Ступенчато-линейный экстраполятор

 

(72) Автор изобретения

E. С. Потапов

Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени высшее техническое училище имени Н.Э. Баумана

: (71) Заявитель (54 ) СТУПЕНЧАТО.-ЛИНЕЙНЫЙ ЭКСТРАПОЛЯТОР

1)0

Изобретение относится к вычисли. тельной технике и автоматике и может быть использовано для экстраполяции функций, задаваемых цифровыми кодами ординат, следующих в общем случае через неравные интервалы изменения аргумента, с представлением результата экстраполяции в аналоговой форме.

Известны аналогичные устройства, вырабатывающие учрежденные значенйя функции по нескольким зафиксированным значениями (i) и (2) .

Известен экстраполятор (1), содержащий трехразрядный аналоговый регистр сдвига и три дифференциальных интегрирующих операционных усилителя с разрядными ключами в цепях обратной -связи, подключенных к соответствующим выходам регистра, причем выходы двух усилителей связа.ны.с входом третьего усилителя. Экстраполятор вырабатывает экстраполирующий полином второго порядка.

Такой экстраполятор характеризуется недостаточной точностью из-за наличия аналогового регистра сдвига и аналоговых ключей, а также,невозможностью. работы с неравноотстоящими ординатами функции.

Наиболее близким к предложенному экстраполятору по технической сущности является ступенчато-линейный экстрапблятор, содержащий три ячейки памяти на цифровых регистрах с подключенными к ним цифроаналого выми преобразователями, выходы ячеек памяти связаны с первым и вторым блоками суммирования, причем выход одного из блоков суммирования и счетчика, задающего интервал экстраполяции, подключены к соответствующим входам цифроаналогового преббраэователя, выполняющего роль блока умножения, его выход подключен к входу другого блока суммирования, выход которого является выходом экстраполятора. Кроме того, экстраполятор имеет три регулировочных входа, на которые подаются аналоговые сигналы, характеризующие взаимное .расположение на оси времени тройки соседних ординат функции, а также сигнал задающий масштаб единища отсчета времени. Укаэанные сигналы поступают в блок формирования коэффициен- тов, на выходе которого вырабатыва739559 :Мм Я. м . (ются сигналы (весовые коэффициенты) масштабирующие информацию, содержащуюся в ячейках памяти (2) .

Недостаток этого экстраполяторавысокие аппаратурные затраты и сравнительно высокий уровень флюктуации, обусловленный как количеством цифроаналоговых преобразователей, являющихся источниками Флюктуаций, как и их сравнительно большой разрядностью, продиктованной особенностями блоксхемы.

Цель изобретения заключается в упрощении и уменьшении Флюктуационных ошибок, Это достигается тем, что ступенчато-линейный экстраполятор, содержащий три регистра,-:входы которых соеди иены с соответствующими информационны мй входами экстраполятора, два блока суммирования, счетчик и два цифро аналоговых преобразователя, причем выход первого регистра через первый цифроаналоговый преобразо ватель связан с первыМ входом первого блока суммировайия, второ Гвход которого подключен к выходу второго цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого подключен к .выходу второго блока суммирования, а цифровой вход — к выходу счетчика, и нформаци он ный вход счетчика соединен с шиной задания интервала, управляющие входы счетчика и регистров соединены с шиной сброса, дополнитель но содержит первый и второй комбинационные сумматоры, и подключейные к их выходам соответственн6 третий и четвертый цифроаналоговые преобра"зователи, выходы которых подключены к соответствующим входам второго блойа суммирования, первый вход первого комбинационного сумматора соединен с выходом"первого регистра, второй " вход первого и первый вход второго комбинационных сумматоров соединены с выходом второго регистра, второй вход второго койбинационногд суйматбра соединен с выходом третьего-регистра, а аналоговые .входы третьего и четвертого цифро-аналоговых преобразователей соединены с регулировочными входамй" экстраполятора.

На чертеже изображена блок-схема предложенного экстраполятора.

Экстраполятор содержит первый

1, второй 2 и третий 3 регистры, первый 4 и второй 5 комбинационные сумматоры, первый б и второй 7 цифроаналоговые "йреобразователи (ЦАП}, первый блок 8 суммировайия, третий

9 и четвертый 10 цифроаналоговые преобразователи, второй блок 11 суммирования, счетчик 12. При этом на схеме 13-15 - входы ординат фучкции, 16 -- вход сброса экстрайоляции, 17 и 18 - регулировочные входы, 19— вход задания интервала.

Экстраполятор работает следующим обра зом.

В основу работы предлагаемого устройства положен следующий алгоритм:

I (1

Х "п-в ДХ,Х -Х„ =аХ, (1)

И дХ..К = дХ " )(о "ь ""n((2)

М() о «п 1 (3)

-".., х ="з (4)

uh+ ди, = ),(с, =(3 ; (5)

В выражениях (1) - (5) приняты следующие обозначения: Х, Х и Х ь и((о цифровые коды ординат экстраполируемой функции, причем Х„ соответствует моменту времени на временной оси, Х„ — моменту времени (t.-m >t ), а

Х - моменту времени 4-п дВ=t-T

В общем случае координаты Х„, Х„,„ и Х не равноотстоящие по временй, т. е. тФп/, хотя при юФп/р выражения (1) — (5) не теряют силу, 15

К,,К, - весовые коэффйциенты, значения которых определяются из следующих выражений:

25 n+in+4 и+ 4

"q п м q &(N- l 2. N(1-Nl где >>(((0, <1= Ко+К (6) Обозначения U@ ?.(з, U,ù, IJ t соответствуют аналоговым вйходам соответствующих блоков экстраполятора, схема которого приведена на чертеже, Ф - цифровой код, пропорциональной времени экстраполяции и содержащийся в счетчике 12.

В рабочем режиме очередным импульсом сброса, поступающим на вход 16, обнуляются счетчик 12 и регистры с одновременным приемом очередных кодов ордйнат экстраполируемой функции:

40 через вход 13 - код Xä, через вход

14 — код Хп,„ и через вход 15 — код

Х . По окончании переходных процессов на выходе преобразователя б устанавливается величина, nponop4g -циойальная коду Х„, а на выходе блока 11 величина, пропорциональная приращению экстрайолируемой функции (Х „„-- Х, ) на интервале д, причем коэффициент пропорциональности в 0 обоих случаях одинаков. После этого через вход 19 от внешнего устройства в счетчик записывается величина интервала (i>

На выходе ЦАП 7 .Формируется величина Щ (см. выраженце 4), которая изменяется в соответствии с законом йзменения величины Ф . Непрерывно изме(няющаяся величина 0В пропорциональна экстраполированному значению n+e н э

60 хз=х„д э=хи ь 4 экстраполируемой функции, заданной циф?(овыми кодами неравноотстоящих отсчетов Х„, Х„ и Х

В момент достйжения значения ко а в счетчике 12 ? =М -на вход 16

739559 6

Формула изобретения

30

1b

Составитель Г. Осипов

Редактор Т. Загребельная Техред м.Петко Корректор М. лароши

Подписное

Раказ 2928/44 Тираж 751

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ЛПП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 новь поступает импульс конца инервала экстраполяции и цикл работы экстраполятора повторяется.

Уменьшение флюктуационной ошибки достигается за счет того, что. разности ординат A)(имеют меньшую разрядность, чем сами ординаты, а уменьшение разрядности ЦАП снижает уровень флюктуации. Уменьшение количества UAII на один по сравнению с известным устройством t2) повышает точность работы экстраполятора.

Эффект от применения предложенного экстраполятора связан с экономией оборудования и повышением точности работы.

Ступенчато-линейный экстраполятор содержащий три регистра, вхоI ды которых соединены с соответствующими информационными входами экстраполятора, два блока, суммирования, счетчик и два цифроаналоговых преобразователя причем выход первого регистра через первый цифроаналоговый преобразователь связан с первым входом первого блока суммирования, второй вход которого подключен в выходу второго цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого подключен к выходу второго блока сумми1 рования, а цифровой вход — к выхо" ду счетчика, информационный вход счетчика соединен с шиной задания интервала, управляющие входы счет чика и регистра соединены с шиной сброса, отличающийся тем, что, с целью упрощения и уменьшения флюктуационных ошибок, экстраполятор дополнительно содержит первый и второй комбинационные сумма-, торы и подключенные к их выходам соответственно третий и четвертый циф роаналоговые преобразователи, выходы которых подключены к соответст-. вующим входам второго блока суммирования, первый вход первого комбинационного сумматора соединен с выходом первого регистра, второй вход . первого и первый вход второго комбинационных сумматоров соединены с выходом второго регистра, второй вход второго комбинационного. сумматора соединен с выходом третьего регистра, а аналоговые входы третьего и четвертого цифроаналоговых преобразователей соединены с регулировочньми входами экстраполятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 467368, кл. G 06 G 7/30, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2493580/18-24, кл. G 06 G 7/30, 06.06.77 (прототип).