Устройство число-импульсной аппроксимации функций Советский патент 1982 года по МПК G06F17/10 

(54) УСТРОЙСТВО ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНОЙ АППРОКСИМАЦИИ ФУНКЦИЙ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах предварительной обработки информации с число-импульсньм представлением данных ,

Известно устройство для числоимпульсного моделирования функций, содержащее делитель частоты, счетчик числа участков аппроксимации, дешифратор, логические схемы И, выполненные в виде двух групп, логическую схему ИЛИ 1.

Недостатком известного устройства является невозможность воспроизведения функции, первая производная которых превышает значение единицы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство число-импульсного моделирования функций, содержащее двоичный умножитель, программный блок, генератор импульсов, логический элемент И 2.

Недостатком известного устройства является невозможность воспроизведения функций с неограниченной или .{значительной по величине первой про;ИЭВОДНОЙ.

Цель изобретения - расширение фуй-j кциональных возможностей устройства число-импульсной аппроксимации функций за счет возможности аппроксимации функций с неограниченной по величине первой производной.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство числоимпульсной аппроксимации функций

10 содержащее генератор импульсов, первый реверсивный счетчик, первый элемент И, выход которого соединен с первым входом первого элемента .ИЛИ, второй и третий элементы И, дополни15тельно введены второй реверсивный счетчикJ первый и второй де чифраторы, первый и второй счетчики, группа элементов И, блок памяти, второй и третий элементы ИЛИ, четвертый, пятый

20 и шестой элементы И, причем, выход генератора импульсов подключен к информационному ВХОДУ второго элемента И, управляюгчий вход которого соединен с выходом первого дешифратора,

25 вxoдtI которого подключены к выходам первого реверсивного счетчика, вычи,таю1чий вход которого объединен с первым третьего лемента И и подключен к выходу первого элемента ИЛИ,

30 второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, первый вход которого объединен с первым входом пятого элемента И и подключен к выходу второго элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элемен тов И группы элементов И, управляющи входы элементов И группы элементов И подключены к выходам блока памяти, Ъходы которого соединены с выходами первого счетчика, вход которого подключей к выходу переполнения второго счетчика, информацтонные выходы которого соединены с информационными входами соответствую1дих элементов И; группы, элементов И, вход второго счетчика объединен с первыми входами первого и шестого элементов И и подключен к выходу второго элемента И, вторые входы первого, трет его, четвертого, пятого и шестого элементов И объединены и соединены с выходом второго дешифратора, входы которого подключены к выходам второ го реверсивного счетчика, вычитающи вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выходы пятого и шестого элементов И подключены к входам третьего элемента ИЛИ. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит генератор 1 импульсов, логические элементы И .2-7, группу элементов И,,8, логические элементы ИЛИ 9-11, реверсивные счетчики 12 и 13, дешифраторы 14 и 15, счетчики 16 и 17, блок 18 па мяти. . Устройство работает следующим образом. . Устройство воспроизводит функцию f(N) целочисленного аргумента N, оп ределенного на интервале О N N причем для значений аргумента О N Nf, производная (N) 1, а для NO N .$ Нтах-эначениё f (N) 1. Вхо ной код N записывается в реверсивны счетчик 12. Значение аргумента функции N ,при котором (Nri) 1, зано сится в реверсивный счетчик 13. На выходах дешифраторов 14 и 15 формируются сигналы логического нуля, ко да коды в реверсивных счетчиках 12 и 13 равны нулю соответственно, и сигнал логической единицы в противном случае. В начале преобразований сигнал логической единицы с выхода дешифратора 14 откроет элемент И 2, пЬи этом импульсы с генератора 1 импульсов начнут поступать через элемент И 2 на вход счетчика 16 и первые входы элементрв И 3, б. Сигнал логической единицы с выхода дешифратор а 15 открывает по вторым вх дам элементы И 3, 5, 7 и закрывает элементы И 4, 6. Таким образом, чис ло-импульсная последовательность с выхода элемента И 2 поступает через элементы ИЗ, ИЛИ 10 на вычитаюгоий вход реверсивного счетчика 12 и элв енты И 7 на вход реверсивного счетика 13, а выход элемента ИЛИ 9 оказывается подключенным через элементы 5, ИЛИ 11 к выходу устройства. На выходе элемента ИЛИ 9 с помощью блоков 8, 16, 17, 18 из число-импульсной оследовательности N на входе счетика 16 методом цифровой кусочно-ли1ейной аппроксимации формируется чис1о-импульсная последовательность (N,): F(NX) ° . lf(N - а„)-а„ для N N. -f N. где (N) - обратная функция от (NT; а.п Nrt- f(NnX Моделируемая функция f(N) может иметь неограниченную первую производную. Первая производная функции F(NX ), независимо от этого, всегда меньше единицы, так как на участках, где f(M). 1 воспроизводимая функциональйым преобразователем (ФП) зависимость F(Nx) равна обратной от моделируемой: FCNx) f(N), для которой первая производная F (N) Т- 1, где Nx N-i-an. Счетчик 16 совместно с группой элементов И 8 и элементом ИЛИ 9 представляет собой схему двоичного умножителя , воспроизводящего линейные участки кусочно-ломанной функции F(NX), где по управляющим входам элементов И группы элементов И 8 задается коэффициент передачи двоичного умножителя (угол наклона отрезка аппроксимирующей прямой), значения последних хранятся в блоке 18 памяти. Длину участка аппроксимации определяет разрядность счетчика 16, В момент его переполнения в счетчик 17 числа участков аппроксимации заносится единица переполнения и из блока 18 памяти на группу элементов И 8 подается код нового значения угла наклона аппроксимирующей прямой. Таким образом, на выходе элемента или 9 формируется число-импульсный код,, равный значению функции F(Nx). Значение аргумента N моделируемой функции f(N) приравнивается значению аргумента функции F(N,}, Ыл N, на участке О N $. NN, где f (N) 1, а на участке N-S , где f CM) 1 значение аргумента N приравнивается величине функции F( N,), F(N;() N. Для значений входного кода N К,, процесс формирования выходного кода :NBbix3 ®TCH в момент равенства

кола в реверсивном счетчике 12 нулю Это означает, что на вход счетчика 16 прошло N N импульсов, а на выходе устройства сформируется Ng,,, f(N) импульсов.

В этот момент сигнал с выхода де шифратора 14 закрывает элемент И 2 и процесс преобразования заканчивается.

Для значений аргумента N N устройство работает аналогичшлм образом до момента-равенства кода в реверсивном счетчике 13 нулю, или иначе N N. При этом сигнал логического нуля с выхода де11ифратора 15 откроет по вторым входам элементы И 4, 6 и закроет элементы ИЗ, 5, 7. Теперь импульсы с выхода элемента И 2 будут поступать ерез элемгпта И 6, ИЛИ 11 на выход устройства, а импульсы с выхода элемента ИЛИ 9 будут поступать через элементы И 4, ИЛИ 10 на вычитающий вход реверсивного счетчика 12. Процесс формирования выходного кода, как и в предыдущем случае, заканчивается в момент равенства F(Nx) PtJjnpH этом код в реверсивном счетчике 12 окажется равным нулю и закроет элемент И 2, запрещая прохождение имЧ1ульсов с генератора. 1 импульсов на вход счетчика 16 и выход устройства. К моменту закрытия элемента И 2 на выходе устройства сформируется код

NBbix f(Nn) - (NX- Nn) NX- an.

A с момента установления на выходе дешифратора 15 уровня логического нуля до момента закрытия элемента И 2 на выходе элемента ИЛИ 9 и выходе устройства сформируется лисло-импульсный код

N - Nn FCNx) - f(Nr,);

N-N;.J()-c,-(N),

откуда N - а„). Учитывая, что N вых NX - an , можно записать N (,,), или, что равносильно, Ngjj,y f(N). Таким образом, на выходе устройства формируется число-импульсный код, равный значению моделируемой функции.

Устройство, благодаря наличию новых элементов и связей между ними, позволяет воспроизводить более широкий класс нелинейных зависимостей, что дает возможность производить в цифровом виде коррекцию практически , любых характеристик датчиков, расширить номенклатуру используемых датчиков , ранее не применявшихся из-за сложности линеаризации их характеристик.

Формула изобретения Устройство число-импульсной аппроксимации функций, содержамее генератор импульсов, первый реверсивный счетчик, первый элемент И, выход которого соединен с первым входом первого з лемента ИЛИ, второй и третий элементы И, отличающееся тем, что, с целью рас1гирения функциональных возможностей устройства за счет возможности аппроксимации функций с неограниченной по величине первой производной, в него дополни

10 тельно введены второй реверсивный счетчик, первый и второй дешифраторы, первый и второй счетчики, группа элементов И, блок памяти, второй и третий элементы ИЛИ, четвертый, пя5тый и шестой элементы И, причем выход генератора импульсов подключен к информационному входу второго элемента И, управляющий вход которого соединен с выходом первого дешифратора, входы которого подключены к

0 выходам первого реверсивного счетчика, вычитающий вход которого объединен с первым входом третьего элемента И и подключен к выходу первого элемента НЛИ, второй вход которого

5 подключен к выходу четвертого эле ментаИ, первый вход которого объеди нен с первым входом пятого элемента И и подключен к выходу второго элемента ИЛИ, входы которого соединены

0 с выходами элементов И группы элементов И,управляющие входы элементов И группы элементов И подключены к выходам блока памяти, входы которого соединены с выходами первого

5 счетчика, вход которого подключен к выходу переполнения второго счетчика, информационные выходы которого соединены с информационными входами соответствующих элементов И

0 группы, вход второго счетчика объединен с перВЕлш входами первого и шестого элементов И и подключен к выходу второго элемента И, вторые входы первого, третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И объеди5нены и соединены с выходом второго доиифратора, входы которого подключены к выходам второго реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом третьего элемен0та И, выходы пятого и шестого элементов И подключены к входам третьего элемента ИЛИ,

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

f(a

1