Экстраполятор Советский патент 1982 года по МПК G06G7/30 

(5) ЗКСТРАПОЛЯТОР

1

Изобретение относится к автома.тике и вычислительной технике, предназначено для реализации экстраполяционной зависимости второго порядка и мб«ет быть использовано в системах сбора и обработки информации, устройствах телеметрии, связи и управления, в устройствах оперативного прогнозирующего контроля, для получения огибающей импульсного сигнала с постоянным шагом квантования и т.д.

Известен экстраполятор, содермащий аналоговый регистр сдвига и три интегрирующих усилителя

Недостатками этого экстраполятора являются низкая точность экстраполяции и ограниченные функциональные возможности, большая чувствительность к помехам во входном сигнале и погрешностям работы Аналогового регистра сдвига.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, реализующее экстраполяционную зависимость второго порядка

+ t +

. 3FlnT -4FГ(п-1)ТЗ +F (л-2jТЗ , . --2Т

FCnT}-2F(n-1)(n-2)T. Д ,,. 2Т2

10

где Т - период квантования;

t - время внутри интервала квантования (О t ST) ;

FfnTl - дискретные значения восста15навливаемого сигнала (п

АГ ,- 0, 1, 2,...); FLnTvtJ- экстраполированное значение восстанавливаемого аналогового сигнала.

20

Этот экстраполятор содержит трехразрядный аналоговый регистр сдвига, два интегратора и один суммаTOJ) 2. 3 Недостаток известного экстраполя тора - большая чувствительность к входным помехам, и погрешностям работы аналогового регистра сдвига. Цель изобретения - повышение точности. Поставленная цель достигается за счет того, что в экстраполяторе содержащем аналоговый регистр сдвига, вход которого является входом экстраполятора, сумматор, выход которого является выходом экстраполятора, и два интегратора, выполненных соответственно на первом и втором операционных усилителях, интегрирующих конденсаторах, один. из которых включен между выходом и инвертирующим входом соответствую щего операционного усилителя, а второй - между неинверитрующим вхо дом соответствующего операционного усилителя и шиной нулевого потенци ла, ключах, включенных параллельно интегрирзющим конденсаторам, и масштабирующих резисторах, уг1равляю щие входы ключей и аналогового регистра сдвига соединены с шиной та товых импульсов, первый выход анало гового регистра сдвига соединен с первым суммирующим входом сумматора и через соответствующие м сштаби рующие резисторы - с неинвертирующими оходами первого и второго операционных усилителей, выход первого операционного усилителя соединен че рез соответствующий масштабирующий резистор с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, выход которого соединен через соответствующий масштабирующий резистор с вторым суммирующим входом сумматора, второй выход аналогового регистра сдвига соединен с.третьим суммирующим входом сумматора и через соответствую(цие масштабирующие резисторы - с инвертирующими вх дами первого и второго операционных усилителей, третий выход анапогового регистра сдвига соединен с первым вычитающим входом сумматорь и через соответствующие масштабирующие резисторы с инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, четвертый выход с вторым вычитающим входом сумматора и через соответствующие масштабируюи1ие резисторы - с .инвертирующими входами первого и второго операционнь1Х усилителей, а пятый ВЫХОД аналогового регистра сдвига соединен с четвертым суммирующим входом сумматора и через соответствующие масштабирующие резисторы с неинвертирующими входами первого и второго операционных усилителей. На чертеже представлена схема экстраполлтора, Экстраполятор содержит аналоговый регистр 1 сдвига, интеграторы 2 и 3, сумматор f операционные усилители 5 и 6, интегрирующие конденсаторы 7 и 8, ключи 9 и 10, интегрирующие конденсаторы 11 и 12, ключи 13 и Н, масштабирующие резисторы 15 - 26, Экстраполятор работает следующим образом. Экстраполяционная зависимость второго порядка реализуется по пяти последним дискретным значениям входного сигнала. Она имеет вид + +a.t + 1-2 31lCnT + 9F(n-1)Tj где a -ЗРГ((п-3)(п-4)Т ; , 5 F nT3-13F(n--l)T3- 70TI}::: Л I lIl:lУI}: S I lI} (n-1 ) Гп-2) -рп -Fr(n-3)(n-4)Tl. - nwz 0 t T. Экстраполяционная формула (.2) получена с помощью метода наименьших квадратов;, 1еизвестные коэффициенты a, а , а „ находятся из условия минимума суммы квадратов отклонений T fn-i)T от P|:(n-i)T3 i 0, 1,2, Дифференцируя сумму кв; доатов по а ,. а , а, и приравнивая к нулю производные, получаем систему уравнений, решение которой дает значеприведенные в форния ад, в, муле С 2). На очередном И-ном такте работы за время записи в регистр 1 записывается очередное значение аходного сигнала , которое фиксируется на выходе а. Предшествующие значения FC(n-1)Tj, Fi:(n-2.)T, FC(n-3)T и Fr(n-i.)TJ фиксируются соответственно на выходах б - д. В течение времени записи интеграторы обнуляются. После окончании записи очередного дискрета в регистр 1 интеграторы 2 и 3 переходят в рабочее состояние , и на выходе сумматора фор мируется экстраполирующий сигнал. Интеграторы могут быть выполнены, как и в прототипе, на дифференциальных операционных усилителях с интегрирующими конденсаторами, включенными между инвертирующим входом и выходом усилителя, а также мемаду неинвертирующим входом и шиной нулевого потенциала, и с ключами, параллельными соответствуюьцим конденсаторам. Между входами интеграторов и входами операционного усилителя включаются масштабирующие резисторы. При равенстве конденсасаторов и при наличии дополнительных резисторов, включаемых между инвертирующим входом операционного усилителя и шиной нулевого потенциа ла и уравнивающих суммарные активные проводимости по обоим входам усилителя, коэффициенты по каждому входу интегратора определяются через величину соответствующего входного резистора Технико-экономический эффект от использования изобретения определяется повышением точности экстраполяции . Формула изобретения Экстраполятор, содержащий аналоговый регистр сдвига, вход которого является входом экстраполятора, сум матор, выход которого является выходом экстраполятора, и два интегратора, выполненных соответственно на первом и втором операционных усилителях, интегрирующих конденсаторах, один из которых включен между выходом и инвертирующим входом соответствующего операционного усилителя , а второй - между неинвертируюи;им входом соответствующего рационного усилителя и шиной нулевого потенциала, ключах, включенных параллельно.интегрирующим конденсаторам, и масштабиру|.жчих резисторах, управляющие входы ключей и аналогового регистра сдвига соединены с шиной тактовых импульсов, первый выход аналогового регистра сдвига соединен с первым суммирующим входом сумматора и через соответствую-, щие масштабирующие резисторы - с неинвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, выход первого операционного усилителя соединен через соответствующий масштабирующий резистор с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, выход которого соединен через соответствуюи;ий масштабируюи(ий резистор с вторым суммирующим входом сумматора, отличающийся тем, что, С целью повышения точности, второй выход аналогового регистра сдвига соединен с третьим суммирующим входом сумматора и через соответствующие масштабирующие резисторы - с инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, третий выход аналогового регистра сдвига соединен с первым вычитающим входом сумматора и через соответствующие масштабирующие резисторы - с инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, четвертый выход - с вторым вычитающим входом сумматора и черюз соответствую(чие масштабирущие резисторы - с инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей, а пятый выход аналогового регистра сдвига соединен с четвертым суммирующим входом сумматора и через соответствующие масштабирующие резисторы с неинвертирующими входами первого и второго операционных усилителей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № it67368, кл. G 06 G 7/30, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке К 2961521/18-2 +, кл. G 06 G 7/30, 1980 (прототип).

Btifoi