Генератор числовых функций Советский патент 1976 года по МПК G06F17/10 G06F1/02 

вению Накапл.ивающейся погрешности, величипа которой завиаит от перемениых х и у. Другим недостатком устройства является ограниченность функциональных возможностей, так как оно не обеспечивает отработки функциональных зависимостей в цовернутой ;и смещенной системе координат.

Цель изобретения - новышение точности работы ,:i расширение :класса решаемых задач нрМ выработке дискретных сигналов у:1раБле:иия исполннтельнымИ oprajiaaiH.

Это достигается тем, что в нредложе1гном устройстве третья входная шииа через третий и четвертый элементы «И подключена к входам первого и второго блоков сложения соответств&нно, выходы первого и второго блоков сложен ия через пятый и шестой элемент «И - к входам третьего и четвертого блоков сложения соответственно, выход первого блока сложения через седьмой элемепт «И - к вхсау четвертого блока сложения, а выход второго блОКа сл:оже1гия через восьмой элемент «И - к входу третьего блока сложен1ия. Четвертая и пятая шины через девятый и десятый элемент «И соедииепы с входами третьего и четвертого блоков сложения соответствгино, шестая входная шнна через одиннадцатый и двенадцатый элемент «И - с входами третьего и четвертого блоков сложеиия, седьмая, восьмая, девятая н десятая зходиые шины - с входам,и регистров первого, второго, третьего И четвертого блоков сложения соответственно, другие входы элементов «И - с соответствуюшими выходами блока управлена1Я.

На фиг. 1 представлена блок-схема генератора числовых функций; па фиг. 2 приведен пример воспроизведенного с помощью предложенного уСтройств1а смещенного и повернутого эллипса.

Генератор числовых функций содерж1ит четыре блока 1 сложения, каждый из которых состоит из сумматора 2 и регистра 3, блок 4 управления, элементы «И 5, шины 6-9 управления, шины .10--13 ввода исходных данных, шины 14-17 вывода на исполнительный орган дискретных сигналов, входные шины 18-23.

К входам первого блока 1 сложепия подключены входные шины 18 и 20 через элементы «И 5 и щина 10 ввода исходных данных, к входам второго блока Сложения - входные шины 19 и 20 через элементы «И 5 и шнна 11 ввода исходных да,нных.

К входам третьего блока сложения подсоединены входные шины 21 и 23, а также выходные шины иервого и второго блоков сложения через элементы «И 5 и шина 12 ввода Исходиых данных, к входам четвертого блока сложения - входные Ш1И:Ны 22 и 23, а также выходные шины первого и второго блоков сложения и шина 13 В:вода исходных данных. Выходы знаковых разрядов регистров 3 всех блоков сложения соединены с -соответствуюндими входам1И блока 4 управлепия, вторые входы

элементов соответствующими выхода:,i;i блока управления.

Первый блок сложения служит для Вычисления -ц хранения нри1раш.еиий чисел но перВОЙ координате (х), второй блок сложения - для вычисления и хране 1ия Приращений чисел по второй коорднНате (у), третий блок сложепия - для выч-и-гления и хранення значений оценочной функции 6j,- в точке с координатами х,- + 0,5/г, r/j + /z(, г/, //г; i 0, 1, . . . , т; , 1,. . . , л, h - шаг квантования координатной сетки). Четвертый блок сложеи ия предусмотрен для вычисления и хранения значений оценочной функции 6,-j в точке с координатами л:,- + /г; yj + Q,bh.

Сумматор 2 предназначен для поразрядного последовательного сложения чисел, поступающих на его входы младшими разрядами вперед, а регистр 3-для хранения и сдвига

результата вычислений, получаемых с помощью сумматора, aipii этом регистр имеет кольцевую обр1а:;ную связь через сумматор.

Блок 4 служит для управления работой генератора числовых . Выработка дискретных сигналов этим блоком осуществляется в зависимости от зиачения знаковых разрядов оценочных функций, находящихся в регистрах 3 третьего и четвертого блока / сложения, и от знаков лриращений чисел по координатам, хранящихся в регистрах первого и второго блоков сложения.

Процесс выработки дискретных сигналов на входных шинах в предложенном устройстве основан на анализе знаков экстраполироваииых значений функции в двух дискретных точках с координатами л:,- + 0,5/г; y-. + h i yj + Q,5h (в дальнейшем ) при : ахожденИи исполнительного органа в точке с координатами Xi, Уг. Правило выра ботки дискретных сигналов при обработке функциональной зависимости из квадрантов следуюHi e.

Если значение ,5; г/;-|-1(У,, , j-f0,,, то вырабатывается сигнал 1на выполиение элеме цтариого шага но координате у.

Если б,, , то вырабатьгваются два сигнала на одновременное выиолнение элементарного ш:ага по обоим координатам.

Если 6ij О, б,, то вырабатывается сигнал на выполнение элементарного шага но координате х.

Для определения значений начальных данных, вводимых в устройство, осушествляется

переход от исходного уравнення кривой к

уравнению воспроизводящей функции путем

подстаНовки

А-„ :--л,--ьО,5; y,, b-i-l,(1)

-v,r- -V,-+ 1; У„- --уу- -0,5(2)

в ураВнение F(x,y)0.

Значения оценочной фунвдции в экстрапо65 лированных точках для любой кривой второго порядка в предложенном устройстве вычисляются согласпо следующим выражениям Ц,±В(Щ,с.; i oL2J ;.oL f+ B(i + 0,5) A-i . , B-l -|-So 8,;; 2 4 / -bJXS) 2 л.ч2 + S(i+0,5) , C-/ 2 B-i , ,„ . , C-O -- b;y, где бо 0,125Л + 0,25(/) + В) +0.5(C+ + f), ,125С + 0,25(В + )+0,5(Л+ + /). Здесь коэффициенты соответствуют уравнениюАк + Вку + Су + Ок-гЕу- -Р. Подготовку начальных дачшых для воспроизведения отрезка .кривой (х ,,у-, х , у ,;) можно вынол1нять на нредложенпом устройстве, для чего выражения (1) .и (2) -нужно ноложить л;,,0, г/„ 0, т. е. начать отработку конвой при условии г 0, / 0. Когда выполнится условно ., у ,, п,,, в устройстве будут находиться исходные данные, вычисленные для точкн с коордннатами .г ,,, )„. З начения бо и получены при , / 0. Заканчивается процесс отработки отрезка кривой по достижении условия А ,; -т,;, у ,; «,{. Здесь /п,,, . , /,,( - координаты граничиых точек отрезка .кривой. Предложенное устройство работает следующим образом. Перед ашчалом воснроизведения функциональной зависимости в регистры 3 всех блоков / сложения синхронно во времени поступают зпаче.№ия чисел начальных данных для точек д:„ :; г„; . При этом в регистр первого блока сложения но шине 10 1вводится значение Лх,.,-ьО,)-ЬВ(г/,;-Ь0,5), в регистр второго блока сложения но шине 11 - зиачеине Сг/„-ьО, (,5). В регистр третьего блока сложения ио шине 12 подается значение 0,,-г-0,5)(;:,. +0,5) (у„ +1,0) + + С(/у , + 1,0) D{x,, +0,5) +(;/,+0,5)2 + регнстр четвертого блока сложения но шине 13 виОДп :;сл. данных вводится значение 0.(.г,, .i)(.,, +1) . (у +о,5)+С(г/„ + -1 0,5)2 + D(,r, +)+Е(у„ +0,5)+ЛВвод этих чисел в регистры 3 нроисходит еледующ гм образом. По первому такту все регистры устанавливаются в нулевое состояние. По второму такту младшие разряды вводимых по шинам 10- 13 чисел записываются в знаковые разряды регистров. Затем осуш,ествляется сдвиг содержимого всех регистров на один разряд вправо и в освободившиеся знаковые разряды регистров по следующему второму такту записываются вторые (соседиие с младшими) разряды ВВОДИМЫХ чисел. После выполнения k сдвигов вводимые числа начальных дагшых аходятся в соответствуюших регистрах, причем знаковые разряды, чисел - в зпа-ковых разрядах регистров. Вводом ис.ходиых дашых и работой устройства управляет блох /. После ввода начальных да,чых во все регистры иачинается иервый цикл работы v.TpoiicTBa. Каждый цикл работы состоит из дзух полуциклэз. В зависи. от значений знаковых разрядов всех регистров блок управления вырабатывает од1П10ч;1ые :м1иульсы ui входных нинах /.-17 и пачки имиульсов, поступающие на ш;п(Ь 6-9. При зтом в первом полуцикле пачки н.миульсов подаются на nniiu-л 5 и 7, а во втором полун.И:Кле - иа шины 8 л 9. Блок 4 по Н1ииам 6 и 7 уиравляет работой первого и второго блоков сложения, а ио шинам 8 н 9-работой третьего и четвертого блоков слэжеиия. Одиночные имиульсы на шииах вырабатываются в начале каждого цикла работы устройства. Работают иервый и второй блоки сложения в каждом нервом полуцикле следующим образо.м. По перво.му такту первого полуц гкла происходит сдвнг содержимого регис- ров этих блоков сложения на один разряд вправо, при это.м освобождаются знаковые разряды регистров. По второму такту младшие разряды чисел поступают иа входы каждого сумматора, при это.м с выходов регистров числа подаются на вход сумматора всегда, а числа, поступающие через элемеиты «П 5, - только при наличии рр.зрешаю-щпх и.миульсов на ипиах 6 и 7. Результаты сложе;;ия мл дп;1;х р; зрядов чисел по этому же такту записываются в знаковые разр.чды рег ;стров. Таким образом, сложение младшнх разрядов чисел, поступающих на ВХОДУ; первых и вторых блоков сложения, и запись результата в регистры в- иолняются за два такта работы устройства. За врс.мя действия слелующей пары тактов происходит ,ва слвнг содепжимого регистров иа один разряд вправо, при этом знаковые разряды каждого ретг.стра освобо.ждаются. Зате;м вторые разряды (соседние с младшими) ипсел поступают иа входы первого и второго блоког сложения, ir результаты их сложения записываются в сос ТБетствуюЩ;1е регистры и т. д. В тече;1;;с первого полуцикла работы чмсла, хранп.мые в регистрах, постоянно сдв:гаются вправо, а па их место заносятся числа, представляющие собой результат сложения, выполненного сумматором. В случае, когда по шииа.м 5 и 7 ие ностуиают разрешающие сигналы со схемы управления, числа, хранимые в регистрах, циркулируют через су.ммато;ты. Первый и второй блоки сложения в этом случае работают в режиме дииамической памяти, и на их выходах поочередпо появляются, иачиная с младшего, все разряды чисел, хранимых в регистрах. Первый полуци кл работы заканчивается после выиолнения k .пар тактов работы блока управления.

Работа третьего и четвертого блоков сложения ,Б каждом втором гюлуцикле осуществляется следующим образо.ч.

По первочму такту второго полуцпкла содержимое знаковых разрядов всех регистров поступает ,на вход блока управления.

В завпсишости от значения этих разрядов блок управления вырабатывает пачки импульсов иа Щ:Инах 8 л 9. По этому же такту Пропсходпт сдвиг содержимого всех регистров иа один разряд вправо, при этом освобождаются знаковые разряды этих регистров. По второму такту второго полуцикла младщие разряды чисел, в том числе и с первого и второго блоков сложения, постунают па входы третьего и четвертого блоков сложения через элементы «И 5. В это же -время по 8 и (или) 9 подаются разрешаюи-,ие сигналы, которые управляют прохождением разрядов чисел в третий 1И четвертый блок сложения. Результаты сложения младщих разрядов чисел, поступающих па входы сумматоров третьего и четвертого блоков сложения, записываются в знаковые разряды регистров. Дальше работа третьего и четвертого блоков сложения выполняется так же, как и работа первого и второго блоков сложения в пер)Вом полуцикле. Второй полуцикл работы устройства заканчивается после выполнения следующих k нар такто з работы блока управления.

Каждый цикл работы устройства начинается с выработки одиночных импульсов на выходных шинах в зависимости от зпачени знаковых разрядов регистров. Количество циклов работы устройства равно количеству элементарных шагов, необходимых для воспролзведепия отрез,ка кривой исполнительным органом, и может задаваться с помощью начальных данных.

Пример отработки с помощью предложепного устройства повернутого и смещенного эллнпса, описываемого уравнением

0,05x2-0,06л-г/ + о,05г/2-0,38 + 0,1 г/- 1,15,

как наиболее сложной кривой, описываемой уравнением второго порядка, прнведг; на фиг. 2.

Предложенное устройство обеспечивает «идеальное наилучшее прц.ближение ломаной кривой к непрерывной кривой, прн этом в отлшчпе от прототипа отсутствуют накаплизаюш.иеся ош:ибки в завнснмостл от значения координат воспроизведенного отрезка кр1П5ой. Оно др.ет возможность зоспроизвгдення ;по5ой крИЗои второго порядка, в том числе в позер«утой 1 смсодепной системе координат.

При 1вы1полнении .комбипированяых шагов

вычисления значений оценочной функции в

двух точках выполняются одновременно, что

в два раза увеличивает быстродействие

устройства по сравнению с аналогом.

В предложенном устройстве, в отличие от

прототипа нет необходи.мости в средствах для

выбора меньшего из чисел и для хранения содержпмого первого и второго блоков сложения.

Фор м у л а изобретения

Генератор числовых функций, содержащий

блок управления, блоки сложен ия, каждый из которых состоит из сумматора, входы которого соедииены с входными щииами блока сложения, а выход нодключен к входу регистра, выход которого соединен с соответствующим

входом сумматора и выходной щ.иной блока сложения, элементы «П, причем первая входная шина через первый элемент «П подключена к входу первого блока сложения, вторая входная шина через второй элемент «И соединена с входом второго блока сложения, выходы знаковых разрядов регистров блоков сложения соединены с соответствующими входами .блока управления, выходы которого подключены к другим входам первого и второго

элементов «И, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности работы и расширения класса решаемых задач, в нем третья входная шина через третий и четвертый элемеиты «И подключена к входам первого и

второго блоков сложения соответственно, зыходы первого и второго блоков сложення соединены через нятый и шестой элемент «И с входами третьего и четвертого блоков сложения соответственно, выход первого блока сложения через седьхмой элемент «И подключен к входу четвертого блока сложения, а выход второго блока сложения через восьмой элемент «И соединен с входом третьего блока сложе.ния, четвертая и пятая щл-шы через девятый и десятый элемент «И подключены к входам третьего и четвертого блоков сложения соответственно, шестая входная шина через одиннадцатый и двенадцатый элементы «И соединена с входами третьего и четвертого

блоков сложения, седьмая, восьмая, девятая и десятая входные щипы соединенны с входами регистров первого, второго, третьего п четвертого блоков сложеиия соответствен.но, другие входы элементов «И соединены с соответствующнми выходами блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Патент США Лз 3352835, кл. 235-150.2.2, 1972.

2.Патент США ЛГо 3763363, кл 235-150.22, 1973.

Фиг. 1.