Функциональный преобразователь Советский патент 1983 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может выть использовано в аналого-циф ровых специализированных устройствах для расчета сложных форм кривых, тепловых полей в турбинах. Известен функциональный, преобразователь , содержащий четыре цифро.управляемых сопротивления два сумматора, нелинейный элемент, управляемый Источник опорного, напряжения компаратор, блок памяти и блок коммутаторов 1 . Однако преобразователь обладает ограничительными функциональными возможностями, выражающимися в том что функция генерируется только при нарастании входного сигнала. В этом случае для выборки значения функции по произвольно заданному аргументу требуется определенное время, связанное с выборкой всех предшествующих значений функции. Для настройки генератора на новую функциональную зависимость необходимы подготовительные работы. Наличие одного нели нейного sneiv eHTa ограничивает клас npeo6pa3yeNnJX функций. Наиболее близким к -изобретению техническим решением является функциональный генератор, содержащий блок памяти ординат, который через блок коммутаторов подключен к входа блока вычисления полинома, подсоединенного управляющими входами к выходам дешифратора, и соединенные между собой генератор, счетчики, цифроаналоговый преобразователь и .фильтр нижних частот 2J , I . Недостатком устройства является rtoнижeннaя точность, обусловленная характером кусочно-линейной аппроксимации, а также то, что функция генерируется лишь при нарастании входного сигнала, что не позволяет производить выборочное генерирова.ние функции без получения всех пред шествуквдих значений и тем самым сни жает быстродействие устройства. Цель изобретения - повышение точ ности и быстродействия преобразователя при воспроизведении непрерывных функций. Поставленная цель достигается тем, что функциональный преобразова тель,, включакадий в себя блок памяти ординат, выходы которого подсоедине ны к соответствующим информационным входам первого коммутатора, подключенного двумя выходами к соответствующим информационным входам блока вычисления , выход которого является выходом преобразователя, и дешифратор, в лходы которого под.ключены к соответствукядим управляю;щим входам первого коммутатора, содержит блок вычисления коэффициен29лтов полинома, второй коммутатор и анёшого-цифровой преобразователь, выходы группы младших разрядов которого подключены к соответствующим управляющим входам блока вычисления полинома, выходы группы старших, разрядов -f к соответствующим входам дешифратора, а вход является входом преобразователя, входы и выходы блока вычисления коэффициентов полинома подсоединены к соответствующим выходам и входам блока памяти -ординат и второго коммутатора, управляющие входы которого подключены к соответствующим выходамде.шифратора, а два выхода - к соответствующим информационным входам блока вы.числения полинома. На Фиг. 1 приведена блок-схема функционального преобразователяf на фиг. 2 - структура блока вычисления коэффициентов полиномаf на фиг. 3 - схема алгебраического сумматора, входящего в состав блока вычисления коэффициентов полинома. Функциональный преобразователь (фиг. 1) содержит блок 1 памяти рр;щ1нат, блок 2. вычисления коэффициентов полинома, аналого-цифровой преобразователь 3, дешифратор 4, коммутаторы5 и 5, блок б вычисления полинома. . Блок 1 предназначен для хранения аналоговых ординат узловых з.начений функции и может быть реализован по одной из схем, выполненных, например, на потенциометрах либо на датчиках с аналоговым выходом сигналов. Блок 2 предназначен для вычисления коэффициентов полинома, может быть реализован .по Одной из структур, изображейных на фиг. 2, состоящей из 1 однотипных алгебраических сумматоров 7, и имеет число входов по числу ординат, задаваемых с выхода блока 1, и число выходов по числу коэффициентов. Сумматор 7 выполнен на усилителе 8 и резисторах. 9. Выходы ГРУППЫ старших разрядов преобразователя 3 соединены с входами дешифратора 4, а выходы группы младших разрядов соединены с входами блока 6. Выходы дешифратора 4 соединены с цифровыми входами коммутаторов. 5 и 5/J. Коммутатор 5 подключает аналоговые значения коэффициентов полинома, а коммутатор 5/ - ординат. Блок 6 предназначен для вычи:сления полинома и может быть реализован по одной из схем, содержащей, цифроуправляемые проводимости (сопротивления и операционные усилители. Он имеет четыре аналоговых входа, а цифровых входов - по числу разрядов цифроуправляемых элементов. В исходном состоянии в блоке 1. хранятся значения ординат функции. яа вход преобразователя 3 не подае ся никакого воздействия. Работа функционального преобразователя основана на кусочно-нелинейной интерполяции функции f{x), причем на каждом интерполяционном участке она представляется в виде кубического полинома, определяемог четырьмя коэффициентами I. f f{ f, J X - X , . текущее значение аргумента узловое значение аргумента f 1 , 1+1 значение ординат функции til fii j ...«,., в узлах; i значение вторых производных функций в узлах. В случае представления интерпол руемого полинома кубическим сплайн дефекта 1 вычисление значений f () производится в блоке 6 согласно вы .ражению h ,11 h .1 --Г ±: -T-I .;/ii:,.M-ir где ,4. -X ; в нашем случае Вычисление значений , i 4 1 +1 ПР изводится в блоке 2 согласно жешио .« ..и ,м 6 /, г -2{,у. .Ч,и1иг17 --/ и выраПреобразователь работает следующим образом. Из блока 1 значения ординат поступают на анешогичные входы блока 2 и коммутатора 5. На вход преобра- i зователя 3 задается значение аргумен та X }С + , где оно. преобразуется в двоичный И + N-разрядный код Младшие М разрядов кода поступают на цифрЬЬые входы блока 6 и со- j держат в себе информацию о приращениях аргумента относительно t-ro | узлового X X - xjj.: Старшие N разрядов кода, содержащие в себе информацию о номере узла поступают на дешифратор 4, а с его выхода - на входы коммутаторов 5 и 5 . Согласно коду в коммутаторах 5| и 5 прюисходит подключение соответствующих ординат , f« и козффициентов полинома f j, f. на аналоговые входы блока 6. В блоке б происходит автоматическое вычисление полинома в задаваемых точках без выборки всех предшествующих значений функции в диапазоне ее существования, без всяких ручных перестроек при переходе к следующему значению наборов f,-, , f-, f;,, . Точность кусочно-нелинейного преобразования определяется разрядностью преобразователя 3, временем переходных процессов остальных блоков.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий блок памяти ординату выходы которого подсоединены к соответствукжщм информационным входам первого коммутатора, подключенного ;дву1чя выходами к соответствующим )о|рмационным входам блока вычисления полинома, выход которого является выходом пре.образователя, и дешифратор, выходы которого подключены к соответствующим управляющим входам первого коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия преобразователя при воспроизведении непрерывных функций, он содержит блок вычисления коэффициентов полинома, второй кокмутатор и аналогоцифровой преобразователь, выходы группы мпаддшх разрядов которого подключены к соответствукадим управляющим входам блока вычисления полинома, выходы группы старших разрядов - к соответствующим входам дешифратора, а вход является входом преобразователя, входы и выходы блока вычисления коэффициентов -полинома а подсоединены к соответствуюидам выходам и входам блока памяти ординат и второго коммутатора, управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам дешифратора, а два выхода - к соответствующим информационным входам блока вычисления полинома .