УСТРОЙСТВО ДЛЯ АППРОКСИМАЦИИ ФУНКЦИЙ, ЗАДАННЫХ ЦИФРОВЫМ КОДОМ Советский патент 1974 года по МПК G06J3/00 

устройство может быть

Предложенное применено для кусочно-линейной аппроксимации произвольных функций, заданных цифровым равноотстоящих ординат. При этом задание аргумента возможно как в аналоговом, так .и в цифровом виде (налример, последовательностью -импульсов унитарного кода). Результат аппроксимации получается в виде аналогового напряжения.

Известно устройство для аппроксимации функций, заданных цифровым кодом, содержащее регистр, вход которого подключен ко входу кода ординат узлов аппроксимации устройства, а выход соединен со входом первого цифро-аналогового множительного блока и входом второго регистра, выход которого присоединен ко входу второго цифро-аиалогового множительного блока. Выходы обоих цифроаналоговых множительных блоков соединены с выходом устройства. Устройство содержит триггер, генератор пилообразного }йпряжения, блок дифференцирования, линию задержки и цифро-аналоговый преобразователь, вход которого через счетчик присоединен ко входу кода аргумента устройства.

Недостатками известного устройства являются невозможность аппроксимации функций, заданных в аналоговой форме, и малое быстродействие.

Предложенное устройство, с целью расщирения функциональных возможностей и повышения быстродействия, содержит два переключателя, первые входы которых соединены с выходом триггера, вторые - с выходом генератора пилообразного напрял ения, а третьи- с выходом цифро-аналогового преобразоватеЛЯ. Выход первого переключателя соединен с первым входом пер/вого цифро-анало0гового множительного блока, выход второго- с первым входом второго цифро-аналогового множительного блока и входом блока дифференцирования, выход которого соединен со вторым входом второго регистра и через ли5нию задержки со вторым входом первого регистра.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства для аппроксимации функций, заданных цифровым кодом. На фиг. 2 приведены диаграм0мы, поясняющие порядок работы устройства в случае аппроксимации функцни при задании аргумента цифровым кодом; на фиг. 3 - диаграммы, поясняющие порядок работы устройства в случае аппроксимации функции временного аргумента.

Устройство содержит регистры 1, 2, цифроаналоговые множительные блоки 3, 4, цифроаналоговый преобразователь 5 постоянных напряжений, счетчик 6, генератор пилообразно0го напряжения 7, переключатели 5, 9, триггер

10, дифференцирующий блок П « линию задержки 12. Вход 13 является входом кода ординат узлов аппроксимации, а вход 14 - входом унитарного Кода аргумента. На выходе 1/5 аппроксиматора получают ацпроксциированную функцию в виде аналогового напряжеиия.

Регистр 1 предназначен для приема параллельного кода ординат аппроксимируемой функции, передачи в регистр 2 содержащегося в нем кода предыдущего значения аппрокси: 1ируемой функции в моменты поступления последующего кода и управления блоком 5. Вход регистра / соединен с входом }3 устройства, а выход - с соответствующими входами .блока 3 и регистра 2.

Регистр 2 предназначен для приема кодов, поступающих из регистра , и управления блоком 4.

Цифро-алалоговый множительный блок 3 (4) предназначен для умножения синфазного (противофазного) ступенчато-линейного (линейного) напряжения, поступающего с выхода переключателя 3 (9) на код, содержащийся в регистре / (3).

Цифро-аналоговый преобразователь 5 постоянного (опорного) напряжения предназначен для получения синфазного и противофазного ступенчато-линейных напряжений, пропорциональных числу импульсов унитарного кода аргумента, поступающих на вход счетчика 6. Синфаз.ный и противофазный выходы преобразователя 5 соединены с соответствующими входами переключателей 8 и 9, а вход связан с выходом счетчика 6.

Счетчик 6 служит для подсчета числа импульсов унитарного кода аргумента, поступающих на суммирующий вход 14, « управления преобразователем 5.

Счетчик 6 и преобразователь 5 участвуют в работе устройства только при аппроксимации функций, аргумент которых представлен цифровым кодом, в остальных случаях они могут быть отключены.

Генератор пилообразного нанряження 7 предназначен для генерирования синфазного и противофазного линейных (пилообразных) напряжений, пропорциональных изменению времени на рассматриваемом интервале. Синфазный и противофазный выходы генератора соединены сотоветственно со вторыми входами переключателей 5 и 9.

Генератор 7 участвует в работе устройства в слзчаях задания аргумента в аналоговой форме.

Переключатель 8 (9) предназначен для коммутации входа блока 3 (4) либо к синфазному (противофазному) выходу преобразователя 5, либо к синфазному (противофазному) выходу генератора 7 в зависимости от состояния управляющего триггера 10. Управляющие входы обоих переключателей соединены 1вместе и подключены к единичному выходу триггера 10.

Триггер W управляет коммутацией переключателей 8 и 9. Единичный вход триггера 10 связан с входом 16 управляющего сигнала для работы устройства при цифровом задании аргумента, а нулевой - с входом J7 управляющего сигнала для работы устройства в случае задания аргумента в аналоговой форме. Дифференцирующий каскад лредназначен для дифференцирования перепада противофазного ступенчато-линейного (линейного)

напряжения, соответствующего моменту окончания каледого интервала аппроксимации и выработки сигнала окончания интервала аппроксимации. Вход дифференцирующего каскада связан с выходом переключателя 9, а

выход - с установочным входом регистра 2 и выходом линии задержки .

Линия задержки 1/2 служит для задержки сигнала окончания интервала на .время, определяемое длительностью переходных процессов в регистре 2, образующихся при установке последнего в нулевое состояние. Выход линии задерж.ки связан с установочным входом регистра /.

Устройство на произвольном, например

J-M, .интервале изменения аргумента работает следующим образам.

Если аргумент представлен последовательностью импульсов унитарно.го кода (фиг. 2), то в исходном состоянии в регистрах / и 2 содержатся соответственно коды Р (Х;) и Р (), аропорциональные значениям г-й и ()-й узловых ординат аппроксиглируемой фу|п{ции, (/ 1,2, 3,...); триггер 10 установле в единичное состояние, что соответствует установке переключателей 5 и 5 на коммута.цию соответственно синфазного и противофазного выходов преоб разователя 5; в счетчике б установлено нулевое число. При заполнении счетчика 6 импульсами текущего значения аргумента число N в нем изменяется, последовательно приобретая значения Ю, I, 2..., .V,,, где q - разрядность счетчика 6. В соответствии с изменением числа Л .,, на синфазном выходе цифро-аналогового преобразователя 5 вырабатывается возрастающее синфазное ступенчато-линейное напряжение Uc, пропорциональное коду Л.,:, а на противофазном выходе - убывающее противофазное ступенчато-линейное напряжение и,г, пропорциональное N.

Это напряжение через переключатель 8 поступает на аналоговый вход -блока 3 и умножается на код P(Xi), хранящийся в регистре /, в результате чего на выходе блока 5 в

режиме холостого хода имеем выходное напряжение и, определяемое по формуле

и, и.-,и,р(х,),

где А f/i - цена младщего разряда блока 3;

Р - разрядность блоков 3 н 4. Аналогично напряжение /7„ через переключатель 9 поступает на аналоговый вход блока 4 и умножается на код Р (X,--i), хранящийся в регистре 2, в результате чего на выходе блока 4 в режиме холостого хода имеется выходное напряжение /2, определяемое по формуле П - п Л /РСУ- Л (2 пп- и t {yi,ij, где Af72 -цеиа младшего разряда цифро-аналогового .множительного блока 4. В рабочем режиме, т. е. при соедиденных вместе выходах блоков 5 и 4 и при условии равенства их внутренних сопротивлений, выходное напряжение устройства на выходе /5, представляюпдее результат аппроксимации, определяется как полусумма напряжений U и f/2 {Увых -2 - ( (-)После преобразования .П (;(Г,-)-Я (X--i) Лх I Л,,,Р(Х/,)} где АС/оп -тгт постоянный коэффициент. Это выражение есть интерполяционный полином первой степени. Если числу NX О поставить в соответствие значение аргумента для (i-1)-й узловой ордицаты, а числу Nm значение аргумента для i-й узловой ординаты аонроксимируемой функции, то можно сказать, что на t-м участке изменения аргумента имеет место ступенчатолинейная аппроксимация от бвых л; при yV.x 0 до f/вых U: при N,, NmТекущий, t-й, интервал аппроксимации заканчивается в момент переполнения счетчика 6, которое наступает в каждом интервале при занесении в него (N,n+)-TO импульса. Если аргумент представлен на рассматриваемом интервале аппроксимации парафазным линейно из,меняющ,имся (пилообразньш) напряжением (фиг. 3), то в исходном состоянии в регистрах I и 2 содержатся соответственно коды Р (Xl) и Р (Хг), ПрОПОрЦИОнальные значениям /-и и (i-1)-й узловых ординат аппроксимируемой фуикции; триггер 10 установлен в нулевое состояние, что соответствует установке нереключателей 5 и 5, на коммутацию соответственно синфазного и противофазного выходов генератора 7 лнлообразного .напряжения. Счетчик 6 и преобразователь 5 при этом iB работе устройства не участвуют и могут быть отключены. При возрастании синфазного линейно изменяющегося напряжения Ус Um t от нуля до максимального Ucm Uon-T и одновременном убывании противофазного линейно изменяющегося напряжения (Уп оп (-t) от максимального значения Unm Uou Г до нуля, где 0 Г--текущее значение времени, а Г - период, напряжение /с через переключатель 8 поступает на вход блОКа 3 и умножается на код Р (Xi, хранящийся в регистре 1. В результате на выходе блока 5 в режиме холостого хода имеем выходное напряжение t/i, олределяемое по формуле U, U,.U,.P(X:}. Аналогично напряжение Un через переключатель 9 поступает на аналогичный вход блока 4. В режиме холостого хода имеем выходное напрялсение и, Uon(T t) . Щ А и,Р(Х,). В рабочем режиме, т. е. при соединенных выходах блоков 3 и 4 выходное .напрял ение аппроксиматора на выходе 15 определяется как полусумма напряжений / и Uz t/3..(t/, + i/2) , (/) - Р №-i) i + + ТР(Х:-4}}. Это также интерполяционный полином первой степени, а устройство, реализующее этот полином, и в случае аналогового представления аргумента, является аппроксиматором, i-й интервал аппроксимации заканчивается в момент времени t T. Продифференцированный перепад (задний фронт) противофазного пилообразного напряжения /„ с выхода дифференцирующего каскада поступает на установочный вход регистра 2 и устанавливает его в нулевое состояние, а задержанный в линии задержки 12 импульс с выхода дифференцирующего Каскада уста.навливает в нулевое состояние регистр /. iflpii этом осуществляется передача .кода Р (Х/) в регистр 2, а в регистр 1 заносится код Р (Aj+i) следующей (i+l)-ii ординаты. На (t-M)-M интервале и на всех последующих аппроксиматор работает аналогично. Предмет изобретепия Устройство для аппроксимации функций, заданных цифровым кодом, содерлсащее регистр, первый вход которого подключен ко входу Кода ординат у.злов аппроксимации устройства, а выход соединен со вторым входом первого цифро-аналогового множительного блока и первым входом второго регистра, выход которого присоединен ко второму входу второго цифро-аналогового множительного блока; выходы обоих цифро-аналоговых множительных блоков соединены с выходом устройства, триггер, генератор пилообразного напряжения, блок дифференцирования, лннию задержки и |цифро-аналого(вый преобразователь, вход которого через счетчик присоединен ко входу 1кода аргумента устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения быстродействия, оно содержит два нереключателя, первые входы которых соединены с выходом триггера, вторые - выходо.м генератора пилообразного .напряжения и третьи - с выходом цифро-аналогового преобразователя; выход первого переключателя соединен с первым входом первого цифро-аналогового множительного блока; выход второго переключателя соединен с первым входом второго цифро-аналогового множительного блока и входом блока дифференцирования, выход которого соединен со вторым входом второго регистра, и через линию задержки со вторым входом первого регистра.

Риг.З