы первого и четвертого разрядов реверсивного регистра сдвига соединены с входами

З0 третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационным входам первого и четвертого разрядов реверсивного регистра сдвига, вторым

Входам третьего и .шестого элементов И, а также к первому, четвертому вы— ходам и первому разряду седьмого выхода блока управления, выход второго разряда реверсивного регистра сдвига соединен с Вторыми входами первого

40 и пятого элементов И и вторым и пятым выходами блока управления, а выход третьего разряда реверсивного сдвига подключен к вторым входам второго и четвертого элементов И, а так45 же к третьему, шестому выходам и второму разряду седьмого выхода блока управления.

5 1164 соединен с входом задания коэффициентов аппроксимации третьего нелинейного аппроксимирующего блока, прич ем выход кв адр а т ор а и од кл юч е н к вторым аналоговым входам первого, второго и третьего нелинейных аппроксимирующих блоков, выходы которых подключены к соответствующим входам блока управления, соединенного чет1 вертым, пятым и шестым выходами с входами управления установкой коэффициентов аппроксимации первого, ( второго и третьего нелинейных аппроксимирующих R!ОкОВ с ООтп е тств ен НО а седььеьеее Выходом — с управляющим

1 входом коммутатора.

2. Преобразователь ло .1, о т— л и ч а ю шийся тем, что каж( дый нелинейный аппрокс.ЕмируЮщий блок содержит три умножаЕощЕех цифроаналоговых преобразователя и сумматор, подключенный выходсм к выходу нелинейного аппроксимирующего блока а входами "- к Выходам умножающих цифроаналоговых пресбразователей, соединенных цифровыми Входами с входом задания кОэффициеЕетов аппрокси мации нелинейного аппроксимирующегоблока., а входами разрешения записи—

c BxopoN y ITpB.Вления ) становкой коэффициентоь аппроксюеацни нелинейного аппроксимирующего блока „причем анаЛОГОВЬ1Е ВХОДЫ ПЕРВОГО И ВТОРОГО УМНО жающих цифроаналоговых преобразовате1 лей подключены соответственно к второму и первому аналоговым входам нелинейного аппроксимирующего блока, а анаееоговьей Вход третьeIO умножающего цифроаналогового преобразоватео шиной Вв Ода oIIopBoFo напряжения,, 3. Нреобразователь по п.1, о тл и ч а и шийся тем, что блок управления содержит три компаратора, реверсивный регистр сдвига, шесть элементов И и три элемента ИП4, при1464180

А а+Э

Корректор В.Ромаяенко

Редактор А.Ворович

Эакas .826/52 Тираж 667 Подписное

ВНИИПН Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Составитель С.Каэинов

Текред А. Кравчук йи1 йище

lu 8