Ступенчато-линейный экстраполятор второго порядка Советский патент 1979 года по МПК G06G7/30 

,. -. «л Изобретение относится к экстраполи рукэщим устройствам, используемым в вычислительной технике для экстраполяции функций, задаваемых цифровыми ко дами ординат, следующими в общем случае через неравные промежутки изменения аргумента, с представлением результата экстраполяции в аналоговом виде. Известен экстраполятор, содержащий трехразрядный аналоговый регистр сдвига, три операционных усилителя (с инвер тирующим и неинвертирующнм входами), четыре блока масштабирования (резисторы), три конденсатора, три аналоговых ключа (для разрядки конденсаторов после окончания времени экстраполяции) и соответствующие связи между перечисленными узлами . -- -Недостатком экстраполятора является пониженная точность работы наличия аналогового регистра сдвига и аналоговых ключей, а также необходимость введения в его состав цифроаналогового преобразователя для возможности экстра Т10ЛЯЦИИ функций, заданных цифровыми ко- дами ординат. Устройство йё может быть использовано опя 9кстрапо1пяции функций, заданных керавноотстоящими (по времени) кодами ордяват. Наиболее близким техническим решением к данному является экстрапопятор ((нкций, заданных цифровым копом, в состав которого входят три ячейки памяти, каждая из ксугорых содержит последовательно соединенные регистр и цифроаналоговый преобразователь, первая ячейка памяти которого имеет три аналоговых выхода, обеспечиваемых введением либо двух дополнительных 11А П, либо двух операционных усилителей, цифроаналоговый блок вычисления попинома АЧ + Вх + С, два элемента задержки и пять блоков масштабирования (резисторов) 2. : Недостаток прототипа заключается в Том, что он предназначен для экстраполяции функций заданных только равноотстоящими по времени кодами ординат. Целью изобретения является достиженйё класса экстраполирования функций за счет, обеспечения экстраполяции дискретных функций, заданных неравноотс ояШими ординатами, а также упрощение настройки и перестройки экстраполятора на заданные параметры (время наблюдения и интервалы межпу отсчетами). Это достигается тем , что ступенчатолинейный экстраполятор второго порядка, содержащий первый, второй и третий регистры, подключенные входами к соответствующим входам задания ординат экстра пол ятора, а выходами - к цифровым входам соответст венно первого, второго и третьего цифроаналрговых преобразова-; телей, и два блока масштабирования, дополнительно сбДёржйт счетчик, чётвертьШ и пятый цифро-аналоговые преобразователи и пять аналоговых сумматоров, причем, первый, второй и третий регулировочHbieg bflbiaitCtpanon5JTOpa соединены с ЁхШами первого аналого ёбТЩГсумКйтбра, выход которого через пер вый блок масштабирования связан с анало гбвым входом первого цифроайалогового преобразователя и с первым входом второго аналогового сумматора, выход кьторого подключен к аналоговому входу второго цифро-аналогового преобразователя, первый и третий регулирсжочные входы экстраполятора соединены с входами третьего аналогового сумматора, выход которого через второй блок масштабирования связан с вторым айалбгового сумматора и с аналоговым входом третьего цифроаналогового преобразователя первый регулировочный вход экстрапопятора соединен с аналоговым входом четвертого цифроаналогового преобразователя, цифровой вход котфого подключен к выходу первого регистра, выходы первого, второго и третье г-о циф.роаналоговых преобразователей подклю-; чены к соответствующим входам четвертого аналогового сумматора, выход которого сбейинен с аналоговым входом пятого ци оаналогового преобразователя, цифровой вход которого соединен с выходом счетчика/ вход счетчика соединен с шиной задания интервала экстраполяции, управл1яющие входы счетчика ir регистров соединены с шиной сброса и перезаписи, выходы четвертого и пятого цифро-аналоговых, преобразователей подключены к соотбетствующим входам, пятого аналогового сумматора, выход которого является выходом экстраполятора. На чертеже приведена блок-схема экстраполятора. Экстраполятор содержит ана-. логовыв сумматор| 1 1, 2, блоки 3, 4 , масштабирования, аналоговый сумматор 5, регистры 6 -. 8, 11ифроаналоговые преоб-« разователи (ЦЛП) 9 - 13, счетчик 14, аналоговые сумматоры 15, 16, вход 17 сброса и перезаписи, входы 18-20 задания ординат, регулировочные входы 21 - 23 экстраполятора, вход 24 задания интервала, выход 25 экстраполятора. ЭкстрапоЛятор работает следующим образом. В основу работы экстраполйтора положен следующий алгоритм .r« i4-ni. lJ--- a(.,-fU..1; ц --лиэ и il; b,u u«-vu. 16 /4t.5 П(а ) и /к Q цифровые коды ординат экстраполируемой функции; причем Xj соответствует моменту времени -Ь на временной оси, - моменту времени, /i-mu.-fc/ , а Х, - моменту времени (t-MAt t-T), В общем случае координаты X Y и XQ не равноотстоящие по времени, т. е. m и|2, хотя при выражения /1/ - /3/ не теряют силу; KO К и К - весовые коэффициенты, значения которых определяются из следующих вьтраженийJ2±l. 1/--J2±U. /jv I/ - ..,-. Ч MiCH-mi V н(и-т С) о и w где .. Индексы сигналов U соответствуют номерам блоков. Входы 21, 22 и 23 являются одновременно установочными входами блоков 1 и 2 и аналоговым входом ЦАП 9, причем на вход 21 подается аналоговая величина, пропорциональная 1, на вход 22- Пропорциональная И и на вход 23- пропорциональная vn (4) . Сумматор 1 и блок 3 масштабирования предназначены для формирования коэффициента KO . Сумматор 2 и блок 4 масштабирования предназначены для формирования коэффИЦйента К2 Сумматор 5 (с инверсией) предназначен для формирования коэффициента /- К-1/, так как согласно (4) можно видеть, что образом, с помощью блоков 1, 2, 3, 4, 5 Я за счет изменения коэффициента передачи блока 16 осуществляется оперативная настройка экстраполятора. В рабочем режиме очередным импульсом конца ин тервйла экстраполяции, поступающим на вход 17, обнуляются счетчик 14 и регистры 6, 7 и 8 с одновременным приемом очередных кодов ординат экстраполируемой функции: через вход 18 - код X, через вход 19 - Код X и через вход 20 - код XQ . После окончания переходных процессов на выходе ЦАП 9 устанавливается величина (например, напряжение постоянного тока), пропорцио-: нальная коду X у, , а на выходе сумматора 16 - пропорциональная приращению экстраполируемой функции (X,. - X ), на интервале &-fc , причем коэффициент пропорциональности в обоих случаях одинаков. Поспе этого через вход 24 от . внешнего устройства в счетчик 14 с.определенной частотой поступают либо псяноразрядные коды, которые воздействуют на установочные входы, либо последовательность импульсов, воздёйствующая на счетный вход. В связи с тем, что все ЦАП (за исключением 9) выполняют фун кции ци роаналоговых блоков умножения : на выходе ЦА П 13 формируется величина ЛОд (3), которая изменяется по cry- ,пенчато-линейному закону, в соответствии с законом изменения величины f. На выходе сумматора 15 формируется также йепрерывно изменяющаяся величи- на и. , равная Hi U...-u u«-vu ft 15 /Л которая в соответствующем масштабе пропорциональна экстраполированному значению функции. В момент достижения значения кода В счетчике 14 tg Л-Ь , на вход 17 вновь поступает импульс кон ца интервала экстраполяции и цикл работ :экстрапопятора повторяется. Технико-экономический эффект от использования изобретения определяется расширением области применения на слу- ча.и систем управления с взаимно произвольными значениями памйти и частоты дискретизации. Формула изобретения Ступенчато-чпинейный экстраполятор,. второго порядка, содержащий первый, второй и третий регистры, подключенные входами к соответствующим входам зада ния ординат экстраполятора, а выходами к цифровым входам соответственноперво го, второго и третьего цифроаналоговых преобразователей, и два блока масштабирования, отличающийся тем, что, с целью расширения класса akCTpa- полируемых функций за счет обеспечения экстраполяции дискретных функций, заданных неравноотстоящими ординатами, экстраполятор дополнительно содержит счетчик, четвертый и пятый цифроаналоговые преобразователи и пять аналоговых сумматоров, причем первый, второй и третий регулировочные входы экстра- полятора соединены с соответствующими входами первого аналогового сумматора, выход которого через первый блок масштабирования связан с аналоговым входом первого пи} рраналоговогр пре- . образователя и с первым входом второго аналогового сумматора, выход которого подключен к аналоговому входу второго пяфроаналоговрго . преобразователя, первый и третий регулировочные входы экстрапопятора соединены с входамя третьего аналогового сумматора, выход которого через второй блок масштабирования связан со вторым ъюзаом второго аналогового сумматора и с аналоговым входом третьего цифро-аналогового пре-, образователя, первый регулировочный вход экстраполятора соединен с аналоговым входом четвертого цифро-аналогового преобразователя, цтсфровой вход которого подключен к выходу первого регистра, выходы первого, второго и третьего цифро-аналоговых преобразователей подключены к соответствующим входам четвертого аналогового сумматора, выход которого соединен с аналоговым входом пятого цифроаналоговргр преобразователя, цифровой вход которого соединен с выходом счетчика, вход счетчика соединен с шиной задания интервала экстраполяции, управляющие входы счетчика и регистров соединены с шиной сброса и перезаписи, выходы четвертого и пятого цифро-аналоговых преобразователей подключены к соответствующим вхоД1ам пятого аналогового сумматора, выход которого является выходом экстраполятора. Источники информации, гфинятые во внимание при экспертизе Д. Авторское свидетельство СССР, № 467368, кл. G 06 G 7/30, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР, N3 373733, кл. G Об G 7/ЗО, 1971 (прототип).