Функциональный преобразователь

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Совэ СоветскнкСоциалистическихРеспублик1993284(23) ПриоритетОпубликовано 300183. Бюллетень Мо 4Дата опубликования описания 3001,83 Р 1 М,Кд,6 06 0 7/26 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторизобретения Ю.И, Петренко Эс11и",з 1 .М р (Ордена Ленина институт проблем управле я.(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для нелинейных преобразований мгновенных значений сигналов.Известен функциональный преобразователь, воспроизводящий полиномиаль ные зависимости при помощи соединенных последовательно звеньев, состоящих из множительного блока и сумматора 11.Недостатком преобразователя яв- ляется сложность расчетов и настройки коэффициентов при воспроизведении полиномов высоких степеней.Наиболее близким к предлагаемому является функциональный преобразователь, содержащий выходной сумматор, п блоков перемножения, первые входы которых соединены между собой и с вторым входом первого блока перемножения и являются входом преобразо" вателя, второй вход каждого следующего блока перемножения соединен с выходом предыдущего, и входов выходного сумматора соединены с выходами соответствующих блоков перемножения, а (и+1)-й и (и+2)-й входы - соответственно с входом преобразователя и шиной опорного напряжения, В преобраэователе входной сигнал проходит последовательно через все блокиперемножения, выхопные сигналы которых суммируются21,Недостатком известного преобразователя является накопление погрешностей в последовательно соединенныхблоках перемножения, особенно прииспользовании аппроксимации полиномами Чебышева, при которой частонаблюдаются большие значения коэффициентов суммирования высоких степеней входного сигнала, Практическиочень трудно воспроизводить такимобразом полиномы степени выше шестой,Цель изобретения - повышение точности преобразования.Поставленная цель достигаетсятем, что функциональный преобразователь, содержащий выходной сумматор,п блоков перемножения, первые входыкоторых соединены между собой и свторым входом первого блока перемножения и являются входом преобразователя, второй вход каждого следующего блока перемножения соединен свыходом предыдущего, п входов выходного сумматора соединен с выкодамисоответствующих блоков перемножения, 993284а (и+1)-й и (и+2)-й входы - соответственно с входом преобразователяи шиной опорного напряжения, дополнительно содержит ограничитель,дополнительный блок перемножения идополнительный сумматор, входы которого соединены с входами выходногосумматора, выход дополнительного1 сумматора соединен с первым входомдополнительного блока перемножения,второй вход которого подключен к 1 Овыходу ограничителя, вход ограничителя соединен с входом первого блокаперемножения, выход, дополнительногоблока перемножения соединен с (и+3)-мвходом выходного сумматора. 15На чертеже приведена блок-схемафункционального преобразователя,Функциональный преобразовательсодержит выходной сумматор 1, дополнительный сумматор 2,п блоков 31 Зп 20перемножения, ограничитель 4, допол-нительный блок 5 перемножения,Функциональный преобразовательработает следующим образом,Входной сигнал Х поступает на оба 5входа первого блока 34 перемножения,на выходе которого образуется сигнал Х, Этот сигнал подается на вход-й,следующего блока 32 перемножения,где он умножается на Х, образуя навыходе сигнал У , Этот сигнал сноваумножается на Х и т.д. дотех пор,пока на выходе последнего и-го блока3 перемножения будет получен сигнал Хп+", С выходов блоков 3 ЗИперемножения сигналы поступают с за-,данными весами на и входов выходного сумматора 1, где они суммируютсяс нужным знаком, Туда же, на (и+1) -йи (и+2)-й входы поступают сигналыс входа преобразователя и с шины 40опорного напряжения, соответствующиезначениям Х" и Х. Ограничитель 4 настраивают таким образом, чтобы напряжение на его выходе было равно нулю при Х ) О (или У0) и совпадало по величине с входным напряжением при Х - О (соответственно при Х Ъ 0). Пусть, .для определенности имеет место ограничение сверху. Тогда при Х Ъ 0 на 50 один из входов дополнительного блока 5 перемножения поступает нулевое напряжение, при этом его Выходное напряжение также равно нулю и дополнительно введенная часть схемы никак 55 не влияет на работу функционального преобразователя. В этом случае на выходе устройства,получают многочлен вида .-, а Х , где а - заданные значения коэффициентов переда чи первых (и+2)-х входов выходного сумматора. При ХО на один из входов дополнительного блока перемножения 5 поступает входной сигнал Х, а на второй - полинам вида."4 Ь: Х 1 где Ъаналогично предыдущему, заданные коэффициенты.Можно показать, что в этом случае Функциональный преобразователь воспроизводит функцию вида+ф1(х) = Х. аХ+-Ь-к/) т ЬХ" Юо " 2 1Аналогично, если ограничитель настроен на ограничение снизу, на выходе устройства получается функция вида(=0 " Я МЗадавая значения коэффициентов а и Ь, можно производить аппроксимацию функций смещенными полиномами Чебышева с независимыми коэффициентами для положительных и отрицательных значений входных сигналов.По сравнению с устройством-прототипам, воспроизводящим обычные поли- номы Чебышева, предлагаемое позволяет повысить точность аппроксимации за счет уменьшения методнческой погрешности при воспроизведении гладких функций (парядка 21, где и - количество множительных блоков устрайства-протатипа). Повышенная точность аппроксимации позволяет в большинстве случаев понизить степень аппроксимирующего полииома и, следовательно, аппаратурную погрешность. Кроме того, коэффициенты, с которыми суммируются степени входного сигнала, в этом случае, как правило, намного меньше, чем при аппроксимации обычными полиномами Чебышева, что также способствует уменьшению аппаратурной погрешности. Некоторое увеличение погрешности аппроксимации по сравнению с теоретической, вызываемое тем, что коэффициенты при нулевой степени не.меняются при изменении знака входной величины, компенсируется повышением степени аппроксимирующего полинома до (и+2) на одном из участков аппроксимации. Кроме того, указанную дополнительную погрешность можно практически полностью устранить, варьируя коэффициенты аппроксимации (изменяя тип аппроксимации).Подавая на вход ограничителя сигнал вида (Ха), можно производить аппроксимацию функций на несимметричных относительно нуля отрезках. Кроме того, очевидно, что, используя по два ограничителя, дополнительных множительных блока и вспомогательных сумматора, можно, подавая на входы ограничителей сигналы вида (Х-а) и (Х-Ь), производить аппроксимацию функций сплайнами высокого порядка с независимыми коэффициентами на трех интервалах аппроксимации. При этом выигрыш в точности993284 35 Формула изобретения Составитель Н, Балабошкоедактор В. Петраш ТекредМ.Костик Корректор.р, О Тираж 704И Государственного ко делам изобретений и о осква, Ж, Раушская Заказ 481/ Подписнотета СССРрытийаб., д. 4/ ВНИ п 3035, 5 оектная, 4 Филиал ППП фПатентфф, г. Ужгород,может достигать Зн+", Дальнейшее усложнение функционального преобразователя в этом направлении, хотя и может повысить точность, нецелесообразно.Таким образом, .положительный эффект заключается в повышении точности аппроксимации благодаря возмбжности использования в предлагаемом функциональном преобразователе полиномиальной аппроксимации с независимым заданием коэффициентов на разных участках области определений воспроизводимой функции. функциональный преобразователь, содержащий выходной сумматор, Иблоков перемножения, первые входы ко-;щ торых соединены между собой и с вторым входом первого блока перемножения и являются входом преобразователя,. второй вход каждого следующего блока перемножения соединен с выход 0 м 25 предйцущего, И входов выходного сумматора соединены с выходами соответствующих блоков перемножения а ."(в+1)-й и (8+2)-и входы - соответст,венно с входом преобразователя й.шиной опорного напряжения, от л и-ч а ю щ и й с я тем, что., с цельюповышения точности преобразования,он дополнительно содержит ограничйтель, дополнительный блок перемножеФния и дополнительный сумматор вхедйкоторого соединены с входами выходного сумматора, выход дополнительиМ 6сумматора соединен с первым входомдополнительного блока перемноження,второй вход которого подключен к вылходу ограничителя, вход ограничителясоединен с входом первого блока пе".ремножения, а выход дополнительногоблока перемножения соединен с (И+3)М,входом выходного сумматора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Справочник по нелинейньи схемам. Под ред. Д. Шейнголда. М.Мир, 1977, с. 55.2, Приборы и элементы автоматикии вычислительной техники. РЖ акоп"