Функциональный преобразователь Советский патент 1985 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к автоматице и вычислительной технике, в частности к гибридным устройствам воспроизведения функций.

Известен функциональный преобразователь, сойер;|сащий аналого-цифровой преобразователь, cy «иaтop, цифроаналоговый щ)вобразователь, запо о1накнцее устройство и линейньй блок интерполяции Ct J.

Недостатки известного функционального преобразовйтеля обусло.влен ограниченньм классом йбспроизведения функций и пониженной точностью аппроксимащш из-за равномерного характера разбиения на участки аппроксимации.

Известен также функциональный преобразователь, содержащий аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, блок формирования скважности импульсов, коммутатор, цифроаналоговый Г1реобраз6ватель и выходной фильтр С2 7.

Указанный функциональный преобразователь также имеет оградиченный класс воспроизводи№1Х функций из-за невозможности воспроизводить ф ункции с произвольной крутизной и гистерезисом..

Наиболее близок к изобретению функциональный преобразователь, содержащий авалого-цифровой интегратор, подключемньй цйфровьм выходом к адресньы входам первого и второго блоков памяти, а аналоговым выходом к первому аналоговому входу первого цифроаналогового линейного интерполятора и входу линейного,фазоянйертора, соединенноге выходом с вторым аналоговьм входом первого хщфроаналогового линейного интерполятора, выход которого является выходом функционального преобразователя, а цифровые входы подключены к первому и втором выходам первого блока памяти, причем выход второго блока памяти соединен с цифровым входом цифроаналогового преобразователя, подключенного аналоговш входом к шине ввода аргумента, а выходом - к входу аналого-цифрового интегратора. Аналого-цифровой интегратор содержи переключатель полярности, аналоговы интегратор, блок управления, нульорган и компаратор и реверсивный счетчик, выход которого является

цифровым выходом аналого-цифрового интегратора, а счетньш вход соедине с первым выходом блока управления, подключенного вторым выходом к управляющему входу переключателя полярности, а входами - к выходам нуль-органа и компаратора, соединенных входами с выходом аналоговог интегратора, подключенного входом к выходу переключателя полярности, ,соединенного сигнальным входом с входом аналого-цифрового интегратора, причем второй вход компаратора подключен к шине опорного напряжния, а выход аналогового интегратор является аналоговым выкодом аналогоцифрового интегратора. Линейньй фазоинвертор содержит инвертцруюдай усилитель, первый вход и выход которого являются соответственно входом и выходом линейного фазойнвертора, а второй вход инвертирующего усилителя соединен с шиной опорного напряжения. Цифроаналоговый линейный интерполятор содержит два цифроаналоговыхг преобразователя и сумматор, выход которого является выходом интерполятора, а входы подключены к выходам первого и второго дафроаналогового преобразователя, цифровые входы которых являются цифровьв входами интерполятора, а аналоговые входы - первьм и вторым аналоговыми входами интерполятора соответственно СЗ. Однако.и данное устройство имеет ограниченный класс воспроизводимых функций из-за невозможности воспроизводить гистерезисные функции и функции, не зависящие от времени. Цель изобретения - расиирение функциональных возможностей за счет воспроизведения гистерезисных функций и функций, не зависящих от времени.

Поставленная цель достигается тем, что в. функциональный преобразователь, содержащий аналого-цифровой интегратор, подключенный цифровьы выходом к адресным входам первого и второго блоков памяти, а аналоговьв4 выходом - к первому аналоговому входу первого цифроаналогового линейного интерполятора и входу линейного фазоинвертора, соединенного выходом с вторым аналоговым входом первого цифроаналогового линейного интерполятора, выход

которого является выходом функционального преобразователя, а цифровые входы подключены к первому и второму выходам первого блока памяти, дополнительно введены сумматор и второй цифроаналоговый лйнейньм интерполятор, соединенный первьм и вторым аналоговьми входами с аналоговым выходом аналого-цифрового интегратора и выходом линейного фазоинвертора соответственно, цифровыми входами - с первьм и вторым .выходами второго блока памяти, а выходом - с первым входом сумматора, подключенного вторым входом к шине ввода аргумента преобразователя, а выходом - к входу аналогоцифрового интегратора.

На чертеже изображена блок-схема предложенного функционального преобразователя.

Схема содержит сумматор 1, аналого-цифровой интегратор 2, первый блок 3 памяти, первый цифроаналого,вьй линейный интерполятор 4, линейный фазоинвертор 5, второй блок 6 памяти, второй цифроаналоговьй линейный интерполятор 7 и шину 8 ввода аргумента преобразователя. Аналого-цифровой интегратор 2,.сигнал на аналоговом выходе которого имеет треугольную форму (для исключения выбросов напряжения на выходах интерполяторов 4 и 7), может быть вьнтолнен аналогично прототипу на переключателях 9 полярности, аналоговом интеграторе 10, нудь-органе 11, компараторе 12, блоке 13 утфавления и счетчике 14, выход которого является выходом аналого-цифрового интегратора, а счетный вход соединен с первьм выходом блока 13 управления. Блок 13 подключен вторым выходом к управляющему входу переключателя 9 полярности,лД входами к выходам нуль-органа 11 и компаратора 12, входы которых соединены с выходом интегратара 10. Интеграто 1О подключен входом к выходу переключателя 9 полярности, соединенного сигнальным входом с входом аналого-ци ового интегратора 2. Второй вход компаратора 12 подключен к шине tS опорного напряжения, а аналоговый выход интегратора 10 является аналоговым выходсж аналогоШ1фрового интегратора 2. Каждый из цифроаналоговых интерполяторов 4,

7 может быть также вьтолнен аналогично прототипу на двух цифроаналоговых преобразователях и сумматоре, выход которого является выходом интерполятора, а входы подключены к выходам первого и второго цифроаналоговых преобразователей, цифровые входы которых являются цифровыми входами интерполятора, а аналоговые входы - первым и вторым аналоговыми входами интерполятора соответственно.

Функциональный преобразователь работает следующим образом.

Входное напряжение, пропорциональное аргументу X., постзгпает с шины 8 на второй вход сумматора 1 и складьгеается на на нем с напряжением отрицательной обратной связи - р(х), поступающим на первьй вход сумматора с выхода интерполятора 7, образуя на выходе сумматора напряжение рассогласования, которое интегрируется аналогоцифровым интегратором 2, Цифровая часть результата интегрирования (код NXU,) поступает на входы первого и второго блоков 3 и 6 памяти, а аналоговая часть (напряжение Хе) на вход линейного фазоинвертора 5, на выходе которого образуются параI фазная составляющая интерполирующей функции (напряжения) И1,

В простейшем случае для где ЕО - эталонное напряжение на пшне 15,соответствующее машинной едигшце, эти функции могут иметь вид

,

. Блок 6 памяти и интерполятор 7 предназначены для обратного, в общем случае нелинейного, преобразования интеграла рассогласования из гибридной формы в аналоговую для замыкания цепи отрицательной обратной связи. Таким образом образуется гибридная аналpro-цифровая, следящая система, состоящая из сумматора 1, аналого-цифрового интегратора 2, линейного фазоинвертора 5, блока 6 памяти и линейного интерполятора 7, ;вь81олняюд(ая роль преобразоват ;теля аргумента (преобразователь на;пряжения - гибридная форма). Ее выходами являются цифровой выход яИ тегратора - вЕкоД цифровой составляющей, аналоговьй выход интегратора 2 и выход фазоинвертора 5 - вмходы аналоговой составляющей. Код цифровой составляющей осуществляет выборку из блоков 3 и 6 памяти ко- . дов узловых ординат реализуемой выходной функции устройства и функции обратной связи, а аналоговая составляющая осуществляет линейную интерполяцию этих зависимостей между узлами.

Так как интерполирующие функции имеют треугольную форму, то линейные интерполяторы реализуют следующую интерполирующую формулу:

.,.,

(О

и2

где и

выходное напряжение

8ЫУ интерполятораJ

N код интерполируемой

2i-i функции в нечетном узле - код интерполируемой

N,

-2i

функциги в четном узл Поэтому блоки 3 и 6 памяти имеют по две секции: одну для хранения кодов ординат в четных узлах, а другую - в нечетных узлах.

В соответствии с формулой (1) интерполятор 4 по соответствующим кодам ординат узловых значений, поступающих на его цифровые входы с выходов блока 3 памяти, с помощью парафазных .интерполирующих ФЗ нкций, поступающих на его аналовые входы с аналогового выхода интегратору 2 и выхода фазоинвертора 5j формирует на своем выходе выходную функцию преобразователя. Аналогичным образом происходит и формирование функции обратной связи на выходе интерполятора 7 в соответствии с кодами ординат, хрнящимися в блоке 6 памяти. Вид функции обратной связи определяет кон разбиения аргумента на участки линейной интерполяции. В частном случае, если |(х)--Х, то аргумент разбивается на равные участки.

Можно отметить, что функциональный преобразователь допускает подключение дополнительных блоков памяти и цифроаналоговых линейных интерполяторов параллельно блоку 3 памяти и интерполятору 4 (адресные входы этих блоков памяти подключаются к цифровому выходу интегратора 2, а аналоговые входы дополнительных интерполяторов - к аналоговому выходу интегратора 2 и выходу фазоинвертора 5), что позволяет воспроизводить ряд функций одного и того же аргумента. В случае подключения к аналоговому выходу интегратора 2 дополнительного аналого-цифрового преобразователя функциональный преобразователь может работать с цифровым интерполятором для воспроизведения функций в цифровой форме,

Таким образом, рассмотренньвЧ функциональный преобразователь по сравнению с прототипом (за счет наличия нелинейной обратной связи) позволяет выполнять разбиение аргумента на участки интерполяции произвольной длины (как зависящей, так и не зависящей от времени) и тем самым позволяет воспроизводить функции с любой крутизной вплоть до разрыв-ных, а также функции с гистерезисом. Для разрывных функций функция обратной связи должна имет для соответствующего значения аргумента горизонтальньй участок, а для функций с гистерезисом - участок с отрицательной крутизной.

Указанные преимущества позволяют расширить область применения функционального преобразователя и повысить точность воспроизведения произвольных функций сложной формы.

ФУНКЦИОНАЛЬНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий аналого-цифровой интегратор, подключенный цифровым выходом к адресным входам первого и второг-о блоков памяти, а аналоговым ,выходом - к первому аналоговому входу первого цифроаналогового линейного интерполятора и входу линейного фазоинвертора, соединенного выходом с вторым аналоговьм входом перп ГУ вого цифроаналогового линейного интерполятора, выход которого является вьЕходом функционального преобразователя, а цифровые входы подключены к первому и второму выходам первого блока памяти, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя за счет воспроизведения гистерезисных функций и функций, не зависящих от времени, в него дополнительно введены сумматор и второй цифроаналоговый линейный интерполятор, соединенный первым и вторым аналоговыми входами с аналоговым выходом аналого-цифрового интегратора и выходом линейгного (Л фазоинвертора соответственно, цифс: ровыми входами - с первьм и вторым выходами второго блока памяти, а выходом - с первым входом сумматора, подключенного вторым входом : к шине ввода аргумента преобразова-, теля, а выходом - к входу аналого4; ел цифрового интегратора. 00 ел 00