Ступенчато-линейный экстраполятор
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН Ия
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
G 06 G 7/30 Ьеуйзустаапай квивтет.ИВР.вв авлаи вэебретенва в етавытвй Опубликовано 07.07.82. Бюллетень ¹ 25 (53) УДК 681.3 (08&.8) Дата опубликования описания 07.07.82 (72) Авторы изобретения Ю.М.Смирнов, Г.Н.Воробьев, Е,В.Виноку11ов, В.ВХюз ь-, В.С.Калугин, К.М.Маханов и С.А.Безруков ; "1 j В Ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и-ордена Труд ного Красного Знамени Московское высшея техническое училище им. Н.Э.Баумана (71) Заявитель (54) СТУПЕНЧАТΠ— ЛИНЕЙНЫЙ ЭКСТРАПОЛЯТОР 15 Изобретение относится к вычислительной технике н автоматическому управлению. Известен ступенчато-линейнвтй экстраполятор, содержащий цифроаналоговый преобразователь, две ячейки„памяти, блок умножения,; элемент задержки, регистр, сумматор. В нем реализуется линейная экстраполяционная зависимость, учитывающая два последних входных дискрета (1). Его недостаток - невысокая точность экстраполяции при наличии во входном сигнале. производных выше первого, порядка. Прн этом выходной сигнал содержит скачки на границах между интервалами экстраполяции. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ступенчато;линейный экстраполятор, в котором линейная зкстраполнрующая функция вырабатывается по трем последним входным дискретам (2). Недостатком данного устройства является наличие скачков (разрывов первого рода) в выходном сигнале в узловых точках, а также большие аппаратурные затраты (четыре,сумматора, два цифроаналоговых преобразователя) . Цепь изобретения - улучшение динамических свойств и упрощение экстраполятора. Указанная цель достигается тем, что ступенчато-линейный экстраполятор, содержащий три ячейки памяти, три сумматора, причем информационный вход первой ячейки памяти и первый вход первого сумматора подключены к информационному входу экстраполятора, выход первой ячейки памяти соединен с вторым входом первого сумматора, управляющий вход второй ячейки памяти соединен с входом импульсов конца интервала экстраполяции экстраполятора, инверсный выход второй ячейки памяти соединен с первым вхо. дом второго сумматора, а прямой выход - с информационным входом третьей ячейки памяти, управляющий вход которой соединен с входом импульса записи экстраполятора, а выход - с вторым входом второго сумматора, блок умножения, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, и регистр, вход которого соединен с входом кода упрежденного значения аргумента экстраполятора, а выход - с первым входом блока умножения, содержит элемент задержки, через который вход импульсов конца интервала экстраполяции экстраполятора соединен с управляющим входом первой ячейки памяти, выход первого сумматора соединен с информационным входом второй ячейки памяти, выход второго сумматора соединен с вторым входом блока умножения, а выход третьей ячейки памяти соединен с вторым входом третьего сумматора, выход которого является выходом экстраполятора. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого ступенчато-линейного экстрапо-! лятора, Экстраполятор содержит ячейки 1 - 3 памяти, сумматоры 4 - 6, регистр 7, блок 8 умножения и элемент 9 задержки. На чертеже приведены также информационный вход 10 (вход кода ординат экстраполируемой функ ции), вход 11 импульсов конца интервала (очередного) экстраполяции, вход 12 импульГ са записи, вход 13 кода упрежденного значения аргумента. Экстраполятор работает следующим образом. В экстраполяторе реализуется алгоритм экстраполяции Р где. A i.- время экстраполяции, 0 (6 Г «< t; $ „H Y - экстраполированные значения функции соответственно на концах (i-1)-ro и i-го интервалов дискретизации функции по времени: У,1 = 2Yi-< — Y> g, (2) Yf = 2Y- — У1 . (3) При этом ячейка 1 памяти служит для хранения кода предыдущей (i-1) -ой ординаты У1 экстраполируемой функции, а ячейка 3 памяти - кода экстраполированного значения функ ции У;» . Ячейка 1 памяти имеет выход инверсным кодом, а ячейка 3 памяти - прямым. На сумматоре 4 вычисляется экстраполирован» ное значение У; по формуле (3), которое затем хранится в ячейке 2 памяти, имеющей . * выход инверсным кодом, подключенный к входу сумматора 5, и выход прямым кодом, соединенный с входом ячейки 3 памяти. Для вычисления Y. вход сумматора 4, э соединенный с входом 10 экстраполятора, сконструирован со сдвигом влево на один разряд, эа счет чего обеспечивается удвоенное значение первого слагаемого в формуле (3). С помощью сумматоров 5 и 6, регистра 7 и блока 8 умножения непосредствен но реализуется формула экстраполяции (1), причем на сумматоре 5 вычисляется разность 942059 4 Y? — Y3, в блоке 8 умножения она умно-. 1-1 1 жается на код отношения аГ/дt, поступающий с регистра 7, а результат Y получается на сумматоре 6. Вход 10 экстраполятора служит для приема кода текущей i-ой ординаты Y„. экстраполируемой функции, на вход !1 поступает импульс конца очередного интервала экстраполяции, вход 12 обеспечивает прием импульса записи, по которому соуп держимое ячейки 2 памяти переписывается в ячейку 3 памяти, по входу 13 в регистр 7 передается код значения отношения и С / à t. Элемент 9 задержки служит для задержки импульса конца очередного интервала дискретизации на время перезаписи содержимого сумматора 4 в ячейку 2 памяти, К началу каждого i-го интервала экстраполяции в ячейках 1 - 3 памяти установлены соответственно коды текущей i-ой ординаты Y экстраполируемой функции и экстрапо1 лированные значения функции для текущего Y. и предыдущего Y<Э ., интервалов дискретизации. Далее на каждом К-ом шаге i-го интервала экстраполяции в регистр 7 через вход 13 подается код отношения дС/д t (так как интервалу 4 t ставится величина 2, где P - разрядность регистра 7, то код отношения дс /д t с масштабом 2 равен коду времени экстраполяции а7 ). С помощью регистра 7, сумматоров 6 и 5 и блока 8 умножения вычисляется экстраполированное значение Y по формуле (1); При дискретном изменении упрежденного значения аргу,,мента дзот 0 до д t выходной сигнал будет изменяться по ступенчато-линейному закону на интервале экстраполяции gt. По истечении последнего шага на вход 12 поступает импульс записи, по которому содержимое ячейки 2 памяти переписывается в ячейку 3 40 памяти. Переход к следующему (i + 1)-му интервалу экстраполяции осуществляется одновременной подачей кода текущей (i + 1)-ой ординаты У+ экстраполируемой функции на 1+1 вход 10 и импульса конца очередного интервала экстраполяции на вход 11. Прн этом на сумматоре 4 будет сформировано экстраполированное значение Y. „функции для э 1+1 текущего шага, которое перепишется в ячей.ку 2 памяти, спустя время, необходимое на перезапись, по сигналу, поступающему с элемента 9 задержки, код текущей ординаты У1 „экстраполируемой функции запишется в ячейку 1 памяти, и экстраполятор готов к работе на новом интервале экстраполяции. На SS последующих интервалах экстраполяции экстраполятор работает аналогично описанному. В предлагаемом экстраполяторе в силу используемого алгоритма (1) экстраполяции 942059 Составитель Г.Осипов Редактор С.Тараненко Техред Е. Харитончик Корректор E. Р.ш.о Заказ 4843/41 Тираж 731 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам юобретений и открытий 113035, Москва, Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 значения экстраполируемой функции на концах интервала экстраполяции равны экстраполированным значениям, а не ее ординатам, как в прототипе, в связи с чем скачков сигнала на выходе экстраполятора в узловых. точках не будет. Это приводит к улучшению динамических свойств экстраполятора (повышению динамической точности, устранению автоколебаний), снижению требований к динамическим характеристикам системы, в составе которой используется экстраполятор и, s конечном счете, к расширению области применения предлагаемого экстраполятора, что в сочетании с уменьшением аппаратурных затрат определяет технико-экономический эффект от использования юобретения. Формула изобретения Ступенчато-линейный экстраполятор, содержащий три ячейки -памяти, три сумматора, причем информационный вход первой ячейки памяти и первый вход первого сумматора подключены к информационному входу экстраполятора выход первой ячейки па) мяти соединен с вторым входом первого сумматора,:управляющий вход второй ячейки памяти соединен с входом импульсов конца интервала экстраполяции экстраполятора, инверсный выход второй ячейки памяти . 6 соединен с первым входом второго сумматора, а прямой выход - с информационным входом третьей ячейки памяти, управляющий вход которой соединен с входом импульса записи экстраполятора, а выход - с вторым входом второго сумматора, блок умножения, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, и регистр, вход которого соединен с входом кода упрежденного значения 10 аргумента экстраиолятора, а выход - с первым входом блока умножения, о т л и ч а ющ и " c я тем, что, с целью улучшения динамических свойств и упрощения, экстраполятор содержит элемент задержки, через ко15 торый вход импульсов конца интервала экстра поляции экстраполятора соединен с управляющим входом первой ячейки памяти, выход первого сумматора соединен с информационным входом второй ячейки памяти, выход щ. второго сумматора соединен с вторым входом блока умножения, а выход третьей ячейки памяти соединен с вторым входом третьего сумматора, выход которого является выходом зкстранолятора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Н 591873, кл. G 06 G 7/30, 1977. 2. Авторское свидетельство СССР К 69б493, кл. G 06 6 7/30, 1977 (прототип).
