Генератор функций Советский патент 1981 года по МПК G06F1/02 

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматизации научных экспериментов, аппаратуре для спектрального анализа, гибридных вычислительных устройствах и комплексах, в частности для генерирования в цифровой форме последовательности значений произвольных функций времени методом кусочно-квадратической аппроксимации.

Известен генератор функции, содержащий счетчик, сумматор,, множительный блок, делитель, распределитель импульсов, регистр, блок управления и ключи, принцип работы которого основан на разложении заданной функции в степенной ряд lj.

Однако данный генератор отличается сложностью аппаратурной реализации , а также неудобствами перестройки с одного вида функциональной зависимости на другой.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является генератор функций, содержащий генератор тактовых импульсов, счетчик, дешифратор, шифратор, два регистра, два сумматора и блок памяти 2 .

Недостаток известного генератора функций - большой, объем блока памяти, в особенности для воспроизведения функций с большим числом участков аппроксимации и высокой скоростью изменения производной.

Цель изобретения - упрощение генератора фуйкций.

Поставленная цель достигается тем,

o что генератор функций, содержащий генератор тактовых импульсов, счетчик, дешифратор, блок памяти, первый и второй сумматоры, регистр, элемент ИЛИ, причем выход генератора тактовых

5 импульсов соединен со входом счетчика, выходы дешифратора - с адресными входами блока памяти, выход регистра с первым входом первого сумматора и со входом второго сумматора, выход

0 которого соединен со вторым входом .первого еумматора., йыход которого является выходом генератора функций, содержит третий сумматор, блок формирования дополнительного кода, блок

5 формирования системы функций Уолша из системы функций Радемахера, 2 элементов И, где число функций Уолша, первый и второй элементы задержки, причем выход генератора тактовых 0 импульсов подключен к синхронизирующим входам первого, третьего сумматоров ичерез первый элемент задержки к синхронизирующему входу второго сумматора, выходы m младших разрядов счетчика - ко входам дешифратора, вы ходы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И,а один из этих выходов, соответствующий единичному значению всех m млад jimx разрядов счетчика, через второй элемент задержки - к синхронизирующе му входу регистра, выходы (n-m) старших разрядов счетчика, где п число разрядов счетчика, а (n-m) функций Радемахера, соединены со входами блока формирования систе мы. функ11ий Уолша, выходы которого подключены ко вторым входам соответ ствующих элементов И, выходы которых через элемент ИЛИ подключены к управляющему входу блока формирования дополнительного кода, вход которого подключен к выходу блока памяти, а выход - ко входу третьего сумматора вь1ход которого подключен ко входу регистра. Функциональная схема генератора функций представлена на чертеже. Схема содержит первый 1 и второй 2 сумматоры, регистр 3, третий сумматор 4, блок 5 формирования дополнительного кода, элементы б задержек блок 7 памяти, элемент ИЛИ 8, генератор 9 тактовых имаульсов, элементы И 10, дешифратор 11, блок 12 фор мирования системы функций Уолша из системы функций Радемахера, счетчик 13. Все сумматоры накапливающие. Принцип работы устройства основан на двухкратном интегрировании численными методами ступенчатой функции-суммы ряда Фурье-Уолша,представляющей собой кусочно-ступенчатую аппроксимацию второй производной воспроизводимой функции, в результате первого интегрирования получается кусочно-линейная функция, приближающая первую производную, в результате следующего интегрирования кусочно-квадратическая аппроксимация заданной функции. Значения первой производной функции определяются выражением fC)--%.,wjt..,)-f( Ч(--.)где f (t.) , значения аппроксимирующей производной кусочно линейной функции в соседних дискретных точках из менения аргумен- та; д t - шаг дискретизаци по аргументу; mtn 2 - количество точек на всем интервале изменения аргумента;W и С - значения базисных функций Уолша, а, следовательно, и сумма ряда . Фурье-Уолша остаются неизменными в пределах каждо го участка аппроксимации и изменяют свое значение при переходе от участка к участку. Для интегрирования кусочно-линейной функции используется метод трапеций, и, таким образом, вычисление значений функции производится по формуле./ ч v X (-)m.. -%-,).j 2i;f5i:c,w,(tj; /2) где f( tj. ) , ( t ) - значения кусочНоквадратической аппроксимирующей функции.. Начальные значения функции и ее первой производной должны быть заданы. Число точек М выбирается равным целой степени числа 2. Устройство работает следующим образом. Вычисление текущего значения функции производится на первом сумматоре 1 в соответствии с формулой (1),вычисление ее производной - на втором сумматоре 2 в соответствии с (1), причем значение суммы ряда Фурье-Уолша для каждого текущего участка аппроксимации находится на регистре 3, а на третьем сумматоре 4 в это время производитря формирование суммы ряда для следующего участка. В начальный момент времени на сумматоре 1 находится начальное значение функции, на сумматоре 2 - началь-. ное значение производной, на счетчике 13 - значение аргумента, соответствующее началу второго участка аппроксимации, на регистре 3 - значение суммы ряда для первого участка, сумматор 4 обнулен. Аргумент в виде равномерной последовательности импульсов задается с помощью генератора 9 тактовых импульсов. С приходом каждого импульса производится операция сложения на сумматорах 1 и 4, а затем с задержкой по времени на сумматоре 2. Коэффициент ряда Фурье-Уолша хранится в блоке 7 памяти, формирование функции Уолша производится при помощи счетчика 13 и блока 12 формирования функций Уолша, причем выборкой нужных коэффициентов управляет, дешифратор, соединенный с младшими разрядами счетчика, а выбором функций-Уолша - дешифратор сов местно с элементами И 10 и ИЛИ 8. В зависимости от значения соответствую щей функции Уолша, поступающего на управляющий вход преобразователя пря мого кода в дополнительный , суммирование коэффициента на сумматоре 4 производится либо в прямом, либо в дополнительном коде. В определенные моменты времени, соответствующие переходу от одного участка аппроксимации к другому, зна чения суммы ряда подаются с сумматора 4 на регистр 3, а сам сумматор 4 при этом обнуляется и, таким образом, подготавливается к вычислению суммы ряда для следуЕощего участка. Управление этим процессом осуществля ется с помощью дешифратора 11, выход Которого, соответствующий пороговым значениям аргумента, соединен через элемент задержки с управляющим входом регистра 3. Сокргицение объема блока памяти в предлагаемом генераторе функций достигается благодаря сокращению числа участков аппроксимации, а также в связи с тем, что некоторые коэффициенты ряда Фурье-Уолша оказываются пренебрежимо малыми и могут быть отброшены без ущерба для точности. Формула изобретения Генератор функций, содержащий генератор тактовых импульсов, счетчик, дешифратор, блок памяти, первый и второй сумматоры, регистр, элемент ИЛИ, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со входом счетчика, выходы дешифратора - с адресными входами блока памяти, выход регистра с первым входом первого сум матора и со входом второго сумматора, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, выход которого является выходом генератора функций, отличающийся тем, что, с целью упрощения генератора функций, он содержит третий сумматор, блок формирования дополнительного кода, блок формирования системы функций Уолша из системы функций Радемахера, 2 элементов И, где 2 число функций Уолша, первый и второй элементы задержки, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к синхронизирующим входам первого и третьего сумматоров и через первый элемент задержки к синхронизирующему входу второго сумматора, выходы m младших разрядов счетчика - ко входам дешифратора, выходы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И, а один из этих выходов, соответствующий единичному значению всех m младших разрядов счетчика, через второй элемент задержки - к синхронизирующему входу регистра, выходы n-m старших разрядов, где п - число разрядов счетчика, а (n-m) - число функций Радемахера, соединены со входами блока формирования системы функций Уолша, выходы которого подключеныко вторым входам соответствующих элементов И, выходы которых через элемент ИЛИ подключены к управляющему входу блока формирования дополнительного кода, вход которого подключен к выходу блока памяти, а выход - ко входу третьего сумматора, выход которого подключен ко входу регистра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 475614, кл G Об F 1/02, 1974. 2. Авторское свидетельство .СССР № 549818, кл. G 06 J 3/00, 1975 (прототип) .

/

/