Ступенчато-линейный экстраполятор Советский патент 1982 года по МПК G06G7/30 

(54) СТУПЕНЧАТО-ЛИНЕЙНЫЙ ЭКСТРАПОЛЯТОР

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматическому управлению. Известен ступенчато-линейный экстраполятор, содержащий цифроаналоговмй преобразо ватель, две ячейки памяти, блок умножения, элемент задержки, регистр, сумматор. В нем реализуется линейная экстраполяционная зазисимость, учитывающая два последних вход 11. Его недостаток - невысокая точность зкстралоляции при наличии во входном сигна производных выще первого порядка. При зтом выходной сигнал содержит скачки на границах между интервалами зкстраполяции. . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ступенчато(линейный зкстраполятбр, в котором линейная экстраполирующая функция вьграбатывается по трем последним входным дискретам 2. Недостатком данного устройства является наличие скачков (разрывов первого рода) в выходном сигнале в узловых точках, а также большие аппаратурные затраты (четыре сумматора, два цифроаналоговых лрео азов теля) Цель изобретення - улучшение динамических свойств и упрощение зкстраполятора. Указанная цель достигается тем, что ступенчато-линейный зкстраполягор, содержащий три ячейки памятн, три сумматора, причем информационный вход первой ячейки памятн и первый вход первого сумматора подключены к информационному входу экстраполятора, выход первой ячейки памяти соединен с вторым входом первого сумматора, управляющий вход второй ячейки памяти соединен с входом импульсов конца интервала зкстраполяции экстраполятора, инверсный выход второй ячейки памятн соединен с первым входом второго сумматора, а прямой выход - с информахоюниым входом третьей ячейки памяти, управляющий вход которой соединен с входом импульса записи зкстраполятора, а выход - с вторым входом второго сумматора, блок укшожения, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, н регистр, вход которого соединен с входом 39 кода упрежденного значения аргумента экстра полятора, а выход - с первым входом блока умножения, содержит элемент задержки, через который вход импульсов конца интервала экстраполяции экстраполятора соединен с управляюкцим входом первой ячейки памяти, выход первого сумматора соединен с информационным входом второй ячейки памяти, выход второго сумматора соединен с вторым входом блока умножения, а выход третьей ячейки памяти соединен с вторым входом третьего сумматора, выход которого является выходом экстраполятора. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого ступенчато-линейного экстрапо|Лятора. Экстраполятор содержит ячейки 1-3 памяти, сумматоры 4 - 6, регистр 7, блок 8 умножения и элемент 9 задержки. На чертеже приведены также информационный вход 1 (вход кода ординат экстраполируемой функ ции), вход 11 импульсов конца интервала (очередного) экстраполяции, вход 12 импульса записи, вход 13 кода упрежденного значения аргумента. Экстраполятор работает следующим образом. В экстраполяторе реализуется алгоритм экстраполяци} У -fv тг, (.г, , где Время экстраполяции, О uf б t; к.- экстраполированные значения функЦИК соответственно на концах (i-l)-r и i-ro интервалов дискретиэащш функции по времени: Yf. 2Yi., - Yi.j,.(2) Yj 2Y,- - Y,VV(3) При этом ячейка 1 памяти служит для хранения кода предьщущей (i -1 )-ой ординаты Y...; экстраполируемой функции, а ячейка 3 памяти кода экстраполированного значения функ ции Y.. . Ячейка 1 памяти имеет выход инверсным кодом, а ячейка 3 памяти - прямьпи На сумматоре 4 вычисляется экст раполирован ное значение Y. по формуле (3), которое затем хранится в ячейке 2 памяти, имеющей вьпсод инверсным кодом, подключенный к входу сумматора 5, и выход прямым кодом, соединенный с входом ячейки 3 памяти. Для вычисления вход сумматора 4, соединенный с входом 10 экстраполятора, сконструирован со сдвигом влево на один разряд, за счет чего обеспечивается удвоенное значение первого слагаемого в формуле (3). С помощью сумматоров 5 и 6, ре гастра 7 и блока 8 умножения непосредствен но реализуется формула экстраполяции (1), причем на сумматоре 5 вычисляется разность Y - Y, в блоке 8 умножения она умно-. жается на код отношения дТ / д t, поступающий с регистра 7, а результат Y получается на сумматоре 6. Вход 10 экстраполятора служит для приема кода текущей i-ой ординаты Y| экстраполируемой функции, на вход 11 поступает импульс конца очередного интервала экстраполяции, вход 12 обеспечивает npHisM импульса записи, по которому содержимое ячейки 2 памяти переписывается в ячейку 3 памяти, по входу 13 в регистр 7 передается код значения отношения uT/at. Элемент 9 задержки служит для задержки импульса конца очередного интервала дискретизации на время перезаписи содержимого сумматора 4 в ячейку 2 памяти. К началу каждого i-ro интервала экстраполяции в ячейках 1-3 памяти установлены соответственно коды текущей i-ой ординаты Y- экстраполируемой функции и экстраполированные значения функции для текущего Y и предыдущего Y инте рвалов дискретизации. Далее на каждом К-ом шаге i-ro интервала экстраполяции в регистр 7 через вход 13 подается код отношения дС/д t (так как интервалу at ставится величина 2 , где Р - разрядность регистра 7, то код отношения t с масштабом 2 равен коду времени экстраполяции дТ) С помощью регистра 7, сумматоров 6 и 5 и блока 8 умножения вычисляется экстраполированное значение Y по формуле (1). При дискрет ном изменении упрежденного значения аргумента дСот О до д t выходной сигнал будет изменяться по ступенчато-линейному закону на интервале экстраполявди Д1. По истечении последнего шага навход 12 поступает импульс записи, по которому содержимое ячейки 2 памяти переписьшается в ячейку 3 памята. Переход к следующему (i + 1)-му интервалу экстраполяции осуществляется одновременной подачей кода текущей (i + 1)-ой ординаты Yj экстраполируемой функции на вход 10 И импульса кошщ очередного интервала экстраполяции на вход И. При этом на сумматоре 4 будет сформировано экстраполированное значение Y функции для текущего шага, которое перепишется в ячейку 2 памяти, спустя время, необходимое на перезапись, по сигналу, поступающему с элемента 9 задержки, код текущей ординаты Yj экстраполируемой функции запишется в ячейку 1 памяти, и зкстраполятор готов к работе на новом интервале экстраполяции. На последующих интервалах экстраполяции экстраполятор работает аналогично описанному В предлагаемом экстраполяторе в силу ис-i пользуемого алгоритма (1) экстраполяции 59 значения экстраполируемой функции на концах интервала экстраполяции равны экстраполированным значениям, а не ее ординатам, как в прототипе, в связи с чем скачков сигнала на выходе экстраполятора в узловых точках не будет. Это приводит к улучшению динамических свойств экстраполятора (повышению динамической точности, устранению автоколебаний), снижению требований к динамическим характеристикам системы, в составе которой используется экстраполятор и, в коневдом счете, к расширению области применения предлагаемого экстраполятора, что в сочетании с уменьшением аппаратурных затрат определяет технико-экономический эффект 15

от использования изобретения.

Формула изобретения

Ступенчато-линейный экстраполятор, содержащий три ячейки памяти, три сумматора, причем информационный вход первой ячейки памяти и первый вход первого сумматора подключены к информационному входу экстраполятора выход первой ячейки памяти соединен с вторым входом первого сумматора, управляющий вход второй ячейки памяти соединен с входом импульсов конца интервала экстраполяции экстраполятора, инверсный выход второй ячейки памяти

поляции экстраполятора соединен с управляющим входом первой ячейки памяти, выход первого сумматора соединен с {шформационным входам второй ячейки памяти, выход второго сумматора соединен с вторым входом блока умножения, а выход третьей ячейки памяти соеданен с вторым входом третьего сумматора, выход которого является выходом экстрапояятора.

Источюоси згаформации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское сввдетельство СССР №696493, кл. G 06 G 7/30, 1977 (прототип). соединен с первым входом второго сумматора, а прямой выход - с информа1даонным входом третьей ячейки памяти, управляющий вход которой соединен с входом импульса записи экстраполятора, а выход - с вторым входом второго сумматора, блок умножения, выход которого соединен с первым входом третьего суммато, и регистр, вход которого соеданен с входом кода упрежденного значения аргумента, экстраполятора, а выход - с первым входом блока умножения, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических свойств и упрощения, экстраполятор содержит элемент задержки, через который вход импульсов конца интервала axctpSs