Генератор предикатных и аргументных функций двух переменных

 

Генератор предикатных и аргументных функций двух переменных относится к аналоговой и вычислительной технике и автоматике. Сущность изобретения: генератор содержит управляющие шины, информационные шины 1 - 8, аналоговые релейные элементы 9 - 12, выполненные на дифференциальных компараторах 13₁-13₄ и переключателях 14₁-14₄ . 3 ил.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и автоматике и может быть использовано для воспроизведения полных классов аргументных (непрерывнологических и кусочных непрерывнологических) и предикатных функций двух переменных с одной и (или) двумя точками излома и (или) разрыва.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения полного набора аргументных и предикатных функций двух переменных.

На фиг. 1 изображена базовая схема генератора функций; на фиг.2 и 3 приведены примеры воспроизводимых генератором функций.

Генератор содержит первую и вторую управляющие входные шины, на которые подаются входные напряжения х₁ и х₂, с первой по восьмую информационные входные шины 1-8, с первого по четвертый аналоговые релейные элементы 9-12 (реляторы), каждый из которых выполнен на компараторе 13_i (i=1,2,3,4) и группе размыкающих и замыкающих ключей 14_i, управляющий вход которых присоединен к выходу компаратора 13_i, причем первый, второй, третий и четвертый релейные элементы содержат соответственно по четыре размыкающих 15_j и замыкающих 16_j (j= 1,2,3,4), по три размыкающих 17_j и замыкающих 18j (j= 1,2,3), по два размыкающих 19_j и замыкающих 20j (j=1,2) и по одному размыкающему 21_j и замыкающему 22_j (j=1) ключу, первый 23 и второй 24 резисторы, присоединенные первыми выводами к неинвертирующему входу компаратора 13₃ третьего релейного элемента 11.

На входные управляющие шины подаются управляющие напряжения х₁ и х₂. На входные информационные шины 1-8 подаются соответственно задающие напряжения у₁-у₈. Генератор содержит восьмиключевой 9, шестиключевой 10, четырехключевой 11 и двухключевой 12 релейные элементы. Каждый релейный элемент содержит дифференциальный компаратор 13_i, выход которого присоединен к управляющим входам группы ключей 14_i. Первый и второй входы компаратора 13₁ восьмиключевого релейного элемента 9 присоединены соответственно к первой управляющей шине, на которую подано напряжение х₁, и к общей шине заземления. Первый и второй входы компаратора 13₁шестиключевого релятора 10 присоединены соответственно к второй управляющей шине, на которую подано напряжение х₂, и к общей шине заземления. Неинвертирующий (первый) вход компаратора 13₃четырехключевого релейного элемента 11 присоединен к первым объединенным выводам резисторов 23 и 24, вторые выводы которых присоединены соответственно к первой и второй управляющим шинам, инвертирующий (второй) вход компаратора 13₃ присоединен к общей шине заземления. Первый и второй входы компаратора 13₄ двухключевого релейного элемента 12 присоединены соответственно к второй и первой управляющим шинам. Информационные входы с первого по четвертый размыкающих ключей 15₁-15₄первого релейного элемента 9 присоединены соответственно к восьмой, четвертой, третьей и шестой информационным входным шинам генератора функций, а информационные входы с первого по четвертый замыкающих ключей 16₁-16₄ присоединены соответственно к седьмой, второй, первой и пятой информационным шинам генератора. Выходные выводы первых размыкающего 15₁и замыкающего 16₁ ключей первого релейного элемента 9 объединены и через размыкающие ключи 17₁ второго 10, 19₁ третьего 11 и 21₁ четвертого 12 релейных элементов соединены с выходом генератора функций. Выходной вывод замыкающего ключа 16₂ первого релейного элемента 9 через размыкающий ключ 17₂ второго 10 и замыкающий ключ 20₁ третьего релейного элемента 11 присоединен к выходному выводу размыкающего ключа 19₁ этого же релейного элемента. Выходной вывод третьего замыкающего ключа 16₃первого релейного элемента 9 через первый замыкающий ключ 18₁ второго релейного элемента 10 соединен с выходным выводом второго размыкающего ключа 17₂ этого же релейного элемента. Выходной вывод второго размыкающего ключа 15₂ первого релейного элемента 9 через третий размыкающий ключ 17₃ второго 10, второй размыкающий ключ 19₂ третьего 11 и первый замыкающий ключ 22₁ четвертого 12 релейных элементов присоединен к выходу генератора. Выходной вывод третьего размыкающего ключа 15₃ первого релейного элемента 9 через второй замыкающий ключ 18₂соединен с выходным выводом третьего размыкающего ключа 17₃ этого же релейного элемента. Объединенные выходные выводы четвертого размыкающего 15₄ и четвертого замыкающего 16₄ ключей первого релейного элемента 9 через третий замыкающий ключ 18₃ второго 10, второй замыкающий ключ 20₂третьего 11 релейного элемента присоединены к выходному выводу второго замыкающего ключа 19₂ этого же релейного элемента.

Работает генератор функций следующим образом.

При указанных на фиг.1 положениях ключей напряжения на первых (неинвертирующих) входах компараторов 13_i больше напряжений на их вторых (инвертирующих) входах.

Генератор функций (фиг. 1) является восьмивходовым ситуационным мультиплексором и воспроизводит следующую предикатную функцию: Z = которая является порождающей для классов предикатных (Z ∈ Y, Y ∩ X = ⊘), аргументных (Z ∈ X, Y ∩ X = ⊘), предикатно-аргументных (Z ∈ X ∪ Y, Y ∩ X ≠ ⊘) и непрерывнологических функций, являющихся подклассом аргументных функций.Здесь Y и Х есть соответственно множества {у₁, у₂, у₃,у₄, у₅, у₆, у₇, у₈} и {х₁, х₂, -х₁, -х₂} задающих у₁ и управляющих х_i переменных, ⊘ есть пустое множество. Классы заданных функций воспроизводятся путем коммутационного программирования, т.е. путем различных межсоединений входных информационных и управляющих шин, и путем фиксации задающих напряжений y_i.

Если межсоединения осуществляются только между информационными входными шинами, то воспроизводятся предикатные функции (включая и порождающую функцию при различных уровнях задающих напряжений y_i).

Если в качестве задающих напряжений y_i используются только управляющие переменные х₁ и х₂ и их инвертированные значения -х₁, -х₂(каждая входная информационная шина соединена с одной или более шинами х₁, х₂, -х₁, -х₂), то воспроизводятся аргументные функции (непрерывнологические или кусочные непрерывнологические). Если управляющие (задающие) переменные отождествляются с частью задающих (управляющих) переменных (только часть входных информационных шин соединена с шинами х₁, х₂, -х₁, -х₂, то воспроизводятся предикатно-аргументные функции.

На фиг.2 и 3 приведены некоторые примеры программирования генератора на воспроизведение заданных функций и воспроизводимые при этом функции. Здесь графики функций, изображенные сплошными линиями, относятся к случаю, когда х₂>0, а штриховыми линиями - к случаю, когда х₂<0.

1=var, x₂=const, воспроизводимые при у₁>у₅>у₆>у₃(х₂<0) и при у₂>у₇>у₈>у₄ (х₂>0).

На фиг.2б представлена схема включения, при которой воспроизводятся две предикатные функции допускового контроля.

При межсоединениях входных шин в соответствии с рис.2в воспроизводятся аргументные (непрерывнологические) функции: модуль-функция с ограничением (х₁= var, x₂=const) и функция двустороннего параллельного ограничения (х₁= const, x₂=var).

При межсоединениях, указанных на фиг.2г, воспроизводятся непрерывнологические функции z= max (x₁, x₂, -x₁, -x₂) (x₁=var, x₂=const, x₂>0) (верхний график).

При межсоединениях по фиг. 2д воспроизводятся непрерывнологические функции двустороннего параллельного ограничения с инверсной или неинверсной передачей напряжения х₁= var (верхний график) или х₂=var (нижний график). При х₁= var, x₂= var базовая схема (фиг.1) при включении в соответствии с фиг.2д является амплитудным модулятором-демодулятором с ограничением сигнала вне рабочей части диапазона, воспроизводящим функцию z=max[min(x₁,x₂),-max(x₁,x₂)]= 0,5( x₁+x - x₁-x ).

При включении в соответствии с фиг.2е схема по фиг.1 при х₁=var, x₂= const является селекторным фильтром уровней сигнала х₁ с инверсной (х₂<0) или неинверсной (х₂>0) передачей сигнала х₁, а при х₁=const, x₂=var - устройством допускового контроля. При х₁=var, x₂=var схема при ее включении в соответствии с фиг.2е является амплитудным модулятором-демодулятором с подавлением сигнала вне рабочей части диапазона.

При включении в соответствии с фиг.3а,б базовая схема (фиг.1) при х₁= var, x₂= const является соответственно фильтром нижних (фиг.3а) и верхних (фиг. 3б) уровней сигнала х₁. При включении в соответствии с фиг.3в схема (фиг.1) является режекторным фильтром уровней сигнала х₁.

Другие примеры воспроизводимых функций приведены на фиг. 3г, д, е.

В общем случае путем коммутационного перепрограммирования, фиксацией и отождествления переменных базовая схема (фиг.1) воспроизводит полные классы предикатных, аргументных, предикатно-аргументных функций двух переменных, включая и все 84 непрерывнологические функции.

Формула изобретения

ГЕНЕРАТОР ПРЕДИКАТНЫХ И АРГУМЕНТНЫХ ФУНКЦИЙ ДВУХ ПЕРЕМЕННЫХ, содержащий первую и вторую управляющие входные шины, с первого по восьмую информационные входные шины, с первого по четвертый аналоговые релейные элементы, каждый из которых выполнен на дифференциальном усилителе, выход которого подключен к управляющим входам замыкающих и размыкающих ключей, причем первый аналоговый релейный элемент содержит по четыре замыкающих и размыкающих ключа, второй - по три замыкающих и размыкающих ключа, третий - по два размыкающих и замыкающих ключа, четвертый - по одному замыкающему и размыкающему ключу, объединенный выход первых замыкающего и размыкающего ключей первого аналогового релейного элемента через последовательно соединенные размыкающие ключи второго, третьего и четвертого аналоговых релейных элементов подключен к выходу генератора, выход второго размыкающего ключа первого аналогового релейного элемента через последовательно соединенные размыкающие третий ключ второго и второй ключ третьего аналоговых релейных элементов соединен с информационным входом первого замыкающего ключа четвертого аналогового релейного элемента, выход которого соединен с выходом генератора, выход второго замыкающего ключа первого аналогового релейного элемента через последовательно соединенные второй размыкающий ключ второго и первый замыкающий ключ третьего аналоговых релейных элементов соединен с выходом первого размыкающего ключа третьего аналогового релейного элемента, выход третьего замыкающего ключа первого аналогового элемента через первый замыкающий ключ второго аналогового элемента подключен к выходу второго размыкающего ключа этого же элемента, выход третьего размыкающего ключа первого аналогового релейного элемента через второй замыкающий ключ второго аналогового релейного элемента соединен с выходом третьего размыкающего ключа этого же элемента, объединенный выход четвертого замыкающего и четвертого размыкающего ключей первого аналогового релейного элемента через последовательно соединенные третий замыкающий ключ второго и второй замыкающий ключ третьего аналоговых релейных элементов соединен с выходом второго размыкающего ключа третьего аналогового релейного элемента, с первого по четвертый информационные входы размыкающих ключей первого аналогового релейного элемента подключены к информационным входным шинам генератора, соответственно к восьмой, четвертой, третьей и шестой, а с первого по четвертый информационные входы замыкающих ключей этого же элемента подключены соответственно к седьмой, второй, первой и пятой информационным входным шинам генератора, неинвертирующий вход дифференциального усилителя первого аналогового релейного элемента подключен к первой управляющей входной шине генератора, неинвертирующие входы дифференциальных усилителей второго и третьего аналоговых релейных элементов - к второй управляющей входной шине генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, инвертирующие входы дифференциальных компараторов первого, второго и третьего аналоговых релейных элементов подключены к шине нулевого потенциала, инвертирующий вход дифференциального компаратора четвертого аналогового элемента - к первой управляющей шине генератора, а неинвертирующий вход дифференциального компаратора третьего аналогового релейного элемента присоединен к объединенным первым выводам первого и второго масштабных резисторов, вторые выводы которых присоединены соответственно к первой и второй управляющим шинам генератора функций.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3