Функциональный преобразователь Советский патент 1978 года по МПК G06J1/00 G06G7/26 

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Первый вход и выход являются соответственно входом и выходом преобразователя, а второй и третий входа под ключены соответственно к выходам генератора ступенчатого напряжения и ге нератора импульсов зЗ . Недостатками такого преобразователя являются низкая точность аппроксимации, так как.он является преобразователем нулевого порядка, а также отсутствие автоматизированного задания узлов интерполяции. Целью изобретения является повышение точности работы и технологичности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в предложенный функциональный пре образователь введены дискретный делитель напряжения, первый и второй распределители, аналоговый сумматор,аналоговый запоминающий коммутатор, ЦАП, блок задания кодов, блок управления и К аналоговых вычитающих блоков, два сигнальных входа каждого из которых соединены соответственно с выходом соответствуняцего и последующего запоминаюдих элементов первой группы, управляющий вход соединен с соответствующим выходом блока выделения временных интервалов, а выходы всех аналоговых вычитгиощих блоков подключены к сигнальному входу дискретного делите ля напряжения. Управляющие входы последнего соединены с соответствующими выходами первого распределителя, подключенного счетным входом к выходу ге нератора импульсов, а входом управления - к выходу аналогового запоминающего коммутатора. Выход дискретного делителя напряжения соединен с первым входом аналогового сумматора, выход которого подключен к четвертому входу выходного масштабного преобразователя. Второй вход аналогового сумматора соединен с выходом аналогового запоминающего коммутатора, первые входы которого подключены к соответствующим выходам запоминающих элементов первой группы, а вторые входы - к соответствующим выходг-м запоминающих элементов второй группы. Четвертые входы каждого запоминающего элемента первой и второй групп соединены с соответствую щим выходом Запись второго распре делителя, вход которого подключен к первому выходу блока управления, соединенного входом с выходом генератора испульсов, а вторым и третьим выходами соответственно - со, входом управления блока задания кодов и ЦАП, сигнальный вход которого подключен к выходу блока задания кодов, а выход к установочному входу преобразователя На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема функционально го преобразователя; на фиг.2 - диаграмма кусочной линейно-ступенчатой ап проксимации, реализуемой преобразователем . Преобр азователь содержит первую группу запоминающих элементов 1, каждый из которых включает первый масштабный преобразователь фазы в напряжение 2, второй масштабный преобразователь 3 фазы в напряжение и первый масштабный преобразователь 4 иапряжения в фазу 4; генератор ступенчатого напряжения 5, генератор импульсов 6; выходной масштабный преобразователь 7, содержгиций второй масштабный преобразователь 8 напряжения в фазу и третий масштабный преобразователь 9 фазы в напряжение; запоминающий аналоговый коммутатор 10 на однотипных масштабных преобразователях фазы в напряжение, аналоговый сумматор 11, ансшоговые вычитгиощие блоки 12, первый распределитель 13, дискретный делитель напряжения 14 блок выделения временных интервалов 15,вторую группу запоминающих элементов 16, каждый из которых содержит четвертый масштабный преобразователь 17 фазы в напряжение, третий масштабный преобразователь 18 напряжения в фазу и пятый масштабный преобразователь 19 фазы в напряжение, второй распределитель 20, ЦАП 21, блок задания кодов 22 и блок управления 23. Функционёшьный преобразователь работает следующим образом. По сигналам Запись значения 2о-г заданной функции Z«() (фиг.2,а) и соответствующие значения аргумента о в точках аппроксимации записываются в виде напряжений, поступающих последовательно на установочные входы двух групп запоминающих элементов 1, 16. Значения функции и аргумента задаются в цифровом виде в блоке задания кодов 22, откуда они поступают на ЦАП 21, где преобразуются в напряжения. Блок задания кодов 22 предустанавливается вручную (например, с помощью перфокарты), или автоматически с помощью блока управления 23 согласно принятой программе. Второй распределитель 20, управляемый блоком управления 23, вырабатывает сигналы Запись поочередно на каждый многозначный запоминающий элемент 1,16 синхронно с поступлением соответствующих напряжений с выхода ЦАП 21. Блок управления 23 синхронизирован импульсами с выхода генератора импульсов 6. Точность запоминания этих значений определяется числом состояний m запоминающих элементов 1,16. Значение гп соответствует отношению частоты t генератора импульсов 6 к частоте 4. генератора 5ж«{/{ „. После прохождения всех команд Запись запомненные значения функции (ZorZ) и аргумента (,) с выходов всех запоминающих элементов

1,16 поступают на входы коммутатора 10. С его помощью по запомненным значениям воспроизводится временная зависимость Z i (i) с периодом Т определяемым частотой i генератора 5 (фиг.2,б).Временная зависимостьZ fH) определяется аппроксимируемой функцией 2 (х) и является первой ступенью приближения к этой функции (фиг.2,в).

Воспроизведение Z -i (t) происходит следующим образом. В момент времени i. х J соответствующий величине аргумента Х| 7 выход коммутатора 10 подключается напряжение f пропорциональное величине Z f которое сохраняется до момента времени-tx J 41 соответствующ1его величине X ; j .В момент времени 1x4 i j выход коммутатора 10 подключается напряжение, пропорциональное U г j . f которое сохраняется до момента и т.д. Полученное напряжение вида Z i (i)nocTynaeT н один вход сумматора 11, на второй вход которого поступают приращения напряжения с вьосода делителя напряжения 14.

Приращения получают следующим образом. Запомненные в запоминающих элементах 1 значения напряжений Ц jUj; ) пропорциональные величинам Z |; |Д|постоянно подаются на соответствующие входы вычитающего блока 12. Блок выделения временных интервалов 15 выделяет по управляющему выходу импульс, длительностью, равнойiх («.i х ; -В течение этого времени напряжение с выхода вычитающего блока 12, равное (IT j;.-llz f) поступает на общую шину и на вход делителя напряжения 14, который представляет собой набор точных резисторов и ключей и осуществляет деление. Напряжения f iTj 4-1 г;«) делятся на равные приращения, которые передаются на вход сумматора 11 и суммируются в нем с напряжением И ; Первый распределитель 13 представляет собой счетчик с дешифратором, подсчитывающий импульсы с выхода генератора импульсов 6. Число подсчитываемых импульсов (объем .счетчика)соответствуе длительности выделенных интервалов аппроксимации (ixi4i xi равно (фиг.2,г).

В принципе дискретизация во времени может быть неравномерной: в этом случае коэффициент деления К может быть различным для различных участков кусочно-линейной интерполяции и может быть предусмотрен по.сигналам переключения ступенчатого напряжения (i); поступающим с выхода коммутатора 10 на управляющий вход распределителя 13 При этом может быть обеспечена более высокая точность аппроксимации или уменьшено число участков аппроксимации .

Коэффициент деления К распределителя 13 задан, исходя из требуемой точности аппроксимации.

Таким образом, сумматор 11 суммирует в момент времени ix ; tj ii X ; напряжение ХГ со ступенчато наоас-; тающим (падающим) напряжением .g

.В результате суммирования получаем вторую ступень приближения функции Z i(-k) к аппроксимируемой функции 2 f (х)(фиг,2,в) .

Полученное напряжение 2i«f(i) поступает в качестве задающего на вспомогательный вход преобразователя 7, который для входных сигналов X обеспечивает получение на выходе значения 2 согласно зависимости Z i{x) j что является кусочным ступенчато-линейным приближением функции 2. - (ч) .

Функциональный преобразователь обеспечивает выигрыш в точности аппроксимации в К ш /17 раз или при той же точности выигрыш в К раз по затратам оборудования (числу запоминающих элементов) .

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий две группы по п 1 запоминающих элементов, первые входр которых соединены с установочным входом преобразователя, второй и третий входы соединены с соо1ветствующими выходами генератора ступенчатого напряжения и генератора импульсов, причем выход каждого запоминающего элемента второй группы соединен с соответствующим входом блока вьщеления временных интервалов, и выходной масштабный преобразователь, первый вход и выход которого являются соответственно входом и выходом преобразовтеля, а второй и .третий входы - подключены соответственно к выходам генератора ступенчатого напряжения и генератора импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы и технологичности преобразователя, в него введены дискретный делитель напряжения, первый и второй распределители, аналоговый сумматор, аналоговый запоминающий коммутатор, цифро-аналоговый преобразователь, блок задания кодов, блок управления и ft аналоговых вычитаю щих блоков, два сигнальных входа каждого из которых соединены соотв.етственно с выходом соответствующего и последующего запоминающих элементов первой группы, управляющий вход соединен с соответствующим выходом блока выделения временных интервалов, а выходы всех аналоговых вычитающих бло« ков подключены к сигнальному входу дискретного делителя напряжения, управляющие входы которого соединены с соответствующими выходами первого распределителя, подключенного счвтньаи входом к выходу генератора импульсов, а входом управления - к выходу аналогового запоминающего коммутатора; выход дискретного делителя напряжения соединен с первьам входом аналогового .сумматора, выход которого подключен к четвертому входу выходного масштабного преобразователя, второй вход аналогового сумматора соединен с выходом аналогового запоминающего коммутатора, первые входы которого ключены к соответствующим выходам запо№1наюи1их элементов первой группы, а вторые вкоды - к соответствующим выходам эaпo шнaющиx элементов второй группы; йричем четвертые входы каждого запоминающего элемента Первой и второй групп соединены с соответствую щим выходом Запись второго распре делителя, вход которого подключен к первому выходу блока управления, соединенного входом с выходом генератора импульсов, а вторым и третьим выходами соответственно со входом управления блока задания кодов и цифро-аналогового преобразователя который сигнальным входом подключен к выходу блока задания кодов, а выходом - к установочному входу преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент США W 3586839, кл. 235-150.53.197i. 2.Авторское свидетельство СССР 419919, кл.(7 Об а 3/00, 1972. 3.Авторское свидетельство СССР .№ 473195,кл. Q Об и 3/00, 1973.

Жо Х; г Ху /. /ж/,., т t)in V2i,

Vzi г

Ki