Устройство для вычисления интеграла свертки двух функций

(1) 532107 Союз Советских Социалистических Республикс присоединением заявки ЛЪ Государственный комитет Совета Министров СССР по делал изобретенийн открытий(53) УДК 681.335,8(088.8) Дата опублиованпя описания 05.10.76(71) Заявитель Владимирский политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛА СВЕРТКИ ДВУХ ФУНКЦИЙИзооретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может бытьиспользовано при решении различных задач,связанных с моделированием и оптимизацией,Известно устройство для вычисления интегралов свертки, содержащее механическийузел развертки, фотоэлектрический блок считывания и электронный олок формироьаниявыходных сигналов 11.11 о основному авт. св, 290285 известно устроиство для вычисления интеграла сверткидвух функции, содержащее движущиися инеподвижныи фотоносители, прозрачность которых,переменна,вдоль оси их относительногоперемещения и пропорциональна значениямфункции, неподвижную и подвижную головки записи этих функций, механизм перемещения фотоносителя и связаннои с ним головкизаписи, узе, освещения фотоносигелеи и фотоприемник 121.( уммарныи световой поток, прошедший отисточника света к фотоприсмниу, пропорционален интегралу свори функции, записываемых на фотоносители.Недостатком извесгных усгроиств являетсяневозможность вычисления иГгегралов свертки зн 2 опсрсменных фупкци 11, т 21 2 Отрицательна 5 прозрачность на фотоносителепе формирустс 51. С целью расширения функциональных воз.можностей устройства в него дополнительновведены две головки записи знака функций,которые попарно объединены и жестко соеди 5 иены с соответствующими головками записифункций, и дополнительнь;и фотоприемник,причем оба фотоприемника через соответствующие подвижный и неподвижный фотоносители опт;чеси связаны с узлом освещсшя10 и выходами соединены с входахи дополнительно введенного выходного олока Вычитания.На фиг. 1 представлена принципиальнаясхема предлагаемого устроСгва; на фпг. 2 -15 графики, поясняющие принцип действия устройства,11 редлагаемое устройство содержит подВижные ГолОВи 1 и 2 записи, расположенные рЯдом и сВЯ 32 нныс с двпГателех 3; Од 1 а20 пз головок предназначена для записи аосолютнои Всличины функции, др)Гая - дл 51 записи зн 21 а фупЦП 11. 1 ЯОхе тоО устропствосодержгт псчОдВпжтые Олив 1 ч п 0 ззПопДЛЯ ЗатСп СООТВС ГСТВЕННО 2 ОСО;1 ЮТНОИ ВСЛИ 25 чины и знака Второп фуп 1 сц 1 и. 15 се ГО.Озпз 2 писи предс Г 2 В.15110; с 00011, нап 1 зпхер, расораспылптеги. С головкам1 и и сья анподВижнып ротоноспС.1 ь О, 2 с ГйлОВамп 4и 5 - неподвижный фоОноспель . По раз.ные стороны от фотоносителсй б и 7, прсд 5321073ставляющих собой прозрачные пленки, расположены узел 8 освещения носителей и фотоприемники 9 и 10, которые выполнены в виде фотодиодных матриц. Фотоприемники 9 и 10 расположены рядом и в одной плоскости таким образом, что линия, разделяющая их, находится точно против центральной линии фотоносителей 6 и 7, направленной вдоль оси их относительного перемещения. Выходы фотоприемников 9 и 10 подключены к входам блока 11 вычитания.Устройство работает следующим образом.При движении фотоносителя 6 головки записи 1 и 4 формируют прозрачность фотоносителей 7 и 6 в соответствии с абсолютными значениями обрабатываемых функций, а головки записи 2 и 5 дополнительно формируют на фотоносителях 7 и 6 непрозрачные полосы, кодирующие знаки функций по описанному выше способу. В результате такого кодирования знаков световые потоки, проходящие к фотоприемникам 9 и 10 от узла 8 освещения, пропорциональны соответственно положительной и отрицательной составляющими интеграла свертки, следовательно разность выходных сигналов фотоприемников 9 и 10, получаемая на выходе блока 11 вычитания, пропорциональна исковому интегралу свертки знакопеременных функций,На фиг, 2,а и б представлены соответствен но графики функций х(1) и у(1), абсолютная величина которых постоянная, а знаки изменяются произвольным образом. На фиг, 2, в показан метод записи функций х(1) на фото носителе, его пространственная координата 1 пропорциональна временной координате функции. Поскольку абсолютная величина функции постоянна, необходимо закодировать лишь ее знак, На интервалах о - 1 и 1 - /, закодирован знак +, а на интервалах 1 - 1 З и 14 - 1 - знак- , На фиг, 2,г показан метод записи функции у(1) на втором фотоносителе. Кодирование знаков функции в верхней части второго фотоносителя (выше линии а - а) совпадает с кодированием знаков функции на первом фотоносителе, а в нижней части второго фотоносителя (ниже линии а -- а) - противоположно принятому на первом фотоносителе.Если фотоносители, представленные на фиг. 2, в и г, поместить непосредственно один за другим таким образом, что линии а - а и а - а совпадают и пропустить через них равномерный световсй поток, то световой поток выше линии а - а проходит через фотоносители только на тех интервалах координаты 1, на которых произведение функций х(1) и у(1) имеет положительный знак; световой поток ниже линии а - а проходит через фотоносители только на интервалах, на которых произведение названных функций отрицательно, Ф ор мул а из о ор етен Ий 45 50 55 Устройство для вычисления интеграла свертки двух функций по авт, св. Мо 290285, отл ич а ющееся тем, что, с целью расши. рения функциональных возможностей устрой. ства, в него дополнительно введены дВе головки записи знака функций, которые попар. но объединены и жестко соединены с соответ. ствующими головками записи функции, и до полнительный фотоприемник, причем оба фо. топриемника через соответствующие подвиж. ный и неподвижный фотоносители оптически связаны с узлом освещения и выходами сое. динены с входами дополнительно введенного выходного блока вычитания. Источники информации, принятые во вни. мание при экспертизе:1. Патент ФРГ Мо 1907553, кл. 42 гп 7/14, 1971 г.2, Авт. св, СССР Мо 290285, М, Кл. 6 066 7/18, 1969 г. (прототип),60 65 4На фиг. 2, д и е, изображены графикифункций У(1) и Р(1), пропорциональных световым потокам, прошедшим через фотоносители соответственно выше и ниже линииа - а.В общем случае, если непрозрачные полосы, кодирующие знаки функций по описанному методу, наносить на фотоносители, прозрачность которых переменна вдоль коорди 10 наты 1 и пропорциональна абсолютным значениям обрабатываемых функций, то суммарный световой поток, проходящий через расположенные один за другим фотоносителивыше линии а - а, пропорционален положи 15 тельной части интеграла по координате 1 отпроизведения функций, а суммарный световой поток, проходящий через фотоносителиниже линии а - а, пропорционален отрицательной части упомянутого интеграла,20 При равномерном движении фотоносителейодин относительно другого вдоль линии а - аи при условии, что функции записаны встречно, т. е. направления осей, соответствующиевозрастанию временной координаты, на фото 25 носителях противоположны, суммарные световые потоки через фотоносители выше и ниже линии а - а пропорциональны соответственно положительной и отрицательной составляющим интеграла свертки записанных30 функций, Если световые потоки направить наотдельные фотоприемники, включенные диф.ференциально, то суммарный выходной сиг.нал пропорционален интегралу свертки знакопеременных функций,35 Предлагаемое устройстВо расширяет классобрабатываемых функций по сравнению сизвестным устройством и может эффективноиспользоваться при моделировании линейныхсистем и в системах автоматического управ40 ления, 532107