Широтно-импульсный развертывающий функциональный преобразователь Советский патент 1989 года по МПК G06G7/26 

f

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения - расширение области применения за счет воспроизведения знакопеременных функций многих аргументов. Функциональный преобразователь содержит тактовый генератор 1, одновибратор 2, управляемый генератор 3 развертки, компаратор 4, триггер 5, сумматор 6 и блок 7 определения модуля и знака, причем управляемый генератор 3 развертки выполнен на группе интеграторов и сумматоре. Работа устройства основана на использовании принципа циклического развертывающего нелинейного преобразования. Воспроизведение знакопеременных функций многих аргументов достигается на основе формирования знакопостоянной функции сравнения, задающей порог срабатывания компаратора 4. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

К

г

Фие.1

10

15

25

11474693

Изобретение относится к вычисли™ ельной и информационно-измерительой Технике и может быть использовао в качестве функционального блока ля воспроизведения сложных функциоальных зависимостей в системах вре- яимпульсного регулирования и в гибидных вычислительных средах при выполнении операций над векторными еличинами.

4 Цель изобретения - расширение обасти применения за счет воспроизвеения знакопеременных функций многих -аргументов.

На фнг.1 изображена структурная схема преобразователя; на фиг.2 - структурная схема управляемого генератора развертки; на фиг„3 - структурная схема блока определения моду- 20 ля и знака; на фиг.4 - временные диаграммы работы преобразователя.

Широтно-импульсный развертываю- щий функциональный преобразователь (фиг.1) содержит тактовый генератор 1, одновибратор 2, управляемый генеатор 3 развертки, компаратор 4, триггер 5, сумматор 6S блок-7 определения модуля и знака и выход 8 знака устройства.

Управляемый генератор 3 развертки (фиг.2) содержит k интеграторов 9,- 9К и сумматор 10, причем первый интегратор 9, является суммирующим.

Блок 7 определения модуля и знака (фиг.З) содержит инвертор 11, два ключа 12 и 13, компаратор 14 и элемент НЕ 15, Для детектирования и фиксации знака результата компаратор 14 первым входом подключен к входу блока 7, вторым входом - к линии постоянного напряжения, а выходом - к входу элемента НЕ 15, выход которого является знаковым выходом блока 7. Между входом и выходом модуля блока 7 включены параллельно первый ключ 12 и последовательно соединенные инвертор 11 и второй ключ 13 Для управления коммутацией ключей 12 и 13 в зависимости от знака входной величины их управляющие входы подключены к выходам второго компаратора 14 и элемента НЕ 15 соответственно.

В основу работы устройства положен принцип развертывающего преобразования непрерывных, строго монотонных функций у f(x)5 для которых существуют непрерывные обратные функ35

45

55

г

30

40 ч

50 f

ции f (Y)X. Для широтно-кмпульсных развертывающих систем уравнение развертывающего преобразования (уравнение баланса) при замене Y временным параметром t(,-t, где Ки масштабный коэффициент) имеет вид

(Kvt) X(t);

О

x(t) const V (1)

где Т - период дискретизации.

В левой части (1) записан а развертывающая функция, а в правой - функция сравнения.

Рассматриваемый гаиротно-импульс- ный развертывающий функциональный преобразователь позволяет воспроизводить функции многих переменных, представленные в классе непрерывных, строго монотонных, нечетных сложных функций

Y f(),

(2)

для которых существуют обратные функции

f

(Y) if(X),

(3)

30

и Lf(X) представляется одной из следующих форм;

М(Х) ас

a;Xj

(4)

или

q(x)

(5)

я0 + 21 а-х;

В0 + ±-В;Х;

Рассматривая (4) как частный слу

чай (5) (при В0 1, В; 0, i 1, п), (3) с учетом (5) приводится к виду

(Во+ Ј (у)ас i

п

+ гЛа;,-.

;

(6)

5

Аппроксимируя f (Y) в области положительной определенности, т.е. при q (X) Ь 0 степенным полиномом

50 f- (y)-(8ign (y)) -If Cy)

(sign Г (y))-|loij/ /J;

J:

после выражения у временным параметром t

Г (у)

„(sign

7) (sign Г к(у)).Z()J

ign r (y))-il(«i;KbtJ

3

(sign r (y.iv.t ,

а входных переменных X,,...,Х„ - напряжениями Ux , .. ., U/ , получают уравнение баланса преобразователя, записанное с учетом требования неотрицательности развертывающей функции:

и .v

OVU +Z.B;Ux;)-,tJ ,--i „ J-

s-(ao-U ч- Z ;-Ux;);(7)

а; Ј ae/U;

B; Ј-B0/U;

а- Ј а;/Кх, i ТТгГ; В) ЈВ;/К„, i -

Ј sign(B0 + fl B;x,-)j

-f Ul s sign f (y) sign у

h

sign( +Za|ux;),

где Kv Ux;/x; - масштабный коэффициент;

U - постоянное напряжение. В правой части уравнения (7) записано выражение для функции срав- нения, управляемой по знаку. Парамеры i-й (,п) и (п+1)-й входных цепей сумматора 6 задаются весовыми

коэффициентами а- и а соответст- о

венно.

В левой части уравнения (7) записано выражение для развертывающей функции, управляемой по уровню. Весовые коэффициенты B|(,n) и в определяют параметры i-й и (п+1)-й входных цепей первого (суммирующего) интегратора 9, , а (,k)- параметр j-й входной цепи сумматора 10.

Ииротно-импульсный развертываю- щий функциональный преобразователь работает следующим образом.

U

Вык 4

уровень 1 при I1,,, 6( s -1; уровень О при П6Ы(. (t) cO, s -1.

Если принять такую логику кодирования знака, то с выхода компаратора 14 снимается чнак убывающей нечетной функции (i(x)), а с выхода элемента НЕ 15 - знак возрастающей нечетной функции (ср(Ю).

0

5

0

5

0

С появлением тактового импульса на выходе тактового генератора (фигъ. 4а) триггер 5 устанавливается в 1 (фиг. 4е) а одновибратор 2 начинает формирование импульса длительностью Т (фиг.4б), запускающего управляемый генератор 3 развертки переводом его интеграторов 9 в режим интегрирования Напряжение развертки, снимаемое с выхода сумматора 10, изменяется по закону (фиг.4в)

иВЫХ10 Ct) 21 1... (в1и +

О

n i j

1 + .21 B;UX| (t)oi dt l J

+ г в;их. );tj. 1 j

Ux; (t) const V te 0,T, ,n) где Т - период дискретизации, т.е. период импульсов тактового генератора 1.

Штрих-пунктирной линией (фиг.4в) изображена огибающая максимальных за период значений напряжения развертки:п

ивы, ,о™х (t) ( ZB, u,t(t))«

0

ST.

Напряжение, задаваемое по величине функцией сравнения, снимается с выхода первого сумматора 6 (пунктирная линия на фиг.4в),

ивы1е aoU + §Хих, (О. (8)

( t

При воспроизведении знакопеременных функций знак суммы (8) должен бытв зафиксирован на знаковом выходе 8 устройства как знак результата согласно (7), а полярность напряжения U...,, (t) должна совпадать с полярЬЫд Ь. .

ностью напряжения разверни n8b,y,0(t) Детектирование знака s суммы (8) производится компаратором 14 блока 7 (фиг.4г):

Управление функцией сравнения по знаку s выполняется коммутацией ключей 12 и 13: первый ключ 12 замыкается при , второй ключ 13 - при s -1. В последнем случае напряжение ивы„ & инвертируется инвертором

51474693

1 и подается на первый вход компара-1 Форм ора 4 с неизменной положительной поярностью (фиг.4в) .

В момент t, когда напряжение на входах компаратора 4 сравняется, на его выходе появляется импульс (фиг.4д)сбрасывающий триггер 5 (фиг.4е). Длительность t импульса, полученного на сигнальном выходе устройства, являетсй решением балансного уравнения (7), а в сочетании со знаком в, снимаемым со знакового выхода 8 устройства, результатом функционального преобразования, поскольку у

s-K.t.

Цикл работы преобразователя заканчивается сбросом управляемого генератора 3 развертки: по окончании формирования одновибратором 2 импульса длительностью Т0 интеграторы 9, - 9Ь переводятся в. режим сброса. Возникающее при этом повторное срабатывание первого компаратора 4 не приводит к изменению состояния выходов устройства.

Период дискретизации, т.е пери- од тактовых импульсов,определяется суммой

сБр

Т Т0 + t Т0Ь twax

- tc8p. man

Т tSp.

максимальная длительность

интервала преобразования; максимальное время сброса интеграторов 9, - 9 после достижения наибольшего значения напряжения

вых. ло шеях

5

0

ула изобретения

в него введены одновибратор и блок определения модуля и знака, подключенный входом к выходу сумматора, 5 знаковым выходом - к знаковому выходу преобразователя, а выходом модуля - к первому входу компаратора, соединенного вторым входом с выходом управляемого генератора развертки, вход синхронизации которого подключен через одновибратор к выходу тактового генератора,

2,Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что управляемый генератор развертки содержит группу последовательно соединенных интеграторов и сумматор, выход которого является выходом управляемого генератора разйертки, а входы соединены с выходами интеграторов группы, подключенных входами управления сбросом к синхронизирующему входу управляемого генератора развертки, причем сигнальные входы первого интегратора группы являются сигнальными входами управляемого генератора развертки.

0

5

0

5

3,

I и

9г

I

В

ек

Фие.2

О

Фие.З

Фие.1}