Ступенчато-линейный экстраполятор второго порядка

 

(72) Автор изобретения

E. С. Потапов

Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красим о Знамени высшее техническое училище им. Баумана (7!) Заявитель (54) СТУПЕНЧАТО-ЛИНЕЙНЫЙ ЭКСТРАПОЛЯТОР

ВТОРОГО ПОРЯПКА

Изобретение относится к экстраполи рующим устройствам, используемым в . вычислительной технике для экстраполяции функций, задаваемых цифровыми ко дами ординат,. следующими в общем слу% чае через неравные промежутки изменения аргумента, с представлением результата экстраполяции в аналоговом виде.

Известен экстраполятор, содержащий трехразрядный аналоговый регистр сдви!

0 га, три операционных усилителя (с инвертирующим и неинвертирующим входами), четыре блока масштабирования (резисторы), три конденсатора, три аналоговых ключа (для разрядки конденсаторов после окончания времени экстраполяции) и со» ответствующие связи между перечисленными узлами P).

::-"-Недостатком экстраполятора является пониженная точность работы из-за наличия аналогового регистра сдвига и ана» логовых ключей, а также необходимость введения в et.o состав цифроаналогового преобразователя для возможности экстра2 полиции функций, заданных цифровыМйь<ом дами ординат. Устройство йе может быть использовано для экстраполяции функций, заданных неравноотстоящими (по времени) кодами ординат.

Наиболее близким техническим репюнием к данному является экстраполятор функций, заданных цифровым кодом, в состав которого входят три ячейки памяти, каждая из которых содержит последовательно соединенные регистр и цифроаналоговый преобразователь, первая ячейка памяти которого имеет три аналого вых выхода, обеспечиваемых введением либо двух дополнительных HAH, либо двух операционных усилителей, цифроаналоговый блок вычисления полинома

Ах + Вх + С, два элемента задержки и пять блоков масштабирования (резисторов) t2j.

Недостаток прототипа заключается в том, что он предназначен для экстраполяции функций заданных только равноотстоящими по времени кодами ординат.

3 " — 7054

IIBJfbIo изобретения является достижение класса экстраполирования функций за счет обеспечения экстраполяции диск-ретных функций, заданных неравноотстоящими ординатами, а также упрощение на-, стройки и перестройки экстраполятора на заданные параметры (время наблюде(:-. ния и интервалы между отсчетами).

Это достигается тем; что ступенчатоf. линейный экстраполятор второго порядка, 10 содержащий первый, второй и третий регистры, подключенные входами к соответ- ствующим входам задания ординат экстраполятора, а выходами - к цифровым входам соответственно первого, второго и 15 третьего цифроаналоговых прео6разова-. телей, и два блока масштабирования, goполнительйо содержит счeтчик, четвертый и пятый цифро-аналоговые преобразователи и пять аналоговых сумматоров, при - 20 чем, первый, второй и третий регулировочнь|е входы экстраполятора соединены с со! отЪей:твующММй входами первого аналого "- "вого сумМатора, выход которого через первый блок масштабирования связан с анало- 25 говым входом первого цифроаналогового преобразователя и с первым входом второго аналогового сумматора, выход которого подключен к аналоговому входу второго цифро-аналогового преобразователя, первый и третий регулировочные входы экстраполятора соединены с входами .третьего аналогового сумматора, выход которого через второй блок масштабироk ванин связан с вторым входом второго .аналогового сумматора и с аналоговым

f Входом третьего цифроайалогового преобразователя первый регулировочный вход экстраполятора соединен с аналоговым входом четвертого диДроаналогового

Ф преобразователя, цифровой вход которого йодключен к выходу первого регистра, выходы первого, второго и третьего цифФ роаналоговых преобразователей подключены к соответствующим входам четвертого аналогового сумматора, выход которого соединен с аналоговым входом пятого цифроаналогового преобразователя, цифровой вход которого соединен с выходом счетчика, вход счетчика соединен с

Ь шиной задания интервала экстраполяции, управляющие входы счетчика -и "регистров

В соединены с шиной сброса и перезаписи, ф выходы четвертого и пятого цифро-анаГ 55 логовых. преобразователей подключены к соответствующим входам пятого аналогос вого сумматора, выход которого является выходом экстранолятора .

72

На чертеже привецена блок-схема экстраполятора. Экстраполятор содержит ана- логовые сумматоры 1, 2, блоки 3, 4 масштабирования, аналоговый сумматор 5, 1 регистры 6 ° 8, цифроаналоговые преоб-; разователи (ЦАП) 9 - 13, счетчик 14, аналоговые сумматоры 15, 16, вход 17 сброса и перезаписи, входы .18 - 20 задания ординат, регулировочные входы 21 «23 экстрапс лятора вход 24 задания интервала, выход 25 экстраполятора.

Экстраполятор работает следующим образом.

В основу работы экстраполйтора положен следующий алгоритм

0 =К Х Ц =К )(.Ц

4О О И И 1 H l11 > 12 О Uq=U> (.1 )

0 =К (+ э .

" М 15 9 1 ъ р где Х h» è Х о — цифровые коды ординат экстраполируемой функции; причем Хи соответствует моменту времени Ь на временной оси, Х „- моменту времени, tt, — ма ), à Хо — моменту времени (% - p h4 =t; ), В общем случае координаты Х „, Хи,„и Хо å равноотстоящие по времени, т. е. в f. И!2, хотя при М=пj2 выражения /1/ - /3/ не теряют силу; К,, К и К2 - весовые коэффициенты, значения которых определяются из следующих выражений

К К К

К . К (и-)К2 (и-1 И) где h m>0.

Индексы сигналов 01 соответствую1 номерам блоков.

Входы 21, 22 и 23 являются одновременно установочными входами блоков

1 и 2 и аналоговым входом ЦАП 9, причем на вход 21 подается аналоговая ве личина, пропорциональная "1, на вход

22 - пропорциональная и и на вход

23 - пропорциональная гп (4) . Сумматор 1 и блок 3 масштабирования предназначены для формирования коэффициента Ко. Сумматор 2 и блок 4 масштаби- рования предназначены для формирования коэффициента К . Сумматор 5 (с инверсией) предназначен для формирования коэффициента /- К1/, так как согласно (4) можно видеть, что К1- К„+ К . Таким образом, с помощью блоков 1, 2, 3, 4, 5 ц за счет изменения коэффициента пере5

705472 ь

50 дачи блока 16 осуществляется оперативная настройка экстраполятора. В рабочем режиме очередным импульсом конца интервала экстраполяции, поступающйм на вход 17, обнуляются счетчик 14 и регистры 6, 7 и 8 с одновременным приемом очередных кодов ординат экстраполируемой функции: через вход 18 - код

Х, через вход 19 — код Х „„ и через вход 20 « код Х, . После окончания переходных процессов на выходе LlAH 9 устанавливается величина (например, напряжение постоянного тока), пропорцио-нальная коду Х, а на выходе сумма тора 16 - пропорциональная приращению экстраполируемой функции (Х 4 - Х >), на интервале М, причем коэффициент пропорциональности в обоих случаях одинаков. После этого через вход 24 от внешнего устройства в счетчик 14 с. определенной частотой поступают либо полноразрядные коды, которые воздействуют на установочные входы, либо последовательность импульсов, воздействующая на счетный вход. В связи с тем, что все

ЦАП (эа исключением 9) выполняют функции цифроаналоговых блоков умножения, на выходе БАП 13 формируется величина

Д03 (3), которая изменяется по сту, пенчато-линейному закону, в соответствии с законом изменения величины С; .

На выходе сумматора 15 формируется также непрерывно изменяющаяся величи16

"4Ь="Э="Ю Ь Я (5) .которая в соответствующем масштабе пропорциональна экстраполированному значению функции. В момент достижения значения кода в счетчике 14 C> = Д на вход 17 вновь поступает импульс конца интервала экстраполяции и цикл работы экстраполятора повторяется.

Технико-экономический эффект от использования изобретения определяется расширением области применения на слу чаи систем управления с взаимно произвольными значениями "памяти" и часто ты дискретизации.

Формула изобретения

Ступенчатолинейный экстраполятор, второго порядка, содержащий первый, второй и третий регистры, подключенные входами к соответствующим входам эада-.

Ю ния ординат экстраполятора, а выходамик цифровым входам соответственно перво10 !

45 го, второго и третьего циФроаналоговых преобразователей, и два блока масштабирования, отличающийся тем, что, с целью расширения класса экстраполируемых функций за счет обеспечения экстраполяции дискретных функций, за данных неравноотстоящими ординатами, экстраполятор дополнительно содержит счетчик, четвертый и пятый цифроаналоговые преобразователи и пять аналоговых сумматоров, причем первый, второй и третий регулировочные входы экстранолятора соединены с соответствующими входами rrepsoro аналогового сумматора, выход которого через первый блок масштабирования связан с аналоговым входом первого цифроаналогового преобразователя и с первым входом второго аналогового сумматора, выход кото рого подключен к аналоговому входу второго пйфроаналогового преобразователя, первый и третий регулировочные входы экстраполятора соединены с входами третьего аналогового сумматора, выход которого через второй блок масштабирования связан со вторым входом второго аналогового сумматора и с аналоговым входом третьего цифро-аналогового пре-. образователя, первый регулировочный вход экстраполятора соединен с аналоговым входом четвертого цяфро-аналогового преобразователя, цифровой вход которого подключен к выходу первого регистра, выходы первого, второго и третьего цифро-аналоговых преобразователей подключены к соответствующим входам четвертого аналогового сумматора, выход которого соединен с аналого вым входом пятого цифроаналогового преобразователя, цифровой вход которого соединен с выходом счетчика, вход счетчика соединен с шиной задания интервала экстраполяции, управляющие входы счетчика и регистров соединены с шиной сброса и перезаписи, выходы четвертого и пятого цифро-аналоговых преобразователей подключены к соответствующим входам пятого аналогового сумматора, выход которого является выходом экстраполятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР, N 467368, кл. G 06 G 7/30, 1974.

2. Авторское свил тельство СССР, % 373733, кл. G 06 G 7/30, 1971 (прототип) .

705472 .

Составитель Г. Осипов

Редактор С. Равва Техреду, Алферова Корректор, М. Вигула

Заказ 8033/53 Тйраж 780 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-Й5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент ", r; Ужгород, ул. Проектная, 4