Экстраполятор Советский патент 1982 года по МПК G06G7/30 

(5А) ЭКСТРАПОЛЯТОР

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в специали зированных вычислительных машинах и в корректирующих устройствах систем автоматического управления. По основному авт. св. ff 691881 из вестен экстраполятор, используемый в автоматике и вычислительной техник для выработки упреждающего сигнала с упреждением на один шаг, причем экстраполирующая функция вырабатывается,путем преобразования и обработки трех соседних дискретных значений исходной функции. Этот экстраполятор состоит из трех ключей, трех запоминающих элементов, трех коммутаторов, двух сумматоров, инвертора, интегратора и генератора-распределителя тактовых импульсов, выходы которого подключены к соответствующим управля щим входам ключей и коммутаторов, при этом вход экстраполятора соединен с сигнальными входами всех ключей, выходы которых соединены с сигнальными входами всех ключей, выходы которых соединены с сигнальными входами запоминающих элементов; первый, второй и третий входы первого коммутатора соединены соответственно с выходами первого, второго и тре тьего запоминающих элементов; первый, второй и третий входывторого коммутатора соединены соответственно с выходами второго, третьего и первого запоминающих элементов; первый, второй и третий входы третьего коммутато ра соединены соответственно с выходами третьего, первого и второго запоминающих элементов; первые выходы коммутаторов объединены и через инвертор соединены с первыми входами второго сумматора и интегратора, вторые выходы коммутаторов объединены и соединены с вторыми входами второго сумматора и интегратора, третьи выходы коммутаторов объединены и соединены с третьим входом второго суммагора, а выходы второго сумматора и интегратора соединены соответственно с первым и вторым входами первого сумматора. Работа такого экстраполятора без . учета переходных процессов может быть описана выражением 4-4 f - i i4F,i8-ytiiO, . . (I) где tj4 - момент времени, соответст-. вующий взятию последнего отсчета в предыдущей серии измерений; текущее знамение экстраполируемой величины l . Однако рассматриваемый экстраполятор работает s строго фиксированном д| апазоне упреждений и позволяет выработать экстраполированный сигнал с упреждением только на один шаг, что я1вляется его недостатком и в ряде случаев ограничивает o6/iactb прик енения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей экстраполятора за счет задания переменного диапазона упреждения, т.е. создания возможности экстраполировать на один два и более шагов вперед при сохране нии величины относительной точности экстраполяции неизменной. Указанная цель достигается тем, что в экстраполятор введены блок управления и два блока переменных коэффициентов, первый из которых вкл чен между выходом инвертора и первым входом второго сумматора, второй между третьими выходами коммутаторов и третьим входом второго сумматора, управляющие входы блоков переменных коэффициентов подключены к выходам блока управленияi На чертеже изображена блок-схема предлагаемого экстраролятора. Экстраполятор состоит из ключей 1 j - la, входы которых соединены с входом экстраполятора, а выходы ключей 1{ - 1з соединены с входами запоминающих элементов 2 - 2, выходы запоминающих элементов 2 - 2 соединены с соответствук5щими входами коммутаторов 3 З первые, вторые и третьи выходы которых соответствен но объединены. Первые выходы коммутаторов .соединены с входом инвертора 4. Вцходы сумматора 5 и интегратора 6 соединены соответственно с первым и Вторым входами сумматора 7. Выходы генератрра-распределителя 8 тактовых И1 1пульсов соединены с управляющими входами ключей 1 - 1 и коммутаторов 3 - Зд. Выход инвертора k и третьи выходы коммутаторов соединены соответственно с входами блоков 9 и 9(2 переменных коэффициентов, выходы которых соединены соответственно с первым и третьим входами сумматора 5, второй вход которого соединен с вторыми выходами коммутаторов. Одновременно выход инвертора 4 и вторые выходы коммутаторов соединены с первым и вторым входами интегратора 6. Управляющие входы блоков 9 - 9 переменных коэффициентов соединены с блоком 10 управления. Предлагаемый экстраполятор работает следующим образом. Входной сигнал U(t) поступает одновременно на сигнальные входы всех ключей 4 - Ig, которые поочередно циклически открываются в начале каждого такта работы экстраполятора на короткие промежутки времени t, достаточные для передачи мгновенного значения входного сигнала на сигнальные входы запоминающих элементов 2 - 2, где мгновенные значения входного сигнала запоминаются, образуя упорядоченную по времени последовательность его дискретных значений для равноотстоящих промежутков времени, и сохраняются постоянными по амплитуде каждый из запоминающих элементов 2 ;| - 2 в течение трех тактов работы экстраполятора. С выходов запоминанмцих элементов 2 - 2 дискретные значения входного сигнала поступают на соответствующие входы коммутаторов которые поочередно включаются на каждом такте работы экстраполятора и осуществляют коммутацию выходов запоминающих элементов 2 - 2. Совместная работа ключей 1.| - 1 и коммутаторов 3( - 3 организована таким образом, что На каждом такте работы на выходы коммутаторов поступают три соседних, упорядоченных по .времени, дискретных значения входного сигнала, зафиксированные запоминающими элементами 2 - 2 в равноотстоящие моменты времени, т.е. значения U(t), U(t, ) ии() соответственно (где 1,2,3...п - номер такта работы экстраполятора). На следующем такте работы экстраполятора указанные выше дискретные значения входного сигнала в результате переключения одного из ключей 1) - 1 и одного из коммутаторов 3 - Зд- заменяются новой упорядоченной по времени последовательностью диcкpetныx значений U(t.), U(t) и UCt,.),сдвинутой относительно предыдущей последовател ности на одно дискретное значение в сторону вытеснения более раннего дискретного значения входного сигнала и т.д. на каждом последующем такте. Это достигается тем, что на каждом такте работы циклически последовательно срабатывает один из ключей 1 - 1 и один из коммутаторов например, на i-ом такте срабатывают ключ 1 и коммутатор 3, на i+1-ом такте - ключ 1 и коммутатор 3i, на 1+2-ом такте - ключ 1 и коммутатор 3-t и т.д. Таким образом, на выходы коммутаторов поступают квантованные по уровню, причем амплитуда каждого уровня пропорциональна мгновенным значениям входного сигнала в момёнты его фиксации, т.е. в моментУ его подачи на входы запоминающих элементов 2 - 2, и сдвинутые относительно друг друга на один такт ступенчатые сигналы. Выходы коммутаторов 3 - 3 соединены с решающей частью экстраполятора. С выхода инвертора сигнал поступает на вход блока переменных коэффициентов, где умно жается на весовой коэффициент М и далее поступает на первый вход сумма тора 5. Сигнал со вторых выходов ком мутаторов непосредственно поступает на второй вход сумматора 5- Суммирование по второму входу сумматора 5 осуществляется с постоянным коэффициентом Mj 1/3 независимо от рёжима работы устройства. Сигнал с тре тьих выходов коммутаторов поступает на вход второго блока Э переменных коэффициентов, умножается на весовой коэффициент Mj и поступает на третий вход сумматора 5 на выходе которого вырабатывается дискретная составляющая упрежденного сигнала. Выработка непрерывной составляющей упрежденног сигнала осуществляется интегратором 6.С выходов сумматора 5 и интеграто ра 6 соответственно дискретная и непрерывная составляющие упрех денного сигнала поступают на входы сумматора 7,на выходе которого вырабатывается аналоговый упрежденный сигнал с зада ным упреждением. Величина упреждения задается дискретно и определяется зн чениями веровых коэффициентов М и Mj, которые устанавливаются блоками переменных коэффициентов 9л и 92 по командам, поступающим от блока 10 управления. . Значения весовых коэффициентов М и M/J в зависимости от требуемого упреждения могут быть рассчитаны по формулам: м Ч + 39 . 1 g 5 + 39 Ъ где 9 - заданное упреждение () 1,2,3...m), и заложены в видэ дискретных значений в блоки 9 - 92 переменных, коэффициентов соответственно. Работой экстраполятора управляет генератор-распределитель 8 тактовых импульсов, с выхода которого импуль- сы малой длительности поступают на управляющие входы ключей 1 ч - 1э обеспечивая поочередное срабатывание одного клоча (открывание) в начале каждого такта, а импульсы, длительностью в один такт, поступают поочередно на управляющие входы коммутаторов - Зд, также обеспечивая их поочередную циклическую работу, коммутацию и передачу сигналов с выходов запоминающих элементов 2 на выходы коммутаторов. На каждом такте работы экстраполятора управляющие сигналы от генератора-распределителя 8 тактовых импульсов поступают на / управляющие входы одного ключа и одного коммутатора. Технико-экономический эффект от использования предлагаемого устройства заключается в существенном расширении функциональных возможностей экстраполятора при сохранении требуемой точности выработки упрежденного сигнала, т.е. обеспечении экстраполяции на одну, две и более точек ваеред путем задания посредством блоков 9 и 92 переменных коэффициентов соответствукяцих значений весовых коэффициентов М и Мд, а также в повышении надежности работы устройства благодаря применению хорошо освоенных промышленностью высоконадежных элементов со стабильными характеристиками. формула изобретения Э((;страполятор по авт. св. N 691881, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет задания переменного диапазона упреждения, в него введены блок управления и два блока переменных коэффициентов, первый из которых включен между выходом инвертора и пер вым входом второго сумматора, второй - между третьими выходами комму:таторов и третьим входом второго сумматора, управляющие входы блоков переменных коэффициентов подключены к выходам блока управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Авторское свидетельство СССР № 691881, кл. G Об G 7/30, 1977 (прототип) .