Ступенчато-линейный экстраполятор

(72) Автор изобретения Е.С. Потапов еМосковское ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знаменивысшее техническое училище имени Н,Э, Баумана(54) СТУПЕНЧАТО.-ЛИНЕЙНЫЙ ЭКСТРАПОЛЯТОР 10 Изобретение относится к вычисли тельной технике и автоматике и может быть использовано для экстраполяции функций, задаваемых цифровыми кодами ординат, следующих в общем случае через неравные интервалы изменения аргумента, с представлением результата экстраполяции в аналоговой форме,Известны аналогичные устройства, вырабатывающие учрежденные значенйя Функции по нескольким зафиксированным значениями 1 и 2.Известен экстраполятор 1, со держащий трехразрядный аналоговый регистр сдвига и три дифференциальных интегрирующих операционных усилителя с разрядными ключами в цепях обратной связи, подключенных 20 к соответствующим выходам регистра, причем выходы двух усилителей связа,ны.с входом третьего усилителя. Экстраполятор вырабатывает экстраполирующий полином второго порядка.Такой экстраполятор характеризуется недостаточной точностью из-за наличия аналогового регистра сдви-"" га и аналоговых ключей, а также,невозможностью. работы с неравноотстоящими ординатами функции.Наиболее близким к предложенному экстраполятору по технической сущности является ступенчато-линейный экстрапблятор, содержащий три ячейки памяти на цифровых регистрах с подключеннуями к ним цифроаналоговыми преобразователями, выходы ячеек памяти связаны с первым и вторым блоками суммирования, причем выход одного из блоков суммирования и счетчика, задающего интервал экстраполяции, подключены к соответствующим входам цифроаналогового преббраэователя, выполняющего роль блока умножения, его выход подключен к входу другого блока суммирования, выход которогоявляется выходом экстраполятора. Кроме того, экстраполятор имеет три регулировочных входа, на которые подаются аналоговые сигналы, характеризующие взаимное .расположение на оси времени тройки соседних ординат Функции, а также сигнал задающий масштаб единицы отсчета времени, Укаэанные сигналы поступают в "блок"Формирования коэффициен- тов, на выходе которого вырабатывай Ъются сигналы (весовые коэФфициенты)масштабирующие информацию, содержащуюся в ячейках памяти 2).Недостаток этого экстраполятора- высокие аппаратурные затраты и сравнительно высокий уровень флюктуации,обусловленный как количеством цифроаналоговых преобразователей, являющихся источниками Флюктуаций, как и ихсравнительно большой разрядностью,продиктованной особенностями блоксхемы.Цель изобретения заключается вупрощении и уменьшении Флюктуационныхошибок,Это достигается тем что ступен(чато-линейный экстраполятор, содержащий три регистра,-входыкоторых соедииены с соответствующими информационнымй входами экстраполятора, два блокасуммирования, счетчик и два цифро аналоговыхпреобразователя," причем выход первого регистра черезпервый цифроаналоговый преобразователь связан с первым входом первого блока"суммировайия,"второ 3 Гвходкоторого подключен к выходу второгоцифроаналогового преобразователя,аналоговый вход которого подключенк .выходу второго блока суммирования,а цифровой вход - к выходу счетчика, информационный вход счетчикасоединен с шиной задания интервала,управляющие входы счетчика и регистровсоединены с шиной сброса, дополнительно содержит первыйи второй комбинационные сумматоры, и подключейныек их выходам соответственн 6 третийи четвертый цифроаналогдвые преобра" "зователи, выходы которых подключенык соответствующим входам второго блойа суммирования, первый вход первогокомбинационного сумматора соединен свыходом"первого регистра, второй "вход первого и первый вход второгокомбинационных сумматоров соединены сВыходом второго регистра, второй входвторого койбинационногд суйматбра"соединен с -выходом третьего-регистра,а аналоговые входы-третьего и четвертого цифро-аналоговых преобразователей соединены с регулировочными входамй"экстраполятора,На чертеже изображена блок-схемапредложенного экстраполятора.Экстраполятор содержит первый1, второй 2 и третий 3 регистры,"первый 4 и второй 5 комбинационныесумматоры, первый б и второй 7 цифроаналоговые "йреобразователи (ЦАП);первый блок 8 суммирования, третий9 и четвертый 10 цифроаналоговыепреобразователи, второй блок 11суммирования, счетчик 12. ри этомна схеме 13-15 - входы ординат Фучкции, 16 - вход сброса экстрайоляции,17 и 18 - регулировочные входы, 19 -вход задания интервала, Экстраполятор работает следующим образом.В основу работы предлагаемого устройства положен следующий алгоритм:1Х - -х, -х -Х (1)Ид К,=О,, о "ь."и (2)(5)В выражениях (1) - (5) приняты следующие обозначения: Х, Х и Хьф ом 9 цифровые коды ординат экстраполируемой функции, причем Х соответствует моменту временина временной оси, Х.; - моменту времени (1-т д 1 ), а Х - моменту времени 1-н 6:1-Т В общем случае координаты Х , Х, и Х не равноотстоящие по временй, т. е. тФп/2, хотя при гикал/е выражения (1) - (5) не теряют силу,15 20 К,- весовые коэффйциенты, значения которых определяются из следующих выражений: 25 :, - ,д - ,и+1 з 1+1 И+ 4 В+4 д и мв(и-е а и(ю-аУ где ИтвО К 1-о+к 2 . (6)Обозначения ОВ (.(з, О Осоответствуют аналоговым вйходам соответствующих блоков экстраполятора,схема которого приведена на чертеже,Ф - циФровой код, пропорциональнойвремени экстраполяции и содержащийсяв счетчике 12.В рабочем режиме очередным импульсом сброса, поступающим на вход 16,обнуляются счетчик 12 и регистры с одновременным приемом очередных кодовордйнат экстраполируемой функции: 40 через вход 13 " код Хд , через вход14 - код Хп, и через вход 15 - кодХ . По окончании переходных процессов навыходе преобразователя бустанавливается величина, пропор -циойальная коду Х , а на выходеблока 11 величина, пропорциональнаяприращению экстрайолируемой Функции(Х,+ - Х, ) на интервале И, причемкоэффициент пропорциональности в 0 обоих случаях одинаков. После этогочерез вход 19 от внешнего устройствав счетчик записывается величина интервала ФНа выходе ЦАП 7 .Формируется величина ЬО (см. выразрние 4), котораяизменяется в соответствии с закономйзменения величины Ф . Непрерывноизменяющаяся величина 0 В пропорциональна экстраполированному значениюИ+1 11 э ф 0 хз п(:э + фэкстраполируемой Функции, заданнойцифровыми кодами неравноотстоящихотсчетов Х , Х и ХВ момент достйжения значения код а в счетчике 12 Ф =М -на вход 16739559 6 Формула изобретения 25 ЗО 14 Составитель Г, ОсиповРедактор Т. Загребельная Техред И.петко роши рректо дписно 751 омитета СССР и открытий кая наб., д. 428/44ЦНИИПИ Государпо делам и3035, Москва,Тира венного бретени 35, Рауш Заказ Патент , г. Ужгород, ул. Проектна ЛПП или новь поступает импульс конца инервала экстраполяции и цикл работы экстраполятора повторяется.Уменьшение флюктуационной ошибки достигается за счет того, что. разности ординат дХ имеют меньшую разряд ность, чем сами ординаты, а уменьшение разрядности ЦАП снижает уровень Флюктуации. Уменьшение количества ЦАП на один по сравнению с известным устройством 21 повышает точность работы экстраполятора. Эффект от применения предложенного экстраполятора связан с экономией оборудования и повышением точности работы,Ступенчато-линейный экстраполятор содержащий три регистра, вхо ды которых соединены с соответствующими информационными входами экстраполятора, два блока, суммирования, счетчик и два цифроаналоговых преобразователя причем выход первого регистра через первый цифроаналоговый преобразователь связан с первым входом первого блока суммирования, второй вход которого подключен в выходу второго цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого подключен к Выходу второго блока сумми 1рования, а цифровой вход - к выхо"ду счетчика, информационный входсчетчика соединен с шиной заданияинтервала, управляющие входы счетчика и регистра соединены с шинойсброса, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения и уменьшения флюктуационных ошибок, экстраполятор дополнительно содержит первый и второй комбинационные сумма-,торы и подключенные к их выходамсоответственно третий и четвертый циф"роаналоговые преобразователи, выходы которых подключены к соответствующим входам второго блока суммирования, первый вход первого комбинационного сумматора соединен с выходом первого регистра, второй вход,первого и первый вход второго комбинационных сумматоров соединены свыходом второго регистра, второй входвторого комбинационного. сумматорасоединен с выходом третьего регистра, а аналоговые входы третьего ичетвертого цифроаналоговых преобразователей соединены с регулировочньми входами экстраполятора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 467368, кл, С 06 С 7/30, 1974.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2493580/18-24,кл. 6 06 0 7/30, 06.06,77 (прототип).