Генератор элементарных функций Советский патент 1978 года по МПК G06F17/10 

(54) ГЕНЕРАТОР ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ФУНКЦИЙ

, 1

Изобретение относится к устройствам автоматики и вычислительной техники и м(жет быть использовано для выработки программы движения исполнительного органа по заданной траектории, например, в чертежно графических автоматах или металлорежущих станках.

Известно устройство которое содержит схему управления, три сумматора, схемы И схему анализа содержимого сумматоров. Недостатком этого устройства является то, что оно не удовлетворяет возросшим требованиям точности воспроизведения функциональных зависимостей и не обеспечивает воспроизведение тригонометрических функций,

Известно также наиболее близкое по технической сущности к изобретению устройс-рво , содержащее первый и второй счетчики, каждый разряд которого соединен с первыми входами первой и второй группы элементов И соответственно, выходы первой и второй групп элементов И соединены соогветственно с первыми и вторыми входами первого сумматора, прямой выход знакового разряда, которого соединен с первым входом первого элемента И,, соециненного выходом с младшим разрядом первого счетчика, второй вход первого элемента И соедине с первым управл$пошим выходом блс.ка управления, первый тактирующий выход которого соединен с первыми входами второго/ .и третьего элементов И, выход каждого из которых соединен со вторыми входами первой и второй групп элементов И, первая и вторая группы входных шин генератора соединены с кодовыми входами первого и второго, счетчиков.

Это устройство не обеспечивает воспронзвецение тригонометрических, гиперболических логарифмических и обратных им функциональных зависимостей и имеет неудовлетворитель ную точность воспроизведения.

Цель изобретения в расширении функциональных возможностей устройства,

Это достигается тем, что в устройстве выходы разрядов первого и второго счетчиков соединены соответственно с первыми входами третьей и четвертой группы элеме тов И, выходы каждой из которых соответственно соединены с первыми и вторыми входами второго сумматора, знаковый разряд второго сумматора соединен с первым входом четвертого элемента И, выход коториго соединен с первым входом пятой группы аяементов И и является первым выходом генератора, выходы пятой группы элементов И соединены с третьими входами второго сумматора, пер вый такти руюшйй BWJcoa бясжа управления соединен с пе|реым входом пятого элемента И и с третьим входом первого элемента И, третий тактирующий выход блока управления соединен с первыми входами шестого и седь мого элементов И н вторым входом четвертo o элемента И, выходы шестого и седьмого элементов И соединены со вторыми входа ми третьей и четвертой группы элементов И .соответственно и являются вторым и третьим выходами генератс а, обратный выход знакового разряда первого сумматора соединеи со вторыми входами третьего, пятого и шестого элементов И, вторые входы втоptxo и седьмого элементов И соединены с 1ФЯМЫМ выходом знакового разряда первого сумматора, второй вход второго счетчика соединен со втфым управляющим выходом блока управления, третий вход пятого элеме та И - с тертьим управл:яюцшм выходом блока управления, четвертый вход второго сумматора - с четвертым управляющим выходом блока управления, при этом третьи входы первого сумматора и вторые входы пятой группы элементов И соединены с третьей и четвертой группой входных шин соответственно. На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, на фиг. 2, 3 - апроксимация воспроизводимых функций. На схеме 1,2- сумматоры, 3, 4 - счетчики, 5-9группы элементов И, 1О-16 - элементы И, 17-20 - входные шины устройства, 21-26 выходные шины устройства, 27-29 - шины устройства, 30 - блок управления, У1 - У4 и Т1-ТЗ -управляющие и тактирующие выходы блока управления соответственно. Процесс воспроизведения функциональных зависимостей устройством основан на методе оценочной функций. Устройство формируе на выходных шинах импульсы, последовател ность и количество которых представляет собой определенную функциональную зависимость. Процесс формирования выходных импульсов, описывается выражениями: .1 (-R)4-.I ..0,(i) 1 0JO )foJ-ii° ° -р.д: i -г,:-ю,5Р jtO1 г.. -0,5k R - радиус окружности i - номер вычисления при по координате X; j - номер вьр-шсления при шаге по координате У; Mj - оценочные функции; а - действительная полуось гиперболы; Р -фокальный параметр параболы; К -коэффициент наклона прямой линии; Знаки оценочных функций, вычисленных согасно выражениям (1), (2), (3), (4) служат для осуществления элементарных шагов + Л X, + ду (либо- Л X, - А У) при обработке окружностей, гипербол, парабол и прямых линий соответственно. В выражениях 1-4 после выполнения шага + Д У значение j увеличивается на единицу, а после выполнения шага + Д X значение j увеличивается на единицу. Справедливы, следующие правила: ) для окружности (гиперболы): еслиР1 0,ШО-ЛХ,(А)() если ,mo - ду, (+Д у) , б( для парабол и прямых: если., гно+ЛХ , если ,то + ду в)для &in X, (bk х): если + Ay если С , то + Дх г)для соь X ; если ,то -ЛУ если Сц 0, то t ЛХ д) для chx; если Р- , ftro -f ду если ., 0, mo-i-ДХ где €.- значение знакового разряда матора 2, е) для nZ(): ,mo g.0,mo (+дх) Отсчет аргумента при воспроизведении 2112и выполняется как при изменении величины i , так и при изменении величины j Работает устройство следующим образом. Приведен пример воспроизведения окружности радиуса К 10 и одновременнофункцчональных зависимостей и у со&Х. Перед началом всх;произведения кривых задает-: ся режим работы устройства согласно таблице 1. Работа устройства выполняется по циклам, каждый цикл состоит из трех тактов. Последовательсность вьшолнения операций отображена в таблице 2, где в столбце 1 приведен номер цикла (знаком отмечен подготовительный цикл, в котором выполняет ся ввод исходных данных в устройство по шинам 17, 19, 2О) в столбце 2 - операции и содержимое счетчика 3, в столбце 3 операции и содержимое .счетчика 4, в столбце 4 - значение сумматора 1 предыдущего цикла, в столбце 5 - результат операций в сумматоре 1 настоящего цикла, в столбце 6 - приращение сумматора 2, поступающее через группу элементов И 9, в столбце 7 приращения сумматора 2, поступающие через группы схем И 7 и 8, в столбце 8 - значен

сумматора 2 предыдущего цикла, в столбце 9 - результат операций в сумматоре 2 настоящего цикла, в столбцах 10, 11, 12 указаны сигналы, формируемые на выходных щивах устройства в унитарном коде в виде по ложительных импульсов напряжения. По такту Т2 подготовительного цикла чальное значение координаты У по щине 19 вводится в счетчик 4, начальное значение независимой переменной по шине 17 - в счетчик 3, значение - 0,58 по шине 18 в сумматор 1, сумматор 1 устанавливается в нулевое состояние, при этом уровень сигн ла на выходе знакового разряда сумматора 2 положительный. В таблице 2 в строке со знаком - указано, какие исходные данные вводятся в узлы устройства в этом цикле. При воспроизведении функциональных зависимостей на исполнительный орган поступают сигналы по выходным шинам согпасно табп. 1. Выработка импупьсов на выходных шинах 21, 26 и 23 осуществпяется по такту ТЗ каждого цикла в зависимости от значен знаковых разрядов сумматоров 1 и 2. После ввода исходных данных значение знакового разряда сумматора 1 отрицательное, а сумматора 2 - положительное. На щинах 29 и 28 установлены положительные уровни, которые по такту ТЗ поступают через Элементы И 14 и 16 ня выходные щины 21 и 26 (табл. 2 ), Это соогветствует выполнению исполнительным органом элементарного шага ( из точки А в точку В фиг. 2 и 3) или по координате У при воспроизведении окружности, или по координате X и У одновременно при воспроизведении функции у-ь)11)( или по координате X при воспроизведении функции у - cos X (см. табл. 1). В первом цикле (табл. 2) по такту Т1 к содержимому счетчика 4 прибавляется единица, так как к этому времени знак сумматора 1 отрицательный и на шине 28 установлен положительный уровень напряжения. По такту Т2 содержимое счетчика 4 вводится в сумматор 1, после чего в сумматоре 1 образуется число - 4. По такту Т 3 к содержимому сумматора 2 прибавится числотЗ, поступающее через группу схем

ным органам элементарного шага из точки В в точку С (фиг. 2 и 3.).

Во втором цикле процесс восироизведе- совпадения 9 по типе 20, и половина значения содержимого счетчика, 3, после чего в сумматоре 2 образуется число О, а в знаковом разряде сумматора 1 подтвердит ся положительный уровень на шипе 28. В результате выполнения операций в- первом цикле знак сумматора 1 остаЕются отрицательным, а знак сумматора 2 останется положительным, и по такту ТЗ на вылодных шинах 21 и 26 формируются импульсы, Это соответствует выполнению исполнительния функциональных зависимостей выпсяняет ся так же как и в первом. Импульсы формируются на выходных шинах согласно табл. 1 Исполнительный орган выполняет элементарный шаг из точки С в точку Д (фиг. 2 и 3.). В третьем цикле 31шк сумматора 1 по такту Т2 станет положительным (табл. 2) и на шине 27 по такту ТЗ установится положительгный уровень напряжения, а на 28 -отрицательный. В третьем такте этого цикла к содержимому сумматора 2 прибавится половина зр ачения содержимого счетчика 4, порле чего в сумматоре 2 образуется число - 3,5, а на шине 29 установится отрицательный уровень напряжения. Импульс формируется только на выходной шине 23. Это соответствует выполнению исполнительным органом элементарного шага из точки Д в точку Е фиг. 2 и 3). В соответствии с табл. 1 при воспроизведении окружности и функции у binX исполнительный орган по координате X останется на месте, так как на него не поступят импульсы, при восгфоизведении функции у СОЗ X - выполнит элементарный шаг по координате У. В четвертом цикле по такту Т1 к содержимому счетчика 3 прибавится единица, после чего в нем образуется число - 9 (табл. 2). Это число по такту Т2 прибавится к содержимому сумматора 1, в результате чего знак сумматора 1 изменится. По такту ТЗ к содержимому сумматора 2 число не прибавляется, так как знак сумматора 2 Б это время отрицательЕ1ЫЙ и на шине 29 установлен отрицательный уровень потенциала, который блокирует прохождение числа через группу элементов И 9 на вход суматора. В это время половина значения содержимого счетчика 3 прибавится к содержимому сумматора 2, после чего а нем образуется число + 1 (таблица 2). Импульсы по шинам 21 и 26 поступят на испал нительный орган, который выполнит элементарный шаг из точки Е в точку Ж (фиг. 2 и 3). В дальнейшем процесс воспроизведения И|.одолжается аналогичным образом в соот ветстБИи с таблицей 2 и фиг. 2 и 3. Значения.; Ь1П х и в параллельном ходе поступают на выход генератора по шинам 22 и 24. Воспроизведение других функциональных зависимостей осуществляется согласно табл 1 и Табл. 2 с учетом заданного режима работЫ|Причем в случае воспроизведения гиперболических функций из содержимого счетчика 3 вычитается единица поступающая с выхода элемента И 1О , а из содержимого су матора 2 вычитается половина содержим1 го счетчика 4, значение действительной полуоси при этом записывается в реверсивны счетчик 3 с отрицательным знаком. При воспроизведении парабол содержимое одного из счетчиков 4 или 3 не меняется, а при воспроизведении отрезков прямых содержимое обоих счетчиков остается постоянным. В счетчики 4 и 3 в начале процесса воспроизX y2.7

+ + + у sin X у соь к

+ у arcain х у zarccos X .-а у &h к Y ar-chx у э сНх

у агс}т X

«е

у к X 2

f «- +

у глГк Г

V «Кх В

у

,

+

X X

У + + +

+ .4 + f + f + + -i- + + + Чу у

X X

+

У У X

X

у

у

X

X

у у

Z.

X

у

у

X

X

у у

X ведения вводятся коэффициенты уравнений парабол или прямых. Вариантом использования предлагаемого устройства является следующий: ЭВМ генератор элементарных функций - ленточный носитель информации - исполнительный орган. ЭВМ выдает исходные данные для генератора, которые представляют собой начальные данные отрезка прямой или кривой. Совокупность аппроксимирующих отрезков или кривых, отрабатываемых исполнительным органом, представляет собой чертеж (карту, контур iдетали). Предлагаемое устройство обеспечивает уменьщение количества апроксиимированных отрезков сложного чертежа, что приводит к уменьшению объема памяти ЭВМ в 10100 раз, позволяет значительно упростить программу воспроизведения чертежа, уменьшает количество прерываний ЭВМ, упрощает требования к скорости работы канала связи: ЭВМ - интерполятор. Таблица 1

9 Формула изобретения / . Генератор элементарных функций, содержащий первый и второй счетчики, каждый разряд которых соединен с первыми входам первой и второй группы элементов И соот ветственно, выходы первой и второй группы эпементов И соединены соответственно с пер выми и вторыми входами первого сумматора, прямой выход знакового разряда которого соединен с первым входом первого эл мента И, соединенного выходом с младшим разрядом первого счетчика, второй вход первого элемента И соединен с первым упр ляющим выходом блока управления, второй тактирующий выход, которого соединен с пер выми входами второго и третьего элементов И выход Каждого из которых соединен со вторыми входами первой и второй группы эпементов И, а первая и вторая группы входных шин генератора соединены с кодовыми входами первого и второго счетчиков, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных;возможностей, в нем выходы разрядов первого и второго счетчиков соединены соответственно с первыми входами тpeтJэeй и четвертой группы элементов И, вьщоды каждой из которых

596934

10 Т а б л и ц а 2 соответственно соединены с первыми и втек рыми входами второго сумматора, знаковый разряд второго сумматора соединен с первым входом четвертого элемента Ц, выход которого соединен с первым входом пятой группы элементов И и является первым выходом генератора, выходы пятой группы эпементов И соединены с третьими входами второго сумматора, первый тактирующий вь1ход блока управления соединен с первым входом пятого элемента И и с третьим входом, первого элемента И, тре-, тий тактирующий выход блока управления Соединен с первыми входами шестого и седь мого элементов И и вторым входом червертого элемента И, выходы щестого и сед1гмого элементов И соединены со вторыми входами третьей и четвертой групп элементов И соответственно и явл$потся вторым и тре.тьим выходами х енератора, обратный выход знакового разряда первого сумматора соединен со вторыми входами третьего, пятого и щестого элементов И, вторые входы второго и седьмого элементов И соединены с первым выходом знакового разряда первого сумматора, второй вход второго четчика соединен со вторым управлшощим ыходом блока управлегшя, третий вход пя11того элемента И - с третьим управляющим выходом блока управления, четвертый вход второго сумматора - с четвертым управляющим выходом блока управления, при этом третьи входы первого сумматора и вторыеj входы пятой группы элементов И соединены с третьей и четвертой группой входных шин соответственно.

27

гв 5969

20

26

1

25

ТЗ 34 12 Источники информации, принятые во вн мание при экспертизе: 1.. Патент США № 3763363, М.Кл. Q Об F 15/46. 2. Автоматизация программирования и кодирование процессов обработки в машиностроении, М, Наука, 1969 , с. 115.