Детерминированно-вероятностный цифровой интегратор Советский патент 1978 года по МПК G06F7/58 G06F7/64 G06F7/70 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для создания детерминированно-вероятностных цифровых интегрирующих машин и структур, для цифрового моделирования и управления.

Известен 1 цифровой интегратор, построенный на основе принципа детерминированно-вероятностного представления и переработки информации, в котором основная часть сигнала, представленная в детерминированной форме, интегрируется по формуле прямоугольников, а меньшая по величине, уточняющая часть этого сигнала, представленная в вероятностной форме интегрируется методом статистических испытаний. Интегратор содержит последовательно соединенные блоки формирования квантованного значения подынтегральной функции, блоки формирования детерминированного приращения интеграла и блоки формирования полного приращения интеграла.

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является цифровой интегратор 2, содержащий последовательно соединенные блок формирования квантованной функции, блок формирования первого детерминированного приращения интеграла и блок формирования нолного детерминированного приращения интеграла, выход которого является соответствуюющнм выходом интегратора, при этом вход блока формирования квантованной функции подключен ко входу полного детерминированного приращения интеграла интегратора, второй вход блока формирования первого детерминированного приращения интеграла подключен ко входу независимой переменной интегратора, а выход блока формирования полного приращения интеграла подключен к выходу полного детерминированного приращения. Однако для решения ряда задач моделирования и управления в реальном и опережающем масштабах времени, быстродействие и точность таких интеграторов оказываются недостаточными.

Целью предполагаемого изобретения является повышение точмост интегрирования.

Поставленная цель достигается тем, что в детерминирова НПО-вероятностный цифровой интегратор введены блок формирования первых вероятностных прпращенпй интеграла, бло1С формировашгя второго детерминированного прлраще1Г11я интеграла, блок формирования третьего дегерминнрозанного приращения 1П1теграл2, блок формирования вторых вероятностных приращений интеграла, блок формирования третьих вероятностных приращений интеграла, блок формирования вероятностной коррекции 1 нтеграла, нричем первые

3

входы блока формирования первых вероятноCTiibiX ирнращеиин интеграла, блоков формирования первого, второго и третьего детермиiiiipOBaiiiibix прпраплсмшй интеграла, блоков ;j)op viijpoiuuiiiH второго и третьего вероятностных ;ipnpajji,LM;iiii lurre: )a.ia j: б.лок (|)ормировапия вероятностной коррекции шггеграла нодключены ко входу «незавиенлюй неременной HHTCipaTOpa, выход блока формнровання первых вероятностных нриращеннй интеграла является соответствующим выходом интегратора, а второй вход - соединен с выходом блока формирования квантованной функднн и с другим входом блока формирования первого детерминированного нриращелпя интеграла, выход которого является соответствующим выходом интегратора н соединен с первым входом блока формирования полило дете)мппировапного нриращения интеграла, второй вход KOTopoio нодключен к выходу блока форлшровапия второго детермп 1ируоваппого нрпращеппя пптеграла, вход которого нодключен ко влоду «г ервого детермпниpoBannoio прпрап;сппя инте1-рала пптегратора, третий 1;ход блока формпроваппя полного дегерМ1ПП11)о;-;а ию:-о ирнращепия пнтеграла соедппен с выходом блока формирования вероятностной коррекции интеграла,второй вход которого подк;1ючен ко входу «третьих вероЯ1нос1Пых ириращепий ппчхтрала пптеграто)а, четвертый вход блока формирования иолП01О детерминированного ирпрагцепия интеграла соединен с выходом блока формирования третьего детерминированного нрираи1,ения ингег-рала, г.ход которого соединен со входом «вто)ого детерминпропаниого приращения литегргича интегратора, второй вход блока формнрО1 ан :я вторых вероятностных ириращений инте1рала соедппен со входом «первых вероятностных нрнращеппй ппте рала интегратора, а третн вход -- со входом «вторых вероятностных приращений пгггеграла njrrerpaToра и со вторым Bxo;i,OM блока формирования третьих вероятноетных приращений интегра;ia, выход котор01 о подключен к выходу «третьих вероятностных нрирап ений пптеграла интегратора.

Ма чертеже изображена блок-схема нредлааемого детерминир01 аино-вероятпостпого иигегратора.

Она состоит из блока 1 (формироваиия кваптоваииого зпачеппя подынтегральной функцпп) блок формирования кваптоваииой (jjyHKruiH, блока 2 формирования первого детермиинрова1. ирпращепня ьнтеграла (блок ие)вого детерминированного приращення), блока 3 формирования но,1иого детерMHHHjiOBai-iJioro прираи,ения нитеграла (блок олно1о ириран1, пптег)ала), входа интегратора 4 (вход полного дстерминироваииого приран1епия интеграла), входа интегратора 5 (вход незав ;симой переменной), выхода нптегратора 6 (выход полпого детерминированного нриращения), блока 7 формпровання первых ве1)оятноетных нриращеннй интеграла (блок

первых вероятностных прпращений пптеграла), выхода питегратора 8 (выход первых вероятностных прнращеннй), выхода пнтегратора 9 (выход первого детермииирозапиого нриращеипя), блока 10 формирования второго детерм11ииро аиного приращепня иитеграла (блок irropoiO дете)мини)ованного ирп)ап1,епия и ггеграла), входа нпчегратора 11 (вход первого детерминированного прпращеиня иитеграла), выхода интегратора 12 (выход втоpoiO детерминнрованного нриращення), блока 13 формирования трет1)его дегермиппроваиного нрирапч,сния глггеграла (блок третьего детермпипрованного нриращения иитеграла),

входа интегратора 14 (зход второго детерминированного нриращеиия интеграла), блока 15 формироваиия вторых вероятностных ириращеннй интеграла (блок вчорых вероятностных нриращеннй интеграла), входа интегратора 16

(вход первых вероятностных приращений), 5хода iHJTerparopa 17 (вход вторых вероятпоетпых ирпращепий), выхода иптегратора 18 (выход вторых вероя1 постных нрпращений), блока 19 формироваиия третьих вероятностпых приращений иптеграла (блок третьих вероятностных ирпращенгч интеграла), выхода интегратора 20 (выход третьих всроятиост1 ых приращений), блока 21 формироваипя вероятностной коррекции интеграла (блок вероятностной коррекцнп иптегра;1а), входа nirrerpaтора 22 (вход третьих вероятностных приращений нитеграла).

Блок формирования квантованной функции I, блок нервого детермпинроваипого ирираП1,еиия ипте1рала 2 и блок полпого нриращепия н ггеграла 3 еоедииеиы последовательно. Вход блока кваьтоваииой функции 1 нодключен ко входу иолно1о детермпппроваииого нриращення 4, второй вход блока нервого детерминироваиного нриращения интеграла 2 подключей ко входу езавпсимой иеременной 5, а выход блока iio.Tiioro приращепия интеграла 3 подключен к выходу полного детермнипрованного прирап1, 6. Один вход блока первых

вероятностных Г1ряраще ни 1 И1ггеграла 7 иодключен ко входу иезавпеимой переменной 5, а другой вход подключен к выходу блока квантованной функцнн 1, а выход иодключен к выходу первых вероят 1остных нриращений 8.

Выход блока иервого детерминированного нрнращеиия интеграла 2 нодключен также к выходу нервого детермин фованного ириращения 9. Одни вход блока второго детермпнировапиого нрирагцения интеграла 10 нодключей ко входу независимой иеремеиной 5, другой вход подключен ко входу первого детермппнрова1П10го прпращепия 11, а выход подк.почен ко второму входу блока полпого детерм1И1нрО а11по о приращепия 3 и

к выходу второго детермипироваипого прирангеппя 12. ()д1П1 вход блока третьего детермииироваиного ириран1еиня иптеграла 13 нодключеп ко входу второго детерминированного нриращеиия 14, другой вход подключен ко входу незавпепмой переменной 5, а выход подключей к третьему ихолу блоса полного прнращенпя интеграла 3. Один вход блока вторых вероятноетных нрпрашении интеграла IS подключен ко входу иезавнснмон переменной 5, второй вход иодклгочен ко входу нервых вероятноетных нрнращеннн 16, третий вход нодклгочен ко входу вторых вероятноетных приращеннн 17, а выход подключен к выходу вторых вероятноетных прнращенин 18. Первый вход блока третьих вероятностных приращений интеграла 19 подключен ко входу вторых вероятноетных нрирашепнй 17, второй вход подключен ко входу незавиепмой переменной 5, а выход подключен к выходу третьих вероятноетных прнращений 20. Первый вход блока вероятностной коррекции интеграла 21 подключен ко входу незавиеимой переменной 5, второй вход подключен ко входу третьих вероятноетных приращений 22, а выход подключен к четвертому входу блока полного детермнннрованпого приращения интеграла 3.

По входу полного детерминированного приращення 4 на вход блока квантованной функции 1 поступает приращение подынтегральной функции УУ(Х;). В блоке 1 оно суммируется с предыдущим значением подынтегральной функции Y(Xi-i), хранящимся в регистре блока, в результате чего образуетея величина подынтегральной функции в i-ой точке интегрирования. Образовавщаяся величина У (X,-) с выхода блока 1 поступает на вход блока формирования первого детерминированного приращения интеграла 2 и на вход блока формирования первых вероятностных приращений интеграла 7. На другие входы блока 2 и блока 7 подается приращение переменной интегрирования VJ. В блоке 2 величины У (Х) и VX перемножаются, в результате чего получается первое детерминированное приращение интеграла VZi (Xi+i), которое далее поступает на вход блока полного приращения интеграла 3 и на выход первого детерминированного приращения 9.

В блоке 7 осуществляется преобразование величины У(Хг) в вероятностный импульсный поток Т, (/)&{-1, О, +1} с весом каждого импульса равным AZi. С выхода блока 7 величины AZir|i2(/) поступают на выход первых вероятностных приращений 8.

По входу 11 на вход блока формирования второго детерминированного прирашеп я интеграла 10 поступает первое детерминированное приращение интеграла vyi(Xi+i)- Величина Vyi(X,-+,) умножается на коэффициент равный VJ/2. Полученное в результате этого умножения второе детерминированное приращение VZ2(Xi+i) с выхода блока 10 поступает на вход блока 3 и на выход второго детерминированного приращения 12. В блок третьего детерминированного приращения интеграла 13 по входу 14 поступают приращения Y iXj+i}. По входу 5 в него поступают приращения переменной интегрирования V.X. В блоке 13 величина

УУ2(Хм1) умножается па коэффициент равный VX/3 п, полученное в результате этой операцни, третье детерминированное прнращепне интеграла VZ(Xi+ поступает на третий вход блока 3. В блок формнрован1 Я вторых вероятностных прнращснщ интеграла 15 по входу 16 ностунают ИМПУЛЬСЫ первых вероятностных нриращеннй iii,-(/) с весом импульса равным АУь По входу 17 в него ноступают импульсы

вторых вероятностных приращений 112; (/) с весом пмпульгп равным АУ2. а по входу 5 в него поступают приращения переменной интегрирования VX. В блоке 15 велнчины АУ1111;{/) и АУ2Г|21{/) суммируются с помощью

накапливающего сумматора или реверсивного сметчика, п каждый из промежуточных /(-х результатов (К, N} преобразуется в импульсы вторых вероятностных приранхент й с весом каждого импульса равным AZo. С выхода блока 15 величины (/) поступают на выход интегратора 18. По входу 17 величины АУ21127(.0 поступают также на один из входов блока формирования третьих вероятностных приращений интеграла 19 на другой

вход которого по входу 5 поступают приращения переменной ит тегрирования VX. Величины Ay2ii2i(/) в блоке 19 суммируются, например, реверсивным счетчиком и каждый их /С-х промежзточиых результатов, преобразуется в импульсы третьих вероятностных приращений ri3i(/) с весом импульса равным AZs. С выхода блока 19 полученные величины AZ3ii3(/) поступают на выход интегратора 20. Па вход блока вероятностной коррекции интеграла 21 по входу 22 поступают импульсы третьих вероятностных приращений Т1з;(/) с весом импульса равным АУз. В блоке 21 величины АУзГ1з;(/) суммируются, например, реверсивным счетчиком и каждый из /(-х промежуточных результатов преобразуется в импульсы вероятностного корректируюи его потока (/) с весом импульса равным AZ.,. С выхода блока 21 величины AZ4T|4i(/) поступают в блок формирования полного приращения интеграла 3. В блоке 3, поступившие в него величины приращений интеграла

vZ,№.i),(-i). VZ,(i-i} и

N

Z,,i{j)

50

суммируются, в результате чего формируется полное приращение интеграла VZ(X,). С выхода блока 3 иолное приращение интеграла

VZ(X,+i) поступает на выход полного детерминированного приращения 6.

Технико-экономическая эффективность изобретения проверялась с помощью моделирования известного и предлагаемого устройства

на ЭВМ.

Моделирование подтвердило, что предлагаемый детерминированно-вероятностный интегратор имеет точность, превышающую точность 1 звестцого интегратора на 2-б десятичных по;-1ЯДка. Время одного шага интегрирования при

этом возрастает на несколько процентов, а объем аппаратурных затрат, необходимых для реализации предлагаемого устройства увеличивается примерно в два раза.

Формула изобретения

Детерминировапно-вероятностный цифровой интегратор, содержащий последовательно соединенные блок формирования квантованной функции, блок формирования первого детерминированного приращения интеграла и блок формирования полного детерминированного приращения интеграла, выход которого является соответствующим выходом интегратора, вход блока формирования квантованной функции подключен ко входу «Полного детерминированного приращения интеграла интегратора, другой вход блока формирования первого детерминированного приращения интеграла подключен ко входу «Независимой переменной интегратора, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности интегрирования, в него введены блок формирования первых вероятностных приращений интеграла, блок формирования второго детерминиро)занного приращения интеграла, блок формирования третьего детерминированного приращения интеграла, блок формирования вторых вероятностных приращений интеграла, блок формирования третьих вероятностных приращений интеграла, блок формирования вероятностной коррекции интеграла, причем первые входы блока формирования первых вероятностных приращений интеграла, блоков формирования первого, второго и третьего детерминированных приращений интеграла, блоков формирования второго и третьего вероятностных приращений интеграла и блок формирования вероятностной коррекции интеграла подключены ко входу «Независимой переменной интегратора, выход блока формирования первых вероятностных приращений интеграла является соответствующим выходом интегратора, а второй вход соединен с выходом блока формирования квантованной функции и с другим входом блока формирования первого детермииировапного приращения интеграла, выход которого является соответствующим выходом интегратора и соединен с первым входом блока формирования полного детерминированного приращения интеграла, второй вход которого

подюпочен к выходу блока формирования второго детермиппровапного приращения интеграла, вход которого подключен ко входу нервого детерминированного приращения интеграла интегратора, третий вход блока формирования полного детерминированного прирап;ения интеграла соединен с выходом блока формирования вероятностной коррекции интеграла, второй вход которого подключен ко входу «третьих вероятностных приращений интеграла интегратора, четвертый вход блока формирования полного детерминированного приращення интеграла соединен с выходом блока формирования третьего детерминироваиргого приращения И1ггеграла, вход которого

соединен со входом «второго детерминированного приращения интеграла интегратора, второй вход блока формирования вторых вероятностных приращений интеграла соединен со входом «первых вероятностных приращений

интеграла интегратора, а третий вход - со входом «вторых вероятностных приращений интеграла интегратора и со вторым входом блока формирования третьих вероятностных прпрандепий иитеграла, выход которого подключей к выходу «третьих вероятностных приращений интеграла интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР Яо 428412, кл. G 06F 1/02, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР ЛЬ 407298, кл. G 06F 1/02, 1973.

/ о

Jo

// о

21°