Ступенчато-линейный экстраполятор

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(088,8) Дата опубликования описания 07,07.82(72) Авторы изобретения Ю,М.Смирнов, Г.Н.Воробьев, Е,В,Виноку 11 ов, В.ВХюзвв-,В,С.Калугин, К.М.Маханов и С.А.Безруков: ,:: . оЛОрдена Ленина, ордена Октябрьской Революции и-орденаТруд вогоКрасного Знамени Московское высшея техническое училищеим, Н.Э.Баумана(54) СТУПЕНЧАТО - ЛИНЕЙНЫЙ ЭКСТРАПОЛЯТОР 10 20 1Изобретение относится к вычислительной технике н автоматическому управлению,Известен ступенчато. линейный экстраполятор, содержащий цифроаналоговый преобрззо.ватель, две ячейкипамяти, блок умножения,;элемент задержки, регистр, сумматор. В немреализуется линейная экстраполяционная зависимость, учитывающая два последних входныхдискрета 11,Его недостаток - невысокая точность экстраполяции при нзличии во входном сигнзле производных выше первого, порядка. При этом выходной сигнзл содержит скачки на границах между интервалами экстраполяции.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ступенчато- ,линейный экстраполятор, в котором линейная зкстраполирующая функция вырабатывается по трем последним входным дискретам 2.Недостатком данного устройства является наличие скачков (разрывов первого рода) в выходном сигнале в узловых точках, а также большие зппаратурные затраты (четыре,сумматора, два цифроанзлоговых преобразователя),Цель изобретения - улучшение динамических свойств и упрощение экстраполятора.Указанная цель достигается тем, что 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 ннтервзла экстраполяции экстрзполятора, инверсный выход второй ячейки памяти соединен с первым вхо дом второго сумматора, а прямой выход - с информационным входом третьей ячейки па. мяти, управляющий вход которой соединен с входом импульса записи экстраполятора, а выходс вторым входом второго сумматора, блок умножения, выход которого соеди. нен с первым входом третьего сумматора, и регистр, вход которого соединен с входомкода упрежденного значения аргумента экстра.полятора, а выход . с первым входом блокаумножения, содержит элемент задержки, через который вход импульсов конца интерва.ла экстраполяции экстраполятора соединен суправляющим входом первой ячейки памяти,выход первого сумматора соединен с информационным входом второй ячейки памяти,выход второго сумматора соединен с вторымвходом блока умножения, а выход третьейячейки памяти соединен с вторым входомтретьего сумматора, выход которого являетсявыходом экстраполятора.На чертеже приведена структурная схемапредлагаемого ступенчато. линейного экстраполятора,Экстраполятор содержит ячейки 1 - 3памяти, сумматоры 4 - 6, регистр 7, блок 8умножения и элемент 9 задержки. На чертеже приведены также информационный вход 10(вход кода ординат экстраполируемой функции), вход 11 импульсов конца интервала(очередного) экстраполяции, вход 12 импульса записи, вход 13 кода упрежденного значе.ния аргумента.Экстраполятор работает следующим образом.В экстраполяторе реализуется алгоритмэкстраполяцииР где 6время экстраполяции, 0 (6 ь1; и У- экстраполированные значения функции соответственно на концах (1-).гои 1.го интервалов дискретизациифункции по времени:У,1= 2 У 1- - У е, (2)У = 2 У. - У (3) При этом ячейка 1 памяти служит для хранения кода предыдущей (1-1)-ой ординаты У 1 экстраполируемой функции, а ячейка 3 памя. ти . кода экстраполированного значения функ.ции У; 1. Ячейка 1 памяти имеет выход ин. вврсным кодом, а ячейка 3 памяти прямым. На сумматоре 4 вычисляется экстраполирован" ное значение У; по формуле (3), которое затем хранится в ячейке 2 памяти, имеющей .выход инверсным кодом, подключенный к входу сумматора 5, и выход прямым кодом, соединенный с входом ячейки 3 памяти. Для вычисления Увход сумматора 4,эсоединенный с входом 10 экстраполятора, сконструирован со сдвигом влево на один разряд, эа счет чего обеспечивается удвоен. ное значение первого слагаемого в формуле (3). С помощью сумматоров 5 и 6, ре. гистра 7 и блока 8 умножения непосредствен но реализуется формула экстраполяции (1), причем на сумматоре 5 вычисляется разность 942059 4У - УЗ, в блоке 8 умножения она умно.,жается на код отношения дГ / д т, поступающий с регистра 7, а результат У получается на сумматоре 6. Вход 10 экстраполятора служит для приема кода текущей 1-ойординаты Уэкстраполируемой функции, навход 1 поступает импульс конца очередногоинтервала экстраполяции, вход 12 обеспечи.вает прием импульса записи, по которому со 1 О держимое ячейки 2 памяти переписываетсяв ячейку 3 памяти, по входу 13 в регистр 7передается код значения отношения ь С / а т.Элемент 9 задержки служит для задержки импульса конца очередного интервала дискретизации на время перезаписи содержимого сум.матора 4 в ячейку 2 памяти,К началу каждого 1-го интервала экстрапо.ляции в ячейках 13 памяти установленысоответственно коды текущей -ой ординатыУ экстраполируемой функции и экстраполированные значения функции для текущегоУ. и предыдущего У . интервалов дискретизации, Далее на каждом К.ом шаге 1-гоинтервала экстраполяции в регистр 7 черезвход 13 подается код отношения дС/д т(так как интервалу в т ставится величина2, где Р - разрядность регистра 7, то кодотношения дС/д т с масштабом 2 равенкоду времени экстраполяции аГ). С помощью регистра 7, сумматоров 6 и 5 и блока 8 умножения вычисляется экстраполированное значение У по формуле (1); При дискретном изменении упрежденного значения аргу.мента дзот 0 до д т выходной сигнал будетизменяться по ступенчато-линейному законуна интервале экстраполяции Ь 1. По истечении последнего шага навход 12 поступаетимпульс записи, по которому содержимоеячейки 2 памяти переписывается в ячейку 340памяти.Переход к следующему (1 + 1).му интервалу экстраполяции осуществляется одновременной подачей кода текущей (1 + 1).ойординаты У+ экстраполируемой функции на1+1вход 10 и импульса конца очередного интервала экстраполяции на вход 11. Прн этомна сумматоре 4 будет сформировано экстраполированное значение У. функции дляэ1 итекущего шага, которое перепишется в ячей.ку 2 памяти, спустя время, необходимое на50 перезапись, по сигналу, поступающему с эле.мента 9 задержки, код текущей ординатыУ 1 экстраполируемой функции запишется вячейку 1 памяти, и зкстраполятор готов кработе на новом интервале экстраполяции. На55 последующих интервалах экстраполяции экстраполятор работает аналогично описанному,1В предлагаемом экстраполяторе в силу ис-пользуемого алгоритма (1) экстраполяции942059 Составитель Г.ОсиповРедактор С.Тараненко Техред Е. Харитончик Корректор Е. Рошко Заказ 4843/41 Тираж 731 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 значения экстраполируемой функции на кон.цах интервала экстраполяции равны экстраполированным значениям, а не ее ординатам,как в прототипе, в связи с чем скачков сиг.нала на выходе экстраполятора в узловых.точках не будет. Это приводит к улучшениюдинамических свойств экстраполятора (повышению динамической точности, устранению автоколебаний), снижению требований к динамическим характеристикам системы, в составекоторой используется экстраполятор и, вконечном счете, к расширению области приме.пения предлагаемого экстраполятора, что всочетании с уменьшением аппаратурных затрат определяет технико-экономический эффектот 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 вхо. ду экстраполятора выход первой ячейки па)мяти соединен с вторым входом первого сумматора, управляющий вход второй ячейки памяти соединен с входом импульсов конца интервала экстраполяции экстраполято. ра, инверсный выход второй ячейки памяти . 6соединен с первым входом второго сумматора,а прямой выход . с информационным входомтретьей ячейки памяти, управляющий вход ко.торой соединен с входом импульса записиэкстраполятора, а выход - с вторым входомвторого сумматора, блок умножения, выходкоторого соединен с первым входом третьегосумматора, и регистр, вход которого соединен с входом кода упрежденного значения 1 О аргумента экстраиолятора, а выход - с первым входом блока умножения, о т л и ч а ю.щ и й с я тем, что, с целью улучшения динамических свойств и упрощения, экстраполятор содержит элемент задержки, через ко торый вход импульсов конца интервала экстраполяции экстраполятора. соединен с управляю.щим входом первой ячейки памяти, выходпервого сумматора соединен с информационным входом второй ячейки памяти, выход щ. второго сумматора соединен с вторым входомблока умножения, а выход третьей ячейкипамяти соединен с вторым входом третьегосумматора, выход которого является выходом зкстранолятора.25 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР йе 591873,кл, 6 06 6 7/30, 1977.2. Авторское свидетельство СССР Кф б 9 б 493,кл. 6 06 6 7/30, 1977 (прототип).