Цифровой функциональный преобразователь Советский патент 1981 года по МПК G06F7/60 

I

Изобретение относится к автоматик и вычислительной технике, а именно к устройствам для воспроизведения функций, аргумент которых представлен в виде цифрового или унитарного кода, и может быть использовано в специализированных вычислителях для воспроизведения сложных, таблично заданных и других нелинейных функций; в информационно-измерительных системах для линеаризации, приведения или математической обработки измерительной И1 ормации; в цифровых системах управления и контроля для реализации функциональных зависимостей, аппроксимирующих различные нелинейности и т. д.

Известно устройство для воспроизведения нелинейных зависимостей, основанное на табличном задании полигональной аппроксимирующей функции содержащее делитель длины участка, счетчик участков, управляемый делитель для реализации требуемых угловых коэффициентов звеньев полигональной функции, счетчик результата и блок памяти | .

Недостатком устройства является значительный объем запоминающего устройства, в котором необходимо размещать угловые коэффициенты всех линейных звеньев.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее генератор импульсов, блок пуска-останова, делитель длины участка, счетчик линейных участков, счетчик, первую группу элементов И, перв-ый элемент ИЛИ, триггер, элемент задержки и сумматор, причем выход генератора импульсов через блок пуска-останова подключен ко входам счетчика и делителя длины участка, выходы которых подключены соответственно ко входам триггера и счетчика линейных участков, разрядные выходы счетчика подключены к первым входам элементов И первой группы, вторые входы которых подключены к выходам счетчика линейных участков, выходы элементов И первой группы подключены ко входам первого элемента ИЛИ,.вход которого подключен к выходу триггераf2jo Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, а именно невозможность воспроизведения функциональных зависимостей типа , где . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет дополнительного воспроизведения функций вида у , где , Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее генератор импульсов, блок пуска-останова, делитель длины участка, счетчик линейных участков, счетчик, первую гру пу элементов И, первый элемент ИЛИ, триггер, элемент задержки и сумматор, причём выход генератора импульсов через блок пуска-останова подклю чен ко входам счетчика и делителя длины участка, выходы которых подключены соответственно ко входам триггера и счетчика линейных участков, разрядные выходы счетчика подключены к первым входам элементов И первой группы, вторые входы которых подключены к выходам счетчика линейных участков, выходы элементов И пер вой группы подключены ко входам первого элемента ИЛИ, вход которого под ключен к Еыходу триггера, дополнител но введены счетчик нелинейных участков, блок памяти, схема сравнения, вторая группа элементов И и второй элемент ИЛИ, причем выходы счетчика линейных участков подключены к первой группе входов схемы сравнения, вторая группа входов которой через блок памяти соединена с выходами счетчика нелинейш 1х участков, вход которого подключен к выходу схемы сравнения, установочным входам счетчика, делителя длины участков, счетчика линейных участков и ко входу элемента задержки, выход которого-, подключен ко входу вычитания .сумматора и первым входам элементов И второй группы, вторые входы которых подключены ко входам задания констан ты устройства, выход первого элемента ИЛИ подключен ко входу сложения сумматора и первому входу второго элемента ИЛИ,, второй вход которого подключен к выходу младшего элемента И второй группы, выход второго элемента ИЛИ подключен к младшему входу сумматора, остальные входы которого подк.пючены к выходам элементов И второй группы. На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит генератор 1 импульсов, блок 2 пуска-останова, делитель 3 длины участка, счетчик 4 линейных участков, счетчик 5, первую группу 6 элементов .И, триггер 7, первый элемент ИЛИ 8, схему 9 сравнения, счетчик 10 нелинейных участков, блок 11 памяти, элемент 12 задержки, вторую группу 13, элементов И, сумматор 14 и второй элемент ИЛИ 15. Принцип действия предлагаемого устройства заключается в следующем. Исходя из допустимой .погрешности воспроизведения строятся графики заданной функции f(х),смещенные по вертикали на величину + €. и - €. . Из точки ,; ур , принадлежащей зависимости f (х.) -€, строится квадратичная зависимость у рх , где р . 1 для предложенного варианта реализации. Пересечение зависимости у хр с зависимостью f(х) + осуществляется в точке LXJ у j ко торая является первым узлом ввода коррекции путем вычитания значения € из текущего ординаты воспроизводимой функции. Из точки х. ; f посторно строится квадратичная зависимость у рх до пересечения с f(x) +t в точке у Ч V 2. 2 -1 после чего вновь повторяется ввод коррекции - . При этом погрешностью линейной аппроксимации зависимости у рх пренебрегаем, так как ее требуемое значение достигается без существенного увеличения аппаратурных затрат. Важдым является то, что для реализации этого принципа воспроизведения функций требуется весьма простой и мальй по объему блок памяти, так как в нём размещаются коды длин нелинейных участков, число которых обычно невелико и много меньше числа линейных участков. В случае же выбора длины нелинейного участка, равной 1 2 , где - число линейных участков, располагающихся на нелинейном участке 1., кодирование длин нелинейных участков осуществляется кодом номера участка, что дополнительно упрощает блок памяти.

Достоинством предлагаемого способа воспроизведения функций являетгся также то, что величина коррекции .не зависит от текущего значения аргумента, а модули-максимумы погрешности воспроизведения постоянны в рабочем диапазоне , т, е. предлагаемый способ реализует равномерное при ближение заданной функции.

Устройство работает следующим образом.

На первом участке линейной аппроксимации счетчик 4 установлен в нулевое состояние и приращение функции формируется за счет т/2 импульсов, поступающих на вход элемента ИЛИ 8 с выхода триггера 7, где m - коэффициент деления делителя 3, п - разряд ность счетчика 5. На втором участке линейной аппроксимации триггер младшего разряда счетчика 4 устанавливается в единицу и на вход элемента ИЛИ 8 пост-упает m( + ) импульсов, а к концу первого нелинейного участка аппроксимации, в течение которого отрабатывается i участков линейной аппроксимации, поступает т.. 2 импульсов (учитывая, что i /лх, число импульсов пропорционально квадрату аргумента). В первом узле fx ; у кусочно-линейно аппроксимации, ордината которого фактически задана кодом на входах блока 11 памяти, с выхода схемы 9 сравнени поступает сигнал, осуществляющий запись единицы в счетчик 10 нелинейных участков аппроксимации, а также осуществляющий вычитание из кода функции в сумматоре 14 кода допустимой погрещности . С этого момента начинает отрабатываться второй нелинейный участок аппроксимации, причем, описанные операции формироващся линейных участков повторяются, так как импульсом с выхода схемы 9 сравнения блоки 3-5 также устанавливаются в ноль. В момент окончания работы устройства при проходе аргумента через заданное значение, на вход блока 2 подается сигнал останова, а с выходов сумматора 14 считьюается код аппроксимированной функции.

При конкретной реализации устройства может возникнуть ситуация, когда узлы нелинейной и линейной аппроксимации не совпадают. В этом cjjy4ae

схема 9 сравнения подключается либо к выходам сумматора 14, либо к выходам счетчика аргумента (не показан) в зависимости от того, какой параметр узлов нелинейной аппроксимации яаляется задающим: х или у.

При необходимости, аппроксимация может выполняться отрезками гипербол с переменной крутизной или с расположением их в другом квадрате. Для этого исключаются цепи сброса блоков 3-5, или сумматор 14 переводится в режим вычитания по входу сложения.

Из принципа действия устройства видно,, что выигрыш в объеме памяти равен общему числу линейных участков аппроксимации, отрабатываемых на нелинейных участках аппроксимации, а возможность варьирования как величины вносимой поправки, так и расположения узлов кусочно-линейной аппроксимации расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства при его использовании для решения прикладных аппроксимационных задач в проектируемых системах контроля и управления.

Формула изобретения

Цифровой функциональный преобразователь, содержащий генератор импульсов, блок пуска-останова, делитель длины участка, счетчик линейных участков, счетчик, первую группу элементов И, первый элемент ИЛИ, триггер, элемент задержки и сумматор, причем выход генератора импульсов через блок пуска-останова подключен ко входам счетчика и делителя длины участка, выходы которых подключены соответственно ко входам триггера и счетчика линейных участ-. ков, разрядные выходы счетчика подключены к первым входам элементов И первой группы, вторые входы которых подключены к выходам счетчика линейных участков, выходы элементов И первой группы подключены ко входам первого элемента ИЛИ, вход которого .подключен к выходу триггера, отличающийся тем,что, с целью расширения функциональных возможностей за счет дополнительного воспроизведения функций вида у рх, где п 2 , в него введены счетчик нелинейных участков, блок памяти.

схема сравнения, вторая группа элементов И и второй элемент ИЛИ, причем выходы счетчика линейных участков подключены к первой группе входов схемы сравнения, вторая группа входов которой через блок памяти соединена с выходами счетчика нелинейных участков, вход которого подключен к выходу схемы сравнения, установочньм входам счетчика, делителя длины участков, счетчика линейных участков и ко входу элемента задержки, выход которого подключен ко входу вычитания сумматора и первым входам элементов И второй группы, вторые входы которых подключены ко входам задания константы устройства, выход первого элемента ИЛИ подключен ко входу-сложения сумматора и первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу младшего элемента И второй группы, выход второго элемента ИЛИ подключен к младшему входу сумматора, остальные входы которого подключены к выходам элементов И второй группы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 451989, кл. 6 06 F 7/38, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР№ 487398, кл. G 06 F 7/20, 1976.