Устройство для вычисления обратных функций
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советски н
Социалистические республик
ССФР (23) Приоритет(53) УДК 681,3 (088.8) ае делам нэебретеинй н аткрытнй Опубликовано 07.07.82. Бюллетень Фе 25 Дата опубликования описания 07.07.82 (72) Автор изобретения В.3.йтейнберг Г (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ОБРРТНЫХ ФУНКЦИЙ Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устрой- . ствам для воспроизведения функций на основе полигональной аппроксимации, и может найти применение в измерительных и управляющих системах в качестве специализированных вычислителей параметров от частотных датчиков при измерении по периоду, в цифровых моделирующих машинах в качестве генераторов дробно-рациональных функций, в математических развертывающих системах и т,п. Известно устройство, основанное на структурном программировании ступенчатой аппроксимирующей функции. Данное устройство содержит реверсивный счетчик, управляемый делитель, генератор, схему ИЛИ, вентили. В составе устройства блок памяти отсутст- щ вует 113. Недостатком известного устройства является невозможность воспроизведения функций вида у=а; /х с варьиру2 емым параметром CI, а также ограниченная точность вследствие аппроксимации ступенчатой функцией. Наиболее близким к ттредлагаемому является устройство, основанное на структурном программировании полигональной функции и содержащее узел накопления аргумента, образованный делителем и счетчиком аргумента, узел квантования переменной аппроксимации, образованный делителем длины и счетчиком номера участка, аппроксиматор, образованный регистром хранения, первым и вторым управляемыми делителями и двоичным умножителем, счетчик функции, генератор, ключ и элемент задержки. Данное устройство соединяет в себе достоинства метода полигональной аппроксимации и нетабличного способа задания полигональной функции, то позволяет достигать требуемую точность без существенного увеличения аппаратурных затрат 52 ). 3 94200 Недостатком известного устройства является невозможность задания переменного по величине шага аппроксимации и вследствие этого значи тельные отклонения модуль-максимума вертикального отклонения (погрешности аппроксимации) при изменении аргумента, что ограничивает функциональные возможности устройства и ухудшает точностные характеристики. . ip Цель изобретения - повышение точности, Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор импульсов, ключ, делитель аргумента, счетчик аргумента, делитель шага аппроксимации, первый элемент задержки, первый счетчик номера шага, первый регистр, первый управляемый делитель частоты, двоичный умножитель и вычитающий счетчик,причем выход генератора импульсов соединен с информационным входом ключа, .первый управляющий вход которого соединен со входом пуска устройства, вы- gg ход ключа соединен с входом делителя аргумента и информационными входами делителя аргумента и информационными входами делителя шага аппроксимации и первого .управляемого делителя час" тоты, выход делителя аргумента соединен через счетчик аргумента со вторым управляющим входом ключа, выход делителя шага аппроксимации через первый элемент задержки соединен со 35 входом первого счетчика номера шага, выход первого регистра соединен с управляющим входом первого,управляемого делителя частоты, выход двоичного умножителя соединен с входом вычитающего счетчика, дополнительно введены второй элемент задержки, второй счетчик номера шага, группа элементов И-HE, сумматор, второй ре" гистр, второй и третий управляемые делители частоты, причем выход де- лителя шага аппроксимации соединен с управляющими входами первого регистра и сумматора, информационные входы которых соединены соответст" венно с выходом первого счетчика но50 мера шага и входом задания коэффициента устройства, выход первого элемента задержки соединен с входом второго элемента задержки, управляющим входом второго регистра и первыми входами элементов И-НЕ группы, вторые входы кОторых соединены с выходом сумматора, выход второго эле7 4 мента задержки соединен через второй счетчик номера шага с информаъ ционным входом второго регистра и управляющим входом третьего. управляемого делителя частоты, информационный вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго управляемого делителя частоты и входом двоичного умножителя, информационный и управляющий входы второго управляемого делителя частоты соединены соответственно с выходами первого управляемого делителя частоты и второго ; регистра, выходы элементов И-НЕ группы соединены с управляющим входом делителя шага аппроксимации. Блок-схема устройства представлена на чертеже. Устройство для вычисления обратных функций содержит генератор 1 импульсов, ключ 2, делитель 3 аргумента, счетчик 4 аргумента, делитель 5 шага аппроксимации, группу б элементов И-НЕ, сумматор 7, элементы 8 и 9 задержки, счетчики 10 и 11 номера шага, регистры 12 и 13, управляемые делители 14-16 частоты, двоичный умножитель 17 и вычитающий счетчик 18, управляющие входы 19 и 20 ключа. В основу работы устройства положены следующие соображения. При фиксированном шаге аппроксимации, что имеет место в известном устройстве, конечно-разностное порождающее уравнение для полигональной аппроксимирующей функции имеед вид а 1 а 1 (x) y + y -t 4 п- п дх и-1 х и п-1 где ду находится применением разностного оператора к исходной функции в соседних узлах интерполяции. Значения модуль-максимума вертикального отклонения полигональной аппроксимирующей функции от исходной в значительной степени зависят от номера участка, уменьшаясь при уменьшении скорости изменения функции, Уменьшение колебаний модуль-максимумов можно обеспечить выбором нефиксированного шага аппроксимации, например, изменяющегося по закону арифметичес кой прогрессии йхп=дх и при котором выражения для аргумента в двух,942007 соседних узлах интерполяции запишут- ся как 1О и+1 и+1 хп- (2x01плхо), хп — (2хо+ (n-1)4xO) Так как хо=О, то конечно-рвзностное уравнение для приращения полигональной аппроксимирующей функции равно ду =f(x )-f(x )=а{ — - — )= 1 1 и 4а 6 которого приводится к необходимому масштабу и умножается на параметр а, после чего на вычитающий счетчик 18. По достижении текущего значения аргумента сигналом с выхода счетчика 4 аргумента на вход 20 ключ 2 запирается, и работа устройства заканчивается. Реализованный в предлагаемом устройстве принцип обеспечивает нефиксированный шаг .полигональной аппроксимации и позволяет адаптировать устройство для работы в требуемом диапазоне изменения переменных, го i (n-1) и (и+1), 3 1 1 2 2 2 3 3 3 4 5 Приращение полигональной функции поступает в виде числа импульсов с выхода цепочки делителей .14-16 на вход двоичного умножителя 17, с помощью Имеет место полигональная аппроксимация с равномерно увеличивающимся шагом аппроксимации . Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии в сумматор 7 записывается код 4дхо величины шага аппроксимации, в регистр. 12 - код единицы, в счетчик 10 и регистр 13 код двойки, в счетчик 11 - код трой2S ки, в счетчик 4 аргумента - код дополнения до требуемого значения аргумента, в счетчик 18 - код начального значения функции. При подаче команды пуска на вход 19 ключ 2 отпирается, и импульсы с выхода гене" ратора 1 поступают на входы делителей 3,5,14. По окончании каждого очередного участка аппроксимации импульсом с выхода делителя 5 в сумматор 7 добавляется код участка аппроксимации, импульсом с выхода эле мента 8 задержки - коэффициент пересчета делителя 5 устанавливается равным очередному шагу аппроксимации путем записи обратного кода через груп- « пу 6 элементов И-НЕ, переписываются число из счетчика 11 в регистр 13 и число из счетчика 10 в регистр 12, благодаря чему числа в регистрах 12 и 13 и счетчике 11 на каждом из учас- -тков равны соответственно (n-1), и, (и+1) или формула изобретения Устройство для вычисления обратйых функций, содержащее генератор импульсов, ключ, делитель аргумента, счетчик аргумента, делитель шага аппроксимации, первый элемент задержки, первый счетчик номера шага, первый регистр, первый управляемый делитель частоты, двоичный умножитель и вы" читающий счетчик, причем выход генератора импульсов соединен с информационным входом ключа, первый управляющий вход которого соединен с exo"" дом пуска устройства., выход ключа соединен с входом делителя аргумента и информационными входами делителя шага аппроксимации и первого управляемого делителя частоты, выход делителя аргумента соединен через счетчик аргумента с вторым управляющим входом ключа, выход делителя шага аппроксимации через первый элемент задержки соединен с входом первого счетчика номера шага, выход первого регистра соединен с управляющим вхо" дом первого управляемого делителя частоты, выход двоичного умножителя соединен с входом вычитающего счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй элемент задерж- . ки, второй счетчик номера шага, группа элементов И-НЕ, сумматор, второй регистр, второй и третий управляемые делители частоты, причем выход делителя шага аппроксимации соединен с управляющими входами первого регистра и сумматора, информационные входы которых соединены соответст" венно с выходом первого счетчика номера шага и входом задания коэффициента устройства, выход первого эле942007 Составитель А.Зорин Редактор А.фролова Техред Ж . Кастелевич Корректор У.Пономаренко Заказ 4841/39 Тираж 731 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, уп.Проектная, 4 мента задержки соединен с входом второго элемента задержки, управляющим входом второго регистра и первыми входами элементов И-Hf группы, вторые. входы которых соединены с выходом сумматора, выход второго элемента задержки соединен через второй счетчик номера шага с информационным входом второго регистра и управляющим входом третьего управляемого делителя частоты, информационный вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго управляемого делителя частоты и входом двоичного умножитепя, информационный и управляющий входы второго управляемого делителя частоты соединены соответственно с выходами первого управляемого делителя частоты и втоs .рого регистра, выходы элементов И-НЕ группы соединены с управляющим Вхо дом делителя шага аппроксимации, Источники информации, 10 принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 174834, кл. G 06 F 7/52, 1965. 2, Авторское свидетельство СССР 538367, кл. 0 06 F 15/34, 1976 15 (прототип), 
