Цифровой экстраполятор Советский патент 1992 года по МПК G06F15/353 

1

(21)4836664/24 (22) 23.04.90 (46)30.10.92. Бюл. №40

(71)Одесский политехнический институт

(72)А.Г.Кисель, В.С.Ситников, Э.Н.Каримов, А.В.Скалевой л Л.М.Петрова

(56)1. Авторское свидетельство СССР N5 503256, кл. G 06 G 7/30,1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 333571, кл. G 06 G 7/52, 1968.

3 . Авторское свидетельство СССР № 694865, кл. G 06 F 15/20, 1977.

(54) ЦИФРОВОЙ ЭКСТРАПОЛЯТОР (57) Использование: в цифровых системах автоматического управления, в станках с ЧПУ. Цель: повышение точности экстраполяции за счет уменьшения дисперсии выходного сигнала. Сущность изобретения: устройство содержит: 1 регистр (1), 2 сумматора (2.3) преобразователь 4 код-частота, реверсивный счетчик (5), информационный вход (6)f тактовые входы 7,8, выход 9. Поло - жительный эффект: возможность непрерывной обработки сложных профилей деталей на станках с ЧПУ, повышение надежности и износостойкости обрабатывающего инструмента. 1 ил,

(Л

С

vj

vJ ГО 00

о

ел

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых системах автоматического управления, в станках с ЧПУ.

Известен экстраполятор, содержащий аналоговый сдвигающий регистр, интегрирующий усилитель, самобалансирующую мостовую схему (1),

Известен также экстраполятор, содержащий квантователь, блок текущего среднего, вычислительный блок с памятью, блок выработки шага квантования, блок вычисления экстраполируемой функции, блок ошибки, блок определения степени приближающего полинома (2).

Известные устройства имеют сложную техническую реализацию. При высокой частоте входного сигнала применение подобных вычислительных процедур приводит к невысокой точности экстраполяции.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровой экстраполятор, содержащий регистр памяти, вход.которого соединен с информационным входом экстраполятора, а выход подключен к первому входу элемента И, вто рой вход которого соединен с тактовым входомэкстраполятора,выход преобразователя код-частота подключен к первому входу реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с информационным входом экстраполятора, выход реверсивного счетчика является выходом зкстраполятора, а также параллельный сумматор, первый и второй входы которого со- здинены соответственно с выходом элемента И и информационным входом экстраполятора, первый и второй выходы сумматора соединены соответственно с третьим и четвертым входами реверсивного . счетчика, третий выход сумматора подключен к выходу преобразователя, код-частота

(3). ,.

Недостатком известного устройства является скачкообразное изменение выходного код устройства в узловой точке.

Такой скачок обусловлен записью нового кода в реверсивный счетчик, поскольку существует разность между текущим значением счетчика Nn и новым кодом Nn в узловой тонко п.

Скачкообразное изменение выходного кода устройства обуславливает увеличение дисперсии выходного сигнала, что при работе известного устройства, например, в станках с ЧПУ приводит к увеличению шероховатости обрабатываемой поверхности, к повышенному износу обрабатываю- aiero инструмента.

Цель изобретения - повышение точности экстраполяции за счет уменьшения дисперсии выходного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что

в цифровой экстраполятор, содержащий регистр, первый сумматор, преобразователь код-частота, выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика, выход которого является выходом зкстралоля0 тора, информационный вход которого подключен к первому входу первого сумматора, тактовые входы регистра и преобразователя код-частоте подключены соответственно к первому и второму такто5 вым входам экстраполятора, дополнительно введен второй сумматор, выход суммы которого подключен к информационному входу преобразователя код-частота, прямой и инверсный выходы знака второго сумматора

0 соединены соответственно с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора, выход которого подключен к первому входу второго сумма5 тора, информационный вход экстраполято- ра соединен со вторым входом второго сумматора, кроме младшего разряда, со сдвигом влево на один разряд, младший разряд второго входа которого подключен к

0 шине логического нуля.

Структурная схема экстраполятора приведена на чертеже.

Цифровой экстраполятор, содержащий регистр 1, первый 2 и второй 3 сумматоры,

5 преобразователь А код-частота, выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика 5, выход которого является выходом 9 зкстраполятора, информационный вход 6 которого подключен кинформа0 ционному входу регистра 1, вы-ход которого подключен к первому входу первого сумматора 2, тактовые входы регистра 1 и преобразователя код-частота 4 подключены соответственно к первому 7 и второму 8

5 тактовым входам экстраполятора, второй выход суммы сумматора 3 подключен к ин - формационному входу преобразователя код-частота 4, прямой и инверсный выходы знака второго сумматора 3 соединены соот0 ветствекчо с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика 5, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора 1, выход которого подключен к первому входу второго сумматора 3, инфор5 мационный вход экстраполятора соединен со вторым входом второго сумматора 3, кроме младшего разряда, со сдвигом влево на один разряд, младший разряд второго входа которого подключен к шине логического нуля.

Устройство работает следующим образом.

На вход экстраполятора поступает код Nn, который подается на вход регистра памяти 1 и второй вход второго сумматора 3. На выходе регистра 1 после прихода тактового импульса записи сформирован код Nn-i, поступающий на первый вход первого сумматора 2, где он суммируется с выходным кодом устройства Nn и подается на его второй вход. Во втором сумматоре 3 формируется код AS разности удвоенного входного кода Nn и кода сумматора 2:

Д 2Nn - (Nn-1 + Nn).(1)

Код 2Nn образуется в результате поступления кода на входы второго сумматора 3 со сдвигом влево на один разряд, а на младший его разряд подается логический ноль. Преобразователь 4 из кода разности Дп формирует частоту следования импульсов. Выходная частота преобразователя определяется выражением

f 2 k. foAn,(2)

где f0 - тактовая частота по входу 8;

к - разрядность кода.

Частота с выхода преобразователя А подается на счетный вход счетчика 5, управляющие входы которого подключены ко вторым и третьим выходам второго сумматора 3. В зависимости от знака разности ДЈ реверсивный счетчик производит суммирование или вычитание поступающих на счетный вход импульсов.

Принцип работы устройства основан на введении поправки:

А Nn - Nn.(3)

где Nn - новый входной код в узловой точке

п: ,

Nn - текущий выходной код устройства

в узловой точке п.

Для исключения разности выходного кода экстраполятора новое приращение формируется с учетом поправки (3):

Д$ An+An (Nn-Nn-l)+(Nn-Nn )2Nn- (Nn-1+Nn ).

Например, если в прототипе значение An .соответствует выражению An Nn-Nn-i. то на выходе устройства в узловой точке п+1 код будет равен: Nn-и Nn + Ал. В узловой

0

5

0

5

0

5

0

5

0

точке п+1 появится новое значение NnH которое запишется в реверсивный счетчик, т.е. на выходе устройства произойдет скачок, равный: АП-Н Nn+i-Nn+i.

Для устранения такого скачка в выходном коде экстраполятора вводится поправка (3) и формируется приращение An. Тогда в узловой точке п+1 работа устройства продолжается со значением Nn-n , а не как в прототипе со значением Nn+H

+АП.

Таким образом, за счет продолжения экстраполяции из точки Nn с новым приращением АЛ, исключается разрывность выходного кода устройства, что приводит к повышению точности экстраполяции за счет уменьшения дисперсии выходного сигнала. Формула изобретения Цифровой экстраполятор, содержащий регистр, первый сумматор, преобразователь код-частота, выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика, выход которого является выходом экстраполятора, информационный вход которого подключен к информационному входу регистра, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, тактовые входы регистра и преобразователя код-частота подключены соответственно к первому и второму тактовым входам экстраполятора, о- тличающийся тем, что, с целью повышения точности экстраполяции за счет уменьшения дисперсии выходного сигнала, в экстраполятор дополнительно введен второй сумматор, выход суммы которого под- ключен к информационному входу преобразователя код-частота, прямой и инверсный выходы знака второго сумматора соединены соответственно с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, информационный вход экстраполятора соединен с вторым входом второго сумматора, кроме младшего разряда, со сдвигом влево на один разряд, младший разряд второго входа которого подключен к шине логического нуля.