Экстраполятор Советский патент 1979 года по МПК G06G7/30 

(54) ЭКСТРАПОЛЯТСР

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техншси и может быть применено в устройствах вы числения упрежденных значений функпии, задаваемой равностоящими дискретными значениями. Известен экстраполятор, содержащий дискретные фильтры, подключенные к источнику входного сигнала, формирюватели подключенные к выходам соответствующих фильтров, и сумматор IJ. Недостатком известного экстраполя- тора является невысокая точность, поскольку в нем при реализации линейного закона экстраполяции учитываются лишь два соседних дискретных значения экстр полируемой функшш. Наиболее близким по технической сущ ности к данному является экстраполятор содержащий трехзвенный блок задержек, подключенный к входу, выходы блока задержек подключены к блоку суммирова ния и к интегратору, а выходы последних соединены с соответствующик и входами сумматора. Блок задержек вьтолнен на блоках памяти и с ключами во входных цепях и на управляемых кольцевых коммутаторах, на соответствующих выходах которых вьфабатываются задержанные значения входной функшш. При этом постоянная составляющая упрежденного значения вьфабатывается по трем дискретам, о учетом второй производной входной функции 2J. Недостаток прототипа заключается в том, что линейная составляющая экстра- пол1фующей функции вырабатывается без учета второй производной, по двум соседним ординатам входной функшш, что снижает точность зкстраполяш1и. Целью изобретения является повыше- ние точности. Это достигается тек(, что в экстраполятор, содержащий три соедине1шых. последовательно элемента задержки, вход первого из которых является входом экстраполятора, выходы эли ентов задержки соепинены с соответствуюшглш входами блока суммирования, генератор линейно изменяющегося напряжения и сумматор, причем управляющие входы элементов задержки и генератора линейно изменяющегося напряжения подключены к щине задаш1я интервала, дополнительно введе,ны первый и второй цифроаналоговые пре образователи и блок регулировартя крутизны, выход которого подключен к входу генератора линейно измен5пощегося -напряжения, выход первого элемента задержки через первый цифроаналоговый преобразователь связан с первым входом сумматора, выход блока суммирования соединен с 1шфровым входом второго цифроаналогового преобразователя, анало говый вход которого подключен к выходу генератора линейно изменяющегося напряжения, а выход - к второму входу сумматора, причем блок суммтфовашш содержит три сумматора-вычитателя, первый вход бло1са сутч 1М1фования соединен с первым входом первого сумматора вычитателя, второй вход блока суммиро вания соединен с вторым входом первого сумматора-вычитателя и с первым входом второго сумматора-вычитателя, второй вход которого соединен с третьим входом блока суммирова шя, а выходы первого и второго сумматоров-вычитателей подключены к соответствующим вхо ;дам третьего сумматора-вычитателя, вы.ход которого является выходом блока суммирования. Блок-схема экстраполятора представлена на чертеже. Экстраполятор содержит элементы. задержки, блок 4 сум |Мировашш, сумматоры-вычитатели 5-7, цифроанапоговые преобразователи 8 и 9, сумматор 10, генератор 11 линейно изменяющегося напряжения, блок 12 регу; лигровки крутизны, вход 13 экстраполя- тора, шину эар,а1шя интервала 14 и выход 15 экстраполятора. Экстраполятор работает следующим образом. Элементы 1-3 задержки предназначены для приема и хранения кодов ординат экстраполируемой . Суммирующий блок 4 реагагаует вьфа7кениеДХз 2(х„-Х„.)-(.(1) Цифроаналоговый преобразователь 8 :предназначен для преобразования кодах i; в напряжение И , пропоршюнапьное этому коду, которое подается.на вход сумматора 1О. Цифроаналоговый преобра зователь 9 совместно с генератором 11 предназначены для вьфаботки линейного измен5яющвгося во времени напряжения AUg , пропорционального величине дГ ,(2) где At интервал дискретизации во времени экстрапотшруемой функции; tg время экстраполяции. Причем выбором крутизны изменения напряжения в генераторе 10 обеспечивается та же пропорциональность между Д Ug и что и между и„ и х .В рабочем режиме очередным импульсом конца интервала экстраполяции, поступающего на щину 14, осуществляется перенос содержимого элемента 1 в элемент 2 с од.новременным приемом кода очередной ординаты экстраполируемой фуюсции через вход 13 и перенос содержимого элемента 2 в элемент 3.Одновременно обнуляется и запускается вновь генератор 11, генерируя линейно-изменяющееся напряже1та:е, начиная от нулевого значения. После окончания переходных процессов на выходе блока 4 устанавливаемся усод, пропорциональный величине АХд (т.е. приращению функции на интервале д1 , если считать, что экстраполируемая фушсция изменяется во времени как полином 2-ой степени). Сумматор осуществляет непрерывное суммирование двух напряжений, в результате чего с выхода экстраполятора снимается линейно изменшощееся напряжение -(3) Переход к следующему интервалу экстраполяции осуществляется подачей импульса очередного интервала экстраполяции на шину 14. Если учесть,чтоперваяивторая производные функции, описываемой полиномом 2-ой степени, определяются по трем равноотстоящим отсчетам из вьфажений2At у () .(2д1) о экстраполирова гаое значение такой ункции может быть вычислено по формуе . Ха«х„.хТэ1.(ЗХп-4Хг,.+х.2), - -г))2 ри этом Тд Дt ИЗ (6) получим а+Гп - 2х„-Зх„.,+ х,) ж„+дЧа (7) т.е. приращение функции на интервале экстрапопяшш определяется вьфажением {1). С учетом этого приращения предлагаемый экстраполятор реализует вычисление экстраполированного значения функ 1Ш1Г;,по формуле - t. (8) з п гкоторая совпадает с точным значением функции в начале и конце интервала экст раполяции и отличается от точного значения (g) на величину V(V2v. n-zHe-0| . Экстремальное значение отклонения достигается при fa - и составляет .(1о) ) Таким образом предлагаемый экстраполятор обеспечивает ощибку экстраполя ции Б 8 раз меньшую, чем экстраполятор первого порядка, ;использ7ющий две соседние ординаты экстраполируемой функции. Технико-экономический эффект, достигаемый при использовании изобретения, состоит в повышении точности экст раполяции полиномиальных функций при небольшом объеме и технологичности используемого оборудования. Формула изобретения 1. Экстраполятор, содержащий три соединенных последовательно элемента задержки, вход первого из которых явля ется входом экстраполятора, выходы эле ментов задержки соединены с соответствующими входами блока cy миpoвaшIЯ, генератор линейно изменяющегося напряжения и сумматор, причем управляющие ВХОДЫ элементов задержк1Г и генератора линейно изменяющегося напряхсешм подключены к щине задания интервала, отличающийся .тем, что, с целью повышения точности, в экстраполятор дополнительно введены первый к второй цифроаналоговый преобразователи и блок регулировки крутизны, выход которого подключен к входу генератора линейно изменяющегося напряжения, выход первого элемента задержки через первый цифроаналоговый преобразователь связан с первым входом сумматора,. выход блока суммирования соединен с цифровым входом второго цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого подключен к выходу генератора линейно . изменяющегося напряже шя, а выход к второму входу сумматора. 2. Экстраполятор по п. 1, отличающийся тем, что блок суммирования содержит три сумматора-Бычитателя, первый вход блока суммировашш соединен с первым входом первого сумматора-вычитателя, второй вход блока суммирования соединен с вторым входом первого сумматора-вычитателя, и с первым входом, второго сумматора-вычитателя, второй вход которого соединен с третьим входом блока сумм1фования, а выходы первого и второго сумматороввьгчитателей подключены к соответствующим входам третьего сумматора-вычитателя, выход которого 1вляется выходом блока суммирования. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Цыпкин Я. 3. Теория линейных импульсных систем. М., Физматгиз, 1963, с. 655. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № ;2441331, кл. G Об G 7/ЗО, 6.01.77 (прототип).