Устройство для воспроизведения функций Советский патент 1988 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к вычисли- телыюй технике и может быть использовано в гибридных вычислительных средах для воспроизведения функций многих переменных, в качестве функционального блока в составе информационно-измерительных систем и в вычислительных управляющих кo mлeкcax.

Целью изобретения является рас- ширение области применения за счет вычисления функцрш многих переменных в виде сумм простых дробей.

На чертеже изображена стрзт тур- ,ная схема устройства..

Устройство содержит К интеграторов I.HI.Kj К сумматоров 2, „К J К , компа-раторов 3.1-3.К, К триггеров 4.1-А,К, К элементов И 5,1-5.К, ге- нератор.6 тактовых импульсов, К-Ч элементов 7,1-7.К-1 задержки, К переключателей 8, первый 9 и второй 10 элементы ИЛИ, реверсивный счетчик 11 элемент ИЛИ-НЕ 12 выходной регистр 13, пшны запуска 14 и готовности 15 данных:.

В основу алгоритма работы устройства положен принцип ациклического компенсационного развертьшаюпдего пре образования для вычисления простой дроби, В качестве простейшего примера у иллюстрирующего данный принцип, рассмотрим алгоритм вычисления простой дро5и

а + Di X ... ч

У

Выражению (1) эквивалентно уравнение

(Ь +Д.х) у

- а

(х О ,(2)

Если аргумент х задается в виде

напряжения Uj х штабный козфд)ициент пропорциональности,то решение (2) может быть получено в виде интервала интегрирова- вания t у/Ку (К. у - коэффициент пропорциональности) из уравнения

j (b Uj) d (Kjj.t) - а и- «j Uj О

где а а/и,

л «;/К ,

Ь Ь/и,

Q

5

0 5

0 5

0

0

р /К - весовые коэффициенты после масштабирования;

и const - постоянное напряжение, используемое для задания а и Ь. Принимая на время интегрирования Ujj const, получаем

(Ъ .и + -Uj,) Ky-t - - а и - к; U О,

где К t V - результат вычисления (1).

Для реализации (3) необходимы , двухвходовый интегратор, трехвходо- вый сумматор и нуль-индикатор. Все перечисленные компоненты выполняются на операционных усилителях (ОУ), причем параметры входных цепей задаются для интегрирующего ОУ в соответствии с весами Ь и и для суммирующего ОУ в соответствии с весами 1, -а , -оС, (вес 1 - для подачи на сумматор напряжения с выхода интегратора). Если выход интегри- .рующего ОУ соединять с входом суммирующего ОУ, выход которого -подключен к нуль-органу индикатора (компаратору, соединенному вторым входом с общей шиной), то получится элементар- ньй таймерно-интегрирующий преобра- зоваТель простой дроби. В таком преобразователе на компараторе фиксиру- ется момент времени t, при котором на сумматоре напряжение с выхода интегратора, нарастающее с момента начала преобразования. Компенсирует -,-.. сумму напряжений на двух других входах сумматора.

Описанный алгоритм преобразования простой дроби не накладывает ограничений на количество входных переменных, т.е. размерность п вектора аргументов х . С увеличением п растет количество входов интегратора и сумматора. Таким образом, если в качестве аппроксимационной модели функции многих переменных у(х) выбирается приближение суммой простых дробей

у (3) у.а)

1 г 1 1 1

+4:

,

,

ТО для его реализации необходимы К элементарных таймерно-интегрирующих преобразователей простых дробей, вы-

полняющих ациклические компенсационные развертьшаюо1ие преобразования

г М

(Ъ. + 4i...x,.)d(.) -

-

- а

и аналого-цифровой сумматор-вычита- тель для алгебраического суммирования временных интервалов ty,.,,,tj и представления результата в виде ко- да

У

7874

сумматора 2. В момент t- сбрасывается триггер уровень 1 на инверсном выходе переводит интегратор 1 в режим Сброс, а на прямом выходе триггера 4 , завершается формирование импульса с длительностью t; .

Импульсы с длительностями t,... ,t,, являются результатами работы К эле ментарных таймерно-интегрирующих преобразователей простых дробей. Они поступают на входы аналого-цифрового сумматора-вычитателя., т.е. на-вторые входы элементов И 5.1-5.К, где заполняются тактовыми импульсами, сдвинутыми относительно друг друга на время At:

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет, вычисления функции многих переменных в виде сумм простых дробей. Устройство содержит К интеграторов 1.1-1.К, К сумматоров 2.1-2.К, К компараторов 3.1-3.К, К триггеров 4.1-4.К, К элементов И 5.1-5.К, генератор 6 тактовых импульсов (К-1) элементов задержки 7.1-7.К-1, К переключателей 8, элементы ИЛИ 9 и 10. реверсивный счетчик 11, элемент ИЛИ-НЕ 12 и регистр 13.. Принцип действия устройства основан на использовании ациклического компенсационного разверты- вакхцего преобразования для вычисления простых дробей с последукл 5им их суммированием в цифровой форме. Аппроксимация функ11 и многих переменных суммами простых дробей расширяет область применения устройства в гибридных вычислительных средах при реализации алгоритмов обработки векторных величин и обработки данных в многоканальных информационно-измерительных системах, ил. 1C (Л е 4:: -4 00

Функциональный преобразователь работает следующим образом.

Величины Xj(,,.. ,Xj подаются на входы устройства в виде напряжений. С появлением запускающего импульса на шине 14 запуска сбрасывается ре- версивный счетчик 11 и устанавливаются триггеры 4,1-4.К (на прямых выходах триггеров 4.1-4.К начина- ется формирование импульсов с длительностями t,...,t, на инверс- ных - появляется уровень О, переводящий интеграторы 1.1-1.К в режим интегрирования). Поскольку параметр цепей i-ro интервала (i 1 ,К) соответствуют коэффициентам Ь« и j- (j 1, n) (вопросы масштабирования здесь и далее не рассматриваются) , то с его выхода при условии, что на время преобразования х const, снимается напряжение

ч (Ь,- н- .. X.) d (Ryt)

n

(Ь; + j,.j-X.) K,jt;.

Параметры входных цепей i-ro сумматора 2. соответствуют коэффициентам а , и «, и таким образом, с его выхода снимается напряжение

(Ь 1 .ьТ

которое подается на вход 1-го компаратора 3,, фиксирующего момент t4 равенства нулю напряжения с выхода

20

---,.

5 0 5 0

5

0

5

где t - длительность тактового импульса; Y - период тактовых импульсов.

Заполнение осуществляется подачей тактовых импульсов на первые входы элементов И 5.1-5.К в последовательности: на первый вход первого элемента И 5.1с выхода генератора 6 тактовых импульсов, на первые входы остальных К-1 элементов И 5.2-5.К - с выходов К-1 элементов 7.1-7.К-1 задержки, подключенных последовательно к выходу генератора 6 тактовых им-. пульсов.

Сформированные н выходах элементов И 5.1-5.К К несовпадающих во времени импульсных последовательностей поступают на входы переключателей 8. где распределяются в соответствии со знаками, и через элементы ИЛИ 9 и 10 подаются на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 11. Следует отметить, что знак результата вычисления i-й простой дроби sign у- и, следовательно, положение i-ro переключателя 8 определяются изначально при выборе модели аппроксимации и в процессе вычислений остаются неизменными, что обеспечивается выбором пределов изменений входных переменных х,...,х. Через переключатель , установленный в положение I (sign у, 1) i-H импульсная последовательность поступает на один из входов первого элемента ИЛИ 9 и с его выхода на суммирующий вход реверсивного счетчика 11. В положение II (sign у- 1) i-й переключатель 8{ устанавливается при необходимости вычитания i-й импульсной последовательности, которая в этом случае через второй элемент ИЛИ 10 поступает на вычитающий вход ревер- сивного счетчика 11.

На разрядных выходах реверсивного счетчика 11 формируется код результата

К

у ent : t-,

(4)

где ent - целочисленная функция.

Для обеспечения передачи этого кода во внешнюю вычислительную среду на выходе элемента ИЛИ-НЕ 12 и на шине 15 готовности данных при сборе триггера 4,- , сформировавшего импульс с наибольшей в данном цикле преоб- разования длительностью t; , поязtt л 11 wax

ляется уровень 1 , по которому содержимое реверсивного счетчика 11 считывается в регистр -13,На разрядны выходах параллельного регистра 13, являницихся выходами устройства, код результата (4) сохраняется до момента окончания следующего цикла преобразования.

Основным преимуществом рассмот- 1ренного устройства функционального преобразователя является возможность воспроизведения функций многих пере- |менных в виде сумм простых дробей, При этом алгоритм преобразования, положенный в основу работы устрой- Ьтва, не накладывает ограничений на размерность п вектора входных переданных X, поэтому ограничения, воз- Йикающие при конкретной реализации, Определяются главньм образом, воз- Йожностями выбранной элементной базы.

формулаизобретения

Устройство для воспроизведения функций, содержащее генератор такто- )Ьых импульсов, выход которого под- :fcnM4eH к первому входу первого элемента 1Й, первый элемент ИЛИ, первый элемент Задержки,реверсивный счетчик, К комВНШШИ Заказ 3656/46

Произв.-подигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0

5 0

5

0 Q

5

5

0

параторов и К триггеров, при этом выход каждого компаратора соединен с входом обнуления соответствующего триггера, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет вычисления функции многих переменных в виде сумм простых дробей, в него введены элементы ИЛН-НЕ, второй элемент ИЛИ, с второго по (К-1)-й элементы задержки, с второго по К-й элементы И, К интеграторов, К сумматоров, К переключателей и выходной регистр,вход управления записью которого подключены к выходу элемента lOTi-HE и шине готовности данных устройства, а информационный вход - к выходу реверсивного счетчика, соединенного входом обнуления с шиной запуска устройства и входами установки в 1 триггеров, а суммируюищм и вычитающим входами - с выходами первого и второго элементов ИЛИ соответственно, причем входы первого элемента ИЛИ подключены к первым выходам К переключателей, вторые выходы которых соединены с входами второго элемента ИЛИ, а вход каждого i-ro (i 1,К) переключателя подключен к выходу i-ro элемента И,при этом первый вход каждого 1-го элемента И, начиная с второго, соединен с выходом (i-l)-ro элемента задержки и входом i-го элемента задержки, а вход первого элемента задержки подключен к выходу генератора тактовых импульсов,причем каждый i-й интегратор соединен сигнальными входами с входами аргумен- угов устройства, входом запуска - с инверсным выходом i-ro триггера, а выходом - с первым входом i-ro сумматора, подключенного остальными входами к входам аргументов устройства, а выходом - к первому входу i-ro компаратора, соединенного вторым входом с шиной нулевого потенциала устройства, при этом прямой выход каждого i-ro триггера подключен к второму входу i-ro элемента И и соответствующему входу элемента ИЛИ-НЕ.

Тираж 704

Подписное