Устройство для вычисления обратных функций Советский патент 1984 года по МПК G06F7/556 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройст вам .для- вовга} оиЗВед0«йя и вьщвсленияфункций на-©снове их кусоч Но-линей«0й аппрокеимшдии, и может исполь зоваться в системах управления и информационно-измерительных системах S качестве специализированного вычис лителя, преобразователя информации в измерительных каналах, генератора нелинейных функций и т.п. Известно устройство, содержащее узел масштабирования и формирования кода (накопления) аргумента, образованный делителем и счетчиком аргумента, узел формирования участков, аппроксимации, включающий делительзадатчик размера участка аппроксимации, элемент задержки и счетчик участков аппроксимации, аппроксиматор, образованный регистром хранения, первым и вторым управляемыми делителями и двоичным умножителем, счетчик функции, генератор и ключ Недостаток устройства - неизменность размера участков кусочно-линей ной аппроксимации при нарастании номера участка. При этом погрешность аппроксимации на первых участка-х больше, чем, например, на пятнадцатом и последующих участках в десятки и сотни раз. Для получения приемлемо погрешности на участках с небольшим номером необходимо задавать размер участка достаточно малым. Это приводит к существенному возрастанию числа участков на диапазоне работы устройства, его усложнению и снижению надежности, а погрешность аппрок симации на участках с большим номером становится излишне малой. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее узел масштабирования и формирования кода аргумента, состоящий из делителя и счетчика аргумента, узел формирова ния переменного размера участков аппроксимации, включающий делитель шага аппроксимации, два элемента задержки, два счетчика участков (номера шага) аппроксимации, сумматор и группу элементов И-НЕ, аппрокснматор, состоящий из трех последователь но включенных управляемых делителей, причем первьй управляемьй делитель соединен через ре;гистр с первымсчетчиком участков аппроксимации, второй управляемый делитель соединен через регистр с вторьм счетчиком участков аппроксимации, третий управляемый делитель соединен с вторым счетчиком учас.ков аппроксимации, и узел масштабирования и формирования кода функции, состоящий из. двоичного У множителя и вычитающего счетчика. Известное устройство обеспечивает автоматическое изменение размера участка кусочно-линейной аппроксимации по закону .п, где ,Лх - размер по параметру X первого участка аппроксимации. Это позволяет назначить первый Лх участок аппроксимации достаточно малым для получения допустимых погрешностей аппроксимации на начальных участках без неприемлемого увеличения числа участков аппроксимации на диапазоне работы устройства 2. Недостаток известного устройства невысокая надежность, что объясняется наличием значительного числа вспомогательных элементов (регистров перед первым и вторым управляемыми делителями, счетчиков участков (номеров шага), связанных с первым и вторым управляемыми делителями, сумматора в узле формирования переменного размера участков аппроксимации и второго элемента задержки). Цель изобретения - упрощение устройстваПоставленная цель достигается тем, что устройство для вычисления обратных функций, содержащее генератор импульсов, ключ, элемент задержки, делитель аргумента, счетчик аргумента, двоичный умножитель, вычитающий счетчик результата и три управляемых делителя частоты, причем выход генератора импульсов соединен с импульсным входом ключа, вход пуска, вход останова и выход которого соединены соответственно с входом запуска устройства, выходом счетчика аргумента и входом делителя аргумента, выход которого соединен с входом счетчика аргумента, выход двоичного умножителя соединен с входом вычитающего счетчика результата, содержит делитель первого участка аппроксимации и четвертьй управляемый делитель частоты, причем управляемые делители частоты с первого по четвертый состоят из первого и второго счетчиков . и схемы сравнения, первый и второй входы которой соединены с выходами соответствующих счетчиков, выход ключа соединен со счетным, входом первого счетчика первого управляемого делителя частоты, выход схемы сравне ния которого соединен со счетным . входом первого счетчика второго управляемого делителя частоты, выход схемы сравнения которого подключен к счетному входу первого счетчика третьего управляемого делителя частоты, выход схемы сравнения которого соединен с входом двоичного умножите ля, выход ключа через делитель первого участка аппроксимации .соединен со счетным входом первого счетчика четвертого управляемого делителя частоты, выход схемы сравнения которого соединен со счетным входом .второго счетчика четвертого управляемого делителя частоты и через эл.емент задержки - с тактовыми входами вторых счетчиков с первого по третий . управляемых делителей частоты, выходы схем сравнения второго, третьего и четвертого управляемых делителей частоты соединены с обнулений вторых счетчиков соответствующих управляемых делителейчастоты. На фиг,-1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - график, п.оясняющий работу устройства. Устройство для вычисления обратных функций содержит генератор 1 импульсов, ключ 2, делитель 3 аргумента, счетчик 4 аргумента, управляе мые делители частоты. 5.1-5.4, счет. чик 6, схему 7 сравнения, счетчик 8 элемент 9 задержки, счетчик 10, схему 11 сравнения, счетчики 12 и 13, схему 14 сравнения, счетчики 15 и 16 схему 17 сравнения, счетчик 18, двоичный умножитель 19,.вычитающий счетчи 20 результата, вход 21 пуска вход 22 останова, делитель 23 первого участка аппроксимации. На первом участке О, х, причем х., линейная аппроксимация невозможна и она начинается с второг участка (номер участка () от точки (х, у). Работа устройства основываетсяна следующих положениях. Приращение аргумента на участке номер п,.п, гдеЛх Лх, приращению аргумента на первом нерабочем участке (очевидно, чтодх х). .Координата х конца участка номер п п(п+1) Координата х конца участка номер (п-1) (п-1)п Xf,., ДХОрдинаты конца (у) и начала (у f. У участка номер п JL 2а , 2а х„ rxn(n+TT 1-1 ux(n-lTn Приращения (йу) ординаты на участке номер п 4а ДУп УП-УП-|- дхГп ТьГп+й (в описании изве-стного устройства абзац 5-, отроки 1-2йИ 13 в з-найенате ле выражения для ду упущена величина ЛХр). Из этого выражения и следует, что в случае, если размер участка аппроксимации по оси х подчиняется закону X лх п, то соответствующее приращение йу формируется с помощью .трех последовательно соединенных управляемых делителей с коэффициентами делений (п-1); п; (п+1). Закон .п реализуется с помощью-четвертого управляемого делителя. Для начала работы с -в.торого участка аппроксимации в счетчике 8 чет.вертого управляемого-делителя должно содержаться число 2, в счетчике 10 первого управляемого делителя - число 1 , в счетчике 13 второго управляемого делителя - число 2 и в счетчике 16 третьего управляемого делителя - число 3. Если Q - полное число состояний счетчика аргумента 4, то в зависимости от заданного значения х и установленного, лх в счетчик 4 долхно быть введено число Q.-(x-4x) , где ГУ - фактор дискретности представления аргумен-та,, целое число. В вычитающий счетчик 20 результата должно быть введено число, соответстг а вующее у . Это число у,10 х где г, - фактор дискретности-представления результата,- целое число. Коэффициент К,, умножения двои чного 4CL умножителя 19 К,, 10 . , где,К,х коэффициент деления делителя 3, который связан с ЗНачением- коэффициента К деления делителя 5 зави Имрстью Kv & X. Таким -об разйм j .в.се основные парамет ры СХёйь .ч альи-рёсюстояние ее ээтементов .. Устройство работает Следующим образом. При поступлении команды на вход 2 пуска ключ 2 открывается и импульсы от генератора 1 начинают проходить на вход делителя 3 аргумента, от коэффициента деления Кд которого, равно как и от коэффициента умножения К у двоичного умножителя 19, зависят дискретности представления аргумента х и функции у. С выхода делителя 3 импульсы поступают на вход счетчика 4 аргумента. Если в счетчик 4 введена информация о задан ном значении х в виде соответствук«це го дополнительного числа, то импульсом переполнения счетчика 4 ключ 2 закрывается. К этому моменту в счетчике 20 результата накапливается циф ровой аналог у, соответствуклций заданному х. Если в счетчик 4 информация о заданном значении х не вводится, но вводится цифровой аналог значения х, то устройство работает В режиме воспроизведения функции до исчерпания возможностей схемы С выхода ключа 2 импульсы поступают также на вход счетчика 6 четвертого управляемого делителя частоты. При двойном переполнении делителя 23, определяющего размер первого (нерабо чего) участка аппроксимации, срабатывает схема 7 сравнения и импульсом с ее выхода сбрасывается счетчик 6, а в счетчик 8 добавляется 1 и число в нем становится равным трем, при этом следукядее срабатывание схемы 7 сравнения происходит при тройном переполнении делителя 2,3 и т.д.,таким образом реализуется закон изменения размера участка аппроксимации ЛХ,,. Кроме того, импульсами с выхода схемы 7 сравнения увеличиваются на единицу числа в счетчиках 10, 13 и 16; эти числа на третьем участке становятся равными 2, 3, 4; на четвертом 3, 4, 5 и т.д., при этом коэффициенты деления первого, второго и третьего управляемых делителей частоты меняются в соответствии с алгоритмом (1) работы устройства. Кроме входов делителей 3 и 23 импульсы с выхода ключа 2 приходят на вход счетчика 12 первого делителя, на вход же счетчика 15 второго делителя импульсы поступают с выхода схемы 11 сравнения первого делителя, а на вход счетчика 18 третьего делителя импульсы идут с выхода схемы 14 сравнения второго делителя. Таким образом реализуется последовательное соединение трех делителей, вытекающее из алгоритма (1) работы устройства. С вькода третьего управляемого делителя частоты импульсы проходят к линейному преобразователю - двоичному умножителю 19, который масштабирует результат, а затем к вычитающему счетчику 20 результата. Техникр-экономическая эффективность предлагаемого устройства достигается путем его упрощения вследствие применения в его конструкции четырех идентичных, т.е. унифицированных управляемых делителей частоты. Это значительно упрощает технологичес ий процесс изготовления устройств в отношении необходимого оборудования, количества разнохарактерных операций, борки, отладки, испытаний и т.п. дновременно повьпиается надежность предлагаемого устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ОБРАТНЫХ ФУНКЦИЙ, содержащее генератор импульсов, ключ, элемент задержки, делитель аргумента, счетчик аргумента, двоичный умножитель,вычитающий счетчик результата и три управляемых делителя частоты, причем вьсход генератора импульсов соединен с импульсным входом ключа, вход пуска, вход останова и выход которого соединены соответственно с входом запуска устройства, выходом счетчика аргумента и входом делителя аргумента, выход которого соединен с входом счетчика аргумента, выход двоичного умножителя соединен с входом вычитающего счетчика результата, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит делитель первого участка аппроксимации и четвертьй управляемый делитель частоты, причем управляемые делители частоты с первого по четвертый состоят из первого и второго счетчиков и схемы сравнения, первый и второй входы которой соединены с выходами соответствующих счетчиков, выход ключа соединен со счетным входом первого счетчика первого управляемого делителя частоты, выход схемы сравнения которого соединен со счетньм входом первого счетчика второго- управляемого делителя частоты, выход схемы сравнения которого подключен к счетному входу первого счетчика третьего управляемого делителя частоты, выход схемы сравнения которого соединен i с входом двоичного умножителя, выход ключа через делитель первого участko ка аппроксимации соединен со счетным входом первого счетчика четвертого управляемого делителя частоты, выход схемы сравнения которого соединен со счетным входом второго счетчика четвертого управляемого делителя частоты и через злемент задержки с тактовыми входами вторых счетчиков 09 4 СЛ с первого по третий управляемых делителей частоты, выходы схем сравнения второго, третьего и четвертого управляемых делителей частоты соединены с входами обнуления вторых счетчиков соответствующих управляемых делителей частоты.

У

Ьд( 2Ля jaj j j.p

, ft