Устройство для вычисления интеграла свертки двух функций

 

М1Е===- — = а ййа (I ii 532 I O7

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. Свпд-ву 290285 (22) Заявлено 17.01.75 (21) 2099340124 (51) . 1. Кл. - 6 066 7 18

G ООС! 9, ОО с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

Совета 1йинистров СССР по дела.л изобретений н открытий (23) Приоритет

Опу бликовано 15.10.76. Б!0.7лстепь ¹ 38 (53) УДК 681.335.8(08$.8) Дата on) 07111;onaniisl оп1псанпя 05.10.76 (72) Автор изобретен!!я

В. Ф. Романов (71) Заявитель

Владимирский политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛА

СВЕРТКИ ДВУХ ФУНКЦИЙ

Изооретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано при решении различных задач, связанных с моделированием и Оптимизацией.

Известно устройство для вычисления интегралов свертки, содержащее механический узел развертки, фотоэлектрический блок считывания и электронный олок формироьания выходных сигналов (1).

11о основному авт. св. 290285 известно устроиство для вычисления интеграла свертки двух функции, содержащее движущиися и неподвижныи фотоносители, прозрачность которых,переменна,вдоль оси их относительного перемещения и пропорциональна значениям функции, неподвижную и подвижную головки записи этих функций, механизм перемещения фотоносителя и связаннои с ним головки записи, узе.! о Вещения фотoHocnlåëåè и фотоприемник j2J. г уммарныи световой поток, прошедший от источника света к фотоприемнику, пропорционален интегралу Вор!ки функции, записываемых на фотоносители.

Недостатком извесгных усгроиств является невозможность вычисления и1ггегралов свертки знакопсременных фуi, êön!I, так как «отрицательна!1» прозрачность на 117отоносителе пе формируется.

С целью расширения функциональных возможностей устройства в него дополнительно

Введены две Головlси записи знака ф) нкций, которые попарно объединены и жестко соединены с соответствующими головками записи функций, и дополнительнь;и фотоприемник, причем ооа фотопрпемника через соответствующие подвижный и неподвижный фотоносители опт!!чески связаны с узлом освещсш1я и выходами соединены с Входами дополнительно введенного выходно-о олока вычптания.

На фиГ. 1 предст2В. Iена»pilнципиальпая схема предлагаемого устро11сгва; на фпг. 2—

15 графики, поясняющие принцип действия устройства. !

1редлагаемое устройство содержит подВижные ГолоВки 1 и 2 записи, 17асположенные рядом и сВЯ32нныс с двпГателехl 3; ogii2

20 пз головок предназначена для записи аосочютнои вс чичины фунlсцип, д17) Г2я — для записи 2H2il2 ф) пкЦИ11. !,роме О! О, усTponcтво содержит 1! с! 0 д В и ж:-i bbd Г 0.7 и В к 1! ч и О 3 Il i I n c !1

2OC0;1IOTl70H !iO IHчины и знака второп фупкц. n. 1!се го iodên

З2ПИСИ ПРЕДСГ2В. ISIIO. Coooii, H211P!IIIPP, КРас«ораспылптег!и. С головкам 1 n d cbs»21! подвижнып !ротoiiocni c. Ib 0, d c Головкамп 4 и 5 — неподвижный фотоносп1ель 7. По разные стороны от фотоносителей б и 7, пред532107

3 ставляющих собой прозрачные пленки, расположены узел 8 освещения носителей и фотоприемники 9 и 10, которые выполнены в виде фотодиодных матриц. Фотоприемники

9 и 10 расположены рядом и в одной плоскости таким образом, что линия, разделяющая их, находится точно против центральной линии фотоносителей 6 и 7, направленной вдоль оси их относительного перемещения. Выходы фотоприемников 9 и 10 подключены к входам блока 11 вычитания.

Устройство работает следующим образом.

При движении фотоносителя 6 головки записи 1 и 4 формируют прозрачность фотоносителей 7 и 6 в соответствии с абсолютными значениями обрабатываемых функций, а головки записи 2 и 5 дополнительно формируют на фотоносителях 7 и 6 непрозрачные полосы, кодирующие знаки функций по описанному выше способу. В результате такого кодирования знаков световые потоки, проходящие к фотоприемникам 9 и 10 от узла 8 освещения, пропорциональны соответственно положительной и отрицательной составляющими интеграла свертки, следовательно разность выходных сигналов фотоприемников 9 и 10, получаемая на выходе блока 11 вычитания, пропорциональна исковому интегралу свертки знакопеременных функций, На фиг. 2,а и б представлены соответствен. но графики функций к(1) и у(1), абсолютная величина которых постоянная, а знаки изменяются произвольным образом. На фиг. 2, в показан метод записИ функций x(t) на фото. носителе, его пространственная координата l пропорциональна временной координате функции. Поскольку абсолютная величина функции постоянна, необходимо закодировать лишь ее знак. На интервалах о — lI и 1З вЂ” 14 закодирован знак «+», а на интервалах 4 — 1З и 14 — l — знак « — », На фиг, 2,г показан метод записи функции у(1) на втором фотоносителе. Кодирование знаков функции в верхней части второго фотоносителя (выше линии а — а ) совпадает с кодированием знаков функции на первом фотоносителе, а в нижней части второго фотоносителя (ниже линии а — — а ) — противоположно принятому на первом фотоносителе.

Если фотоносители, представленные на фиг. 2, в и г, поместить непосредственно один за другим таким образом, что линии а — а и а — а совпадают и пропустить через них равномерный световсй поток, то световой поток выше линии a — а проходит через фотоносители только на тех интервалах координаты l, на которых произведение функций к(1) и

g(t) имеет положительный знак; световой Iloток ниже линии а — а проходит через фотоносители только на интервалах, на которых произведение названных функций отрицательно, Формула изооретенйй

Устройство для вычисления интеграла свертки двух функций по авт. св. Ко 290285, отл ич а ющееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него дополнительно введены две головки записи знака функций, которые попарно объединены и жестко соединены с соответствующими головками записи функции, и до. полнительный фотоприемник, причем оба фотоприемника через соответствующие подвижный и неподвижный фотоносители оптически связаны с узлом освещения и выходами соединены с входами дополнительно введенного выходного блока вычитания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент ФРГ Ме 1907553, кл. 42 m 7/14, 1971 r.

2. Авт. св. СССР М 290285, М. Кл. G 066

7/18, 1969 г. (прототип), 60

4

На фиг. 2, д и е, изображены графики функций U(1) и V(1), пропорциональных световым потокам, прошедшим через фотоносители соответственно выше и ниже линии а — а.

В общем случае, если непрозрачные полосы, кодирующие знаки функций по описанному методу, наносить на фотоносители, прозрачность которых переменна вдоль координаты l и пропорциональна абсолютным значениям обрабатываемых функций, то суммарный световой поток, проходящий через расположенные один за другим фотоносители выше линии а — а, пропорционален положи15 тельной части интеграла по координате 1 от произведения функций, а суммарный световой поток, проходящий через фотоносители ниже линии а — а, пропорционален отрицательной части упомянутого интеграла.

20 При равномерном движении фотоносителей один относительно другого вдоль линии а — а и при условии, что функции записаны встречно, т. е. направления осей, соответствующие возрастанию временной координаты, на фото25 носителях противоположны, суммарные световые потоки через фотоносители выше и ниже линии а — а пропорциональны соответственно положительной и отрицательной составляющим интеграла свертки записанных

30 функций. Если световые потоки направить на отдельные фотоприемники, включенные дифференциально, то суммарный .выходной сигнал пропорционален интегралу свертки зна. копеременных функций.

35 Предлагаемое устройство расширяет класс обрабатываемых функций по сравнению с известным устройством и может эффективно использоваться при моделировании линейных систем и в системах автоматического управ.

40 ления.