Устройство для вычисления обратных функций Советский патент 1982 года по МПК G06F7/556 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам для воспроизведения функций на основе полигональной аппроксимации, и может найти применение в измерительных и управляющих системах в качестве специализированных вычислителей параметров от частотных датчиков при измерении по периоду, в цифровых моделирующих машинах в качестве генераторов дробно-рациональных функций, в математических развёртывающих системах и т.п. Известно устройство, основанное на структурном программировании ступенчатой аппроксимирующей функции. Данное устройство содержит реверсивный счетчик, упраьляемый делитель, генератор, схему ИЛИ, вентили, В сос таве устройства блок памяти отсутствует tU. Недостатком известного устройства является невозможность воспроизве дения функций вида . /х с варьируемым параметром С| , а также ограниченная точность вследствие аппроксимации ступенчатой функцией. Наиболее близким к п редлатаемому является устройство, основанное на структурном программировании полигональной функции и содержащее узел накопления аргумента, образованный делителем и счетчиком аргумента, узел квантования переменной аппроксимации, образованный делителем длины и счетчиком номера участка, аппроксиматор, образованный регистром хранения, первым и вторым управляемыми делителями и двоичным умножителем, счетчик функции, генератор, ключи элемент задержки. Данное устройство соединяет в себе достоинства метода полигональной аппроксимации и нетабличного способа задания полигональной функции, то позволяет достигать требуемую точность бе существенного увеличения аппаратурных затрат t2l. Недостатком известного устройства является невозможность задания переменного по величине шага аппроксимации и вследствие этого значительные отклонения модуль-максимума вертикального отклонения (погрешност аппроксимации) при изменении аргумента, что ограничивает функциональные возможности устройства и ухудшает точностные характеристики. Цель изобретения - повышение точности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор импульсов, ключ, делитель аргументе, счетчик аргумента, делитель шага аппроксимации, первый элемент задержки, первый счетчик номера jpjara, первый регистр, первый управляемый делитель частоты, двоичный умножитель и вычитающий счетчик,причем выход генератора импульсов соеди нен с информа1ционным входом ключа, .первый управляющий вход которого сое динен со входом пуска устройства, вы ход ключа соединен с входом делителя аргумента и информационными входами делителя аргумента и информационными входами делителя шага аппроксимации м первого управляемого делителя частоты, выход делителя аргумента соединен через счетчик аргумента со вторым управляющим входом ключа, выход делителя шага аппроксимации чере первый элемент задержки соединен со входом первого счетчика номера шага, выход первого регистра соединен с управляющим входом первого/управляемо го делителя частоты, выход двоичного умножителя соединен с входом вычитающего счетчика, дополнительно введены второй элемент задержки, второй счетчик номера шага, группа элементов И-НЕ, сумматор, второй регистр, второй и третий управляемые делители частоты, причем выход делителя шага аппроксимации соединен с управляющими входами первого регистра И сумматора, информационные входы которых соединены соответственно с выходом первого счетчика номера шаГа и входом задания коэффициента устройства, выход первого элемента задержки соединен с входом второго элемент задержки, управляющим входом второго регистра и первыми входами элементов И-НЕ группы, вторые входы которых соединены с выходом сумматора, выход второго элемента задержки соединен через второй счетчик номера шага с информал ционным входом второго регистра и управляющим входом третьего.управляемого делителя частоты,информационный вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго управляемого делителя частоты и входом двоичного умножителя, информационный и управляющий входы второго управляемого делителя частоты соединены соответственно с выходами первого управляемого делителя частоты и второго ; регистра, выходы элементов И-НЕ группы соединены с управляющим входом делителя шага аппроксимации. Блок-схема устройства представлена на чертеже. Устройство для вычисления обратных функций, содержит генератор 1 импульсов, ключ 2, делитель 3 аргумента, счетчик k аргумента, делитель 5 шага аппроксимации, группу 6 элементов И-НЕ, сумматор 7, элементы 8 и 9 задержки, счетчики 10 и 11 номера шага, регистры 12 и 13, управляемые делители Й-16 частоты, двоичный умножитель 17 и вычитающий счетчик 18, управляющие входы 19 и 20 ключа. В основу работы устройства положены следующие соображения. При фиксированном шаге аппроксимации, что имеет место в известном устройстве, конечнб-|эазностное порождающее уравнение для полигональной аппроксимирующей функции имеед вид а 1 а 1 fc,(x)-yn.,4yn.t.; - рГП ГГу-t, где ду„ находится применением разностного оператора к исходной функции в соседних узлах интерполяции. Значения модуль-максимума вертикального отклонения полигональной аппроксимирующей функции от исходной в значительной степени зависят от номера участка, уменьшаясь при уменьшении скорости изменения функции. Уменьшение колебаний модуль-максимумов можно обеспечить выбором нефиксированного шага аппроксимации, например, изменяющегося по закону арифметической прогрессии дх,дхоп, при котором выражения для ёргумента в двух

соседних узлах интерполяции запишут- ся как

((2xQ-fn XQ) ; -j(2xj.

-OAXQ)

Так как х..0, то конечно-разностное уравнение для приращения полигональной аппроксимирующей функции равно

)-f(x.,)a(J; - ,)

Ла п(п-1)(п+1) Имеет место полигональная аппроксимация с равномерно увеличивающимся шагом аппроксимации . Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии в сумматор 7 записывается код дхд величины шага аппроксимации, в регистр. 12 - код единицы, в счетчик 10 и регистр 13 код двойки, в счетчик 11 - код тройки , в счетчик аргумента - код дополнения до требуемого значения аргумента, в счетчик 18 - код начального значения функции. При подаче команды пуска на вход 19 ключ 2 отпирается, и импульсы с выхода генератора 1 поступают на входы делителей 3,5,1. По окончании каждого очередного участка аппроксимации импульсом с выхода делителя 5 в .сумматор 7 добавляется код участка аппроксимации , импульсом с выхода элемента 8 задержки - коэффициент пересчета делителя 5 устанавливается рав ным очередному шагу аппроксимации пу тем записи обратного кода через груп пу 6 элементов И-НЕ, переписываются число из счетчика 11 в регистр 13 и Число из счетчика 10 в регистр 12, благодаря чему числа в регистрах 12 1и 13 и счетчике 11 на каждом из учас тков равны соответственно (п-1), п, (п+1) или Приращение полигональной функции поступает в виде числа импульсов с выхода цепочки делителей на вход двоичного умножителя 17, с помощью

которого приводится к необходимому масштабу и умножается на параметр а, после чего на вычитающий счетчик 18. По достижении текущего значения аргумента сигналом с выхода счетчика k аргумента на вход 20 ключ 2 запирается, и работа устройства заканчивается.

Реализованный в предлагаемом устройстве принцип обеспечивает нефиксированный шаг полигональной аппроксимации и позволяет адаптировать устройство для работы в требуемом диапазоне изменения переменных. - Формула изобретения Устройство для вычисления обратных функций, содержащее генератор импульсов, ключ, делитель аргумента, счетчик аргумента, делитель шага аппроксимации, первый элемент задержки, первый счетчик номера шага, первый регистр, первый управляемый делитель частоты, двоичный умножитель и вычитающий счетчик, причем выход генератора импульсов соединен с информационным входом ключа, первый управляющий вход которого соединен с входом пуска устройства., выход ключа соединен с входом делителя аргумента и информационными входами делителя шага аппроксимации и первого управляемого делителя частоты, выход делителя аргумента соединен через счетчик аргумента с вторым управляющим входом ключа, выход делителя шага аппроксимации через первый элемент задержки соединен с зходом первого счетчика номера шага, выход первого регистра соединен с управляющим входом первого управляемого делителя частоты, выход двоичного умножителя соединен с входом вычитающего счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй элемент задержки, второй счетчик номера шага, группа элементов И-НЕ, сумматор, второй регистр, второй и третий управляемые делители частоты, причем выход делителя шага аппроксимации соединен с управляющими входами первого регистра и сумматора, информационные входы которых соединены соответственно с выходом первого счетчика номера шага и входом задания коэффициента устройства, выход первого элемента задержки соединен с ыходом второго элемента задержки, управляющим входом второго регистра и первыми входами элементов И-НЕ группы, вторые входы которых соединены с выходом сумматора, выход второго элемента задержки соединен через второй счетчик номера шага с информационным входом второго регистра и управляющим входом третьего управляемого делителя частоты, информационный вход и выход которого соединены соответственноС выходом второго управляемого делителя частоты и входом двоичного умножителя, информационный

И управляющий входы второго управляемого делителя частоты соединены соответственно с выходами первого управляемого де/мтеля частоты и втогрого регистра, выходы элементов И-НЕ группы соединены с управляющим входом делителя шага аппроксимации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР № 17А83, кл. G 06 F 7/52, 1965.

2,Авторское свидетельство СССР N538367, кл. G Об F 15/3, 1976 (прототип).

fff

I