ЛИНЕЙНО-КВАДРАТИЧНЫЙ АППРОКСИМАТОР Российский патент 2002 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др.

Известны линейно-квадратичные аппроксиматоры (см., например, А.с. СССР 1193694, кл. G 06 G 7/26, 1985 г.), которые воспроизводят линейно-квадратичную функцию двух переменных, каждая из которых может быть выбрана в качестве задающей координату точки сопряжения линейного и квадратичного участков воспроизводимой функции.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных линейно-квадратичных аппроксиматоров, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что при замене переменной, задающей координату точки сопряжения линейного и квадратичного участков воспроизводимой функции, изменяется полярность этих участков.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип линейно-квадратичный аппроксиматор (патент РФ 2143737, кл. G 06 G 7/26, 1999 г.), который содержит компаратор, булевый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, замыкающий и размыкающий ключи, перемножитель, вычитатель и воспроизводит линейно-квадратичную функцию двух переменных, каждая из которых может быть выбрана в качестве задающей координату точки сопряжения линейного и квадратичного участков воспроизводимой функции.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что при замене переменной, задающей координату точки сопряжения линейного и квадратичного участков воспроизводимой функции, изменяется полярность этих участков.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения воспроизведения линейно-квадратичной функции, у которой полярность линейного и квадратичного участков не зависит от замены переменной, задающей координату точки сопряжения этих участков.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в линейно-квадратичном аппроксиматоре, содержащем компаратор, неинвертирующий вход которого соединен с входом первого замыкающего ключа и с суммирующим входом вычитателя, а инвертирующий вход - с входом первого размыкающего ключа и с вычитающим входом вычитателя, выход компаратора подключен к первому входу булевого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого является входом управления линейно-квадратичного аппроксиматора, а выход соединен с управляющим входом первых замыкающего и размыкающего ключей, присоединенных выходами к второму входу перемножителя, выход которого является выходом линейно-квадратичного аппроксиматора, подключенного первым и вторым информационными входами соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам компаратора, особенность заключается в том, что в него введены вторые замыкающий и размыкающий ключи, присоединенные управляющим входом и объединенными выходами соответственно к выходу булевого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первому входу перемножителя, и инвертор знака, выход которого соединен с входом второго размыкающего ключа, а вход - с входом второго замыкающего ключа и с выходом вычитателя.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;
- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;
- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;
- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;
- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На фиг.1 представлена схема предлагаемого линейно-квадратичного аппроксиматора; на фиг.2 и 3 - графики воспроизводимых им функций.

Линейно-квадратичный аппроксиматор содержит компаратор 1, булевый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 2, первый и второй замыкающие ключи 3₁ и 3₂, первый и второй размыкающие ключи 4₁ и 4₂, перемножитель 5, вычитатель 6, инвертор знака 7. Суммирующий вход вычитателя 6 подключен к неинвертирующему входу компаратора 1 и к входу ключа 3₁ и является первым информационным входом аппроксиматора, вычитающий вход вычитателя 6 соединен с инвертирующим входом компаратора 1 и с входом ключа 4₁ и является вторым информационным входом аппроксиматора, выход которого образован выходом перемножителя 5, подключенного первым и вторым входами соответственно к объединенным выходам ключей 3₂, 4₂ и объединенным выходам ключей 3₁, 4₁, управляющий вход ключей 3₁, 4₁ и управляющий вход ключей 3₂, 4₂ соединены с выходом элемента 2, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу компаратора 1 и входу управления аппроксиматора, выход инвертора 7 соединен с входом ключа 4₂, а вход - с входом ключа 3₂ и с выходом вычитателя 6.

Работа предлагаемого линейно-квадратичного аппроксиматора осуществляется следующим образом. На его первый, второй информационные входы и вход управления подаются соответственно аналоговые сигналы x₁, x₂ и сигнал f∈{0,1}. Выходное напряжение аппроксиматора определяется выражением

где Р= 1 (Р=0)при x₁≥x₂ (х₁<x₂); 1 1-f. Таким образом, линейно-квадратичный аппроксиматор при f=0 (f=1) воспроизводит функцию.

график которой изображен на фиг.2 (фиг.3). Здесь x_i есть переменная, задающая координату точки сопряжения линейного и квадратичного участков воспроизводимой функции; i,j∈{1,2}, i≠j.
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый линейно-квадратичный аппроксиматор обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как воспроизводит линейно-квадратичную функцию, у которой полярность линейного и квадратичного участков не зависит от выбора переменной, задающей координату точки сопряжения этих участков.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в области автоматики и аналоговой вычислительной техники в качестве функционального узла аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др.;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата,
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения воспроизведения линейно-квадратичной функции, у которой полярность линейного и квадратичного участков не зависит от замены переменной, задающей координату точки сопряжения этих участков. Устройство содержит компаратор, булевый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, замыкающие и размыкающие ключи, перемножитель, вычитатель, инвертор знака. 3 ил.

Линейно-квадратичный аппроксиматор, содержащий компаратор, неинвертирующий вход которого соединен с входом первого замыкающего ключа и с суммирующим входом вычитателя, а инвертирующий вход - с входом первого размыкающего ключа и с вычитающим входом вычитателя, выход компаратора подключен к первому входу булевого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого является входом управления линейно-квадратичного аппроксиматора, а выход соединен с управляющим входом первых замыкающего и размыкающего ключей, присоединенных выходами к второму входу перемножителя, выход которого является выходом линейно-квадратичного аппроксиматора, подключенного первым и вторым информационными входами соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам компаратора, отличающийся тем, что в него введены вторые замыкающий и размыкающий ключи, присоединенные управляющим входом и объединенными выходами соответственно к выходу булевого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первому входу перемножителя, и инвертор знака, выход которого соединен с входом второго размыкающего ключа, а вход - с входом второго замыкающего ключа и с выходом вычитателя.