Устройство для решения системы двух уравнений Советский патент 1974 года по МПК G06F17/12 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ СИСТЕМЫ ДВУХ УРАВНЕНИЙ

Изобретение Относится к цифровой вычислительной технике и может быть нспользовано при построешш специализированных, арифметических устройств для обработки результатов измерений.

Иавестн1ьд устройства для решения систэ мы двух уравнений, содержаише счетчик времени измерения, блок управления, вход которого соединен с выходом счетчика вре мени измерения, два блока измерения, нер- вую н вторую схемы И, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого и второго блоков измерения, а первые входы соединены с первым выхо. дом блока управления.

Однако когда средние частоты входных импульс се обоих блоксж измерения имеют функциональную зависимость от обоих измеряемых параметров, трудно получить решение при помощи Известных устройств.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно содержит блсж памяти, первый н второй функциональные преобразователи, счетчик с переменным коэффициентом пересчета и основной счетчик,

|вход котсфого соединен с выходом счетчика с неременным коэффициентом пересчета,вход которого соединен с первыми входами функциональных цреобраз жателей н с выходом третьей схемы И, компаратор, вхо: ды которого соединены с выходами функцио :нальных преобразователей, а выход - с ; первым входом третьей схемы И|1второй вход которой соединен со втсфым выходом блока управления, &.-третий вход соединен со входом счетчика времени, третий выход блока управления через четвертую и пятую рхемы И соединен со вторыми входами 4 нкцнонаЛьных преобразователей, вторые оды че-гаертой и пятой схем И соеди неиы с выходами и второго блокощ измерения соответственно, второй выход первого блока измерения через схему ИЛИ соединен со входом блока памяти, выход которого соединен с третьим входом ,первого функционального преобразсяаателя, второй выход котсфого соединен со вторым входом схемы ИЛИ.

Такое выполнение позволяет путем сов1иещения функции нелинейного измерения средней частоты с определением необходимого участка, аппроксимадии упростить ре шение системы двух;Храэнений;5 и повысить надежность устройства. При применении радиоиаотопных толщин номеров, используюших дискретные методы обработки результатов, для измерения дву слойных покрытий, требуется получить два измеряемых параметра из изменяющихся двух импульсных потоков, средние часто:ты которых подчиняются следующим зависимостям от измеряемых параметров. frf,,U,V) 20.., t е частоты. При этом имеется возможность привес ; систему уравнений с следующему виду ,,CY) (iaHa) Целью предлагаемого устройства является рещение системы уравнений такого в да на базе число-импульсной техники. В упомянутом конкретном случае измерения двухслойных покрытий эти уравнения приобретают следующий вид: --5-inU-t, X -Q-tn t 3 Поставленная цель достигается путем совмещения функции нелинейного измерителя средней частоты и вычислительного устройства, так как одновременно с нелинейным измерением средней частоты опре деляется необходимый участок аппроксима ции для вычислительного устройства. Из приведенных уравнений видно, что при раз ных значениях входной частоты f в плоск сти X, у параметр х может быть выражен от параметра у семейством кривых которые по оси х сдвинуты на расстояние, которое зависит только от величины входной частоты f . Это дает возможност значительно упростить вы,числительное устройство, так как определение необходимого участка аппроксимадии и дальнейшее (Совместное решение обоих уравнений х. как , .Px.y J33HL яостряннрм„ .адаче-Нии может осуществляться по той -жекрй:вой, по которой определялся участок аппро ксимации. , . Via чертеже приведена структурная схема предлагае 1 ого устройства. Оно содержит счетчик 1 времени изме рения, блок 2 управления,- (который в частном случае может состоять из одного триггера), схемы И 3 и 4, функциональные преобразователи 5, 6 и два блока из мерения 7 и 8, каждый из которых состо иг из цифрового нелинейного измерителя средней частоты известной конструкции, содержащего счетчик импульсов с переменным коэффициентом пересчета 9, основной счетчик импульсов Ю, триггер управления 11, схему И 12, блок памяти 13 и схе..-.. -- , му И 14. В зависимости от рещаемого ;; уравнения схема цифрового нелинейного измерителя средней частоты,-импульсов может состоять только из счетчика импульсов с переменным коэффициентом пересчета 9, основного счетчика импульсов 10 и, устройства памяти 13, или усложнена путем введения дополнительных блоков. Если точки перегиба не могут быть расположены через одинаковое количество импульсов, поданных на основной счетчик импульсов 10, тр для получения результатов измерения раздельно для каждого измеряемого параметра устройство может содержать дополнительные блоки памяти 15, подключенные параллельно блокам памяти 13 таким образом, что в зависимости от состояния ,блока управления 2, коэффициент пересчета счетчиков импульсов с переменным коэффициентом пересчета 9 определяется оснбв, ым блоком памяти 13 или дополнительным 15, Вместо дополнительного.блока памяти iS блок памяти 13 может от блока управления 2 устанавливатьсяв нужное положение определяющее необходимый коэффициент предварительного пересчета счетчика, ;9. Предлагаемое устройство также содержит цифровой компаратор 16, подключенный к основным счетчикам импульсов Ю обоих цифровых нелинейных измерителей средней частоты 7 и 8, выход которого через схему И 17, второй вход которой соединен с блоками управления 2, и третий вход с одним из входов всего устройства, а выход через схемы ИЛИ б и 6 соединен со входами цифровых нелинейных блоков измерения средней частоты 7 и 8, и через дополнительный предварительный счету ,чик импульсов с переменным коэффициентом пересчета 18 соединен с дополнительным основным счетчиком импульсов 19. -5 Выход схемы И 17 соединен со вхо.дами первого и второго функциональных преобразователей 5, 6, содержащих счетчики с переменным коэффициентом пересчета 2О и 21 и основные счетчики импульсов 22 и 23, в которые в конце цикла измерения при помощи схем И 24, И 25 переписывается результат из основных счетчиков импульсов 1О обоих блсжов цифрового нелинейного измерения средней частоты 7 и 8. Входы цифрового компаратор 16 подключены к выходам основных счетчиков 22, 23 функциональных преобразователей 5, 6. К входу блока памяти 15 через схему%ЛИ/26 подключен выход основного счетчика импульсов 22. Предлагаемое устройство работает следу ющим образом. В исходном состоянии перед началом цикла измерения основной счет чик импульсов 10 первого блока измерения средней частоты 7 устанавливается в состояниегде К - начальный коэффициент пересчета счетчика импульсов с переменным коэффициентом пересчета 9, а D - емкость основного счетчика импульсов 10. Все остальное устройство устанавливает ся в нулевое состояние. На вход / подаются импульсы, задающие время измерения (например, с кварцевого генератора). На входы f-i и о подаются измеряемые им- пульсные потоки,;В началу цикла измерения входные импульсы в первом канале через схему И 3, подаются на счетчик 9 импульсов с переменным коэффициентом перес.чета, где импульсы делятся на начальный коэффициент пересчета и подаются на основной счетчик импульсов Ю, где произво дится вычитание фонового значения средней частоты f 1 (-) Носле этого основной счетчик импульсов 1О первого блока измерения средней частоты 7 окажется в нулевом со стоянии и перебросит триггер управления il, который откроет схемы И 12 и 14 и лерез блок памяти 13 изменит коэффици- nepectjiefa счетчика 9 импульсе нТ соответствующий первой аппроксимирующей прямой. Когда в триггерах основного счеТ чика импульссе 10 будет записано число, соответствующее первой точке пересчета аппроксимирующих прямых, произойдет изменение состояния блока памяти 13, и следовательно, коэффициента пересчета счетчика 9 импульсов с переменным коэф- фициентом пересчета и т. д. Таким образом осуществляется линейно-кусочная аппроксимация функции ,-,о,х) X ), если при увелиX О (X мин чении значения X функция у увеличивается или при X -X если при увеличеНИИ X функция у уменьщается. Блок измерения средней частоты 7 работает, как описано, если функциональная вавис имость уравнения 1 является моно-. ° растущей, ч .. Если и функциональная зависимость уравнения 2 является монотонно растущей, тогда и второй блок измерения средней частоты 8 должен быть выполнен аналогично первому и работать, как описано выше. Рассмотрим работу второго блока измерения средней частоты в случае, если вторая функциональная зависимость является монотонно падающей. Входные импульсы второго блока измерения черюз схему И 4 подаются на счетчик 9 импульсов с переменным коэффициентом пересчета, коэффициент пересчета которого должен быть выбран таким образом, чтобы после подсчитывания коли ч;ёствй входных импульсов, соответствующих максимальному значению диапазона изменения у в основном счетчике импульсов записано число, равное (iy основного счетчика импульсов 1О минус максимальнее значение параметра у минус единица. Далее через выбранные участки пересчета аппроксимирующих прямых происходит изменение состояния блока памяти 13 и изменение коэффициента пересчета счетчика 9 импульсов с переменным коэффициентом пересчета, при этом результат получается в обратном коде, т. е. во время счета значение функции У уменьщаетсяа Во втором цифровом нелинейном измеритгеле средней частоты происходит лннейио-кусочная аппроксимация функции V. i При Л О ( X если при увели чении значения функция у уменьшается или при X X , если при увеличении зна макс : чения X функция увеличивается. Одновременно через схему И 14 чере выбранные интервалы изменяется состояние дополнительного блока памяти 15, в котором происходит запоминание участков аппроксимации функции при м..нимальном значении входной частоты как функции от параметра у , который во время измерительного цикла записывается в основном счетам чике импульссю Ю. После окончания времени измерения блок управления 2 закрывает схемы И 3 и 4 в прекращает пода«у входных импульсе о кгаочаёт блсж памяти 15 к счетчику импульсов с переменным коэффициентом пересчета 9 и открывает схему И 17. Импульсы б6 входа че рез схему И 17 подаются на входы обоих функциональных преобразователей 5, 0 и через счетчик импульсов с переменным коэффициентом пересчета 18 подается на основной счетчик импульсов 19. После окончания цикла измерения в заП рания схем И 3 и 4. через схемы И 24 и 25 производится перепись результа-ч тов в основные счетчики импульсов 22 и 23. При этом по цепи сброса устанавли- вается исходное состодниё первого и второго блоков измерения средней частоты 7 и 8, после чего начинается .следующий цик ;измерения, одновременно с которым проис ходит дальнейшее решение уравнений при помощи цифровы с функциональных преобра- зсжателей 5, 6. Аппроксимация функций происходит до тех пор, пока в основных счетчиках импульсов 22, 23 не будут получены одинаковые значения величины у (с учетом, что результат во втором канале записьшается В обратнсни коде), тогда срабатывает цифровой компаратор 16, закрывает схему И 17 и останавливает устройство. В оснрв- счетчиках импульсов 22 и 23 будет Гзаписан результат измерения , а в осно :ном счетчике 19 - результат измерения П/ раметра. Из вышеизложенного видно, что в данном цифрсжом вычислительном устройстве достигнуто совмещение функций цифрового нелинейного измерителя средней частоты и вычислительного устройства, так как во время цикла измерения происходит определение значения V при X О (X X -. .-. --;. -г .-.,.-.-.макп 3 т. а, решается система двух уравнений в плоскости 1,у и одновременное параллельное переключение дополнительных уст ройств памяти на нужный участок аппроксимации для дальнейшего решения системы уравнений в плоскос-ш X, jf , чем достигнуто значительное упрощение схемы вычислительного устройства в целом. Предмет:изобре те кия Устройство для решения системы двух уравнений, содержащее счетчик времени измерения, блок управления, вход которого соединен с въссодрм счетчика времени измерения, два блока измерения, первую и вторую схемы И, выходы которых соединены соответственно первыми входами первого и второго), |бл(жоа измерения, первые входы соединены с первым выходом блока управления, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью увеличения функ- ционада ных возможностей и повышения надежности оно содержит памяти, первый и второйфункциональные преобразо- ватели, счетчик с переменным коэффициентом. пересчета и основной счетчик, вход которого соединен с выходом счетчика с переменным коэффициентом пересчета, вход которого соединен первыми входами функциональных преобразователей не выходом третьей схемы компаратор, входы которрго соединены с выходами функциональных преобрйзоьателей, а выход - с первым входом третьей схемы И , второй вход которой соединен со вторым выходом блока управления, а третий вход соединен со входом счетчика времени, третий выход блока управления через четвертую и пятую схемы И соединен со вторыми входами функцион)зльных преобразователей, вторые входы четвертой и пятой схем И соединены с выходами первого и второго блок№ измерения соответственно, второй выход первого блока измерения через схему ИЛИ соединен со входом блока памяти, выход которого соединен с третьим входом функционального преобразователя, второй выход которого соединен со вторым входе схемы ИЛИ.