Линейный интерполятор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЗШ б 066 73 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ а( 1 КОМ КА р г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(72) Р.Н.Каримов, А А.Большаков, В.Г.Доломанов и В.М.Третьяков (71) Саратовский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР Ф 628500, кл. ( 06 С 7 /30, 1973.2. Авторск е свидетельство СССР Р 698012, кл. С 067/30, 1978 (прототип).(56) (57) 3 ГИНЕИНЫЙ ИНТЕРПОЛЯТОР, содержащий цифроаналоговый преобразователь, вход которого является входом интерполятора, а выход соединен с первым входом сумматора, выход которого соответственно через первый и второй ключи соединен с входами первого и второго запоминакщих элементов, выходы которых соответственно через третий и четвертый ключи соединены с информационным входом интегратора, выход которого, являющийся выходом интерполятора, соединен с втоым входом сумматора, и счетный тригер, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и четвертого ключей, а второй выход - с управляющими входами второго и третье го ключей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения заданной точности путем адаптации интерполятора к изменяющимся характеристикам входного сигнала, интерполятор содержит генератор тактовых импульсов, четыре счетчика, регистр времени наблюдения, регистр времени интер,ЯОА поляции, буферный регистр, регистр заданной погрешности, два компаратора, центрирующий блок, дифференциатор, арифметический блок и блок умножения, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен со счетными входами первого и.второго счет чиков, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго компараторов, второй вход первого компаратора соединен с выходом регистра времени наблюдения и с первым входом блока умножения, второй вход второго компаратора соединен с выходом регистра времени интерполяции и с входом регули рования коэффициента передачи интегратора, выход первого компаратора соединен с входами обнуления первог третьего и четвертого счетчиков и с входом записи буферного регистра, выход цифроаналогового преобразователя через центрирующий блок соединен со счетным входом третьего счет чика и через дифференциатор - со счетным входом четвертого счетчика, выходы третьего и четвертого. счетчи ков и реги"тра заданной погрешности соединены с соответствукщими входам арифметического блока, выход которо го соединен с вторым входом блока умножения, выход которого соединен с информационным входом буферного регистра, выход которого соединен с информационным входом регистра времени интерполяции, выход второго компаратора соединен с входом счетного триггера, с входом обнулениявторого счетчика и с входом записирегистра времени интерполяции.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено в области автоматизированных систем управления технологическими процессами и информационно-измерительных систем.Известен линейный интерполятор, использующий отрицательную обратную связь для компенсации на каждом шаге ошибок интегрирования, накопленных на предыдущем шаге, и содержащий последовательно соединенные цифроаналоговый Преобразователь, сумматор, ключ, аналоговое запоминакщее устройство, блок умножения с подключенными к его управляющим входам блоком 15 задания и интегратором, выход которого подключен к другому входу сумматора Е 11 .Недостатком этого интерполятора является низкая точность воспроизве О дения Функции внутри интервала интерполяции, связанная с тем, что процесс запоминания приращения функции в аналоговом запоминающем устройстве происходит одновременно 25 с процессом интегрирования этого приращения интегратором.Наиболее близким техническим решением к изобретению является линейный интерполятор, в котором разделены процессы запоминания приращения функции в аналоговом эапоминакщем устройстве с процедурой его интегрирования. Интерполятор состоит из входного цифроаналогового преобразователя, интегратора, двух запоминаю-, щих элементов, каждый иэ которых через ключи соединен с выходом сумматора и с входом интегратора, и блока задания интервалов, выходы которого соединены с входами ключей Е 23. 4 ООднако в устРойстве неизвестна точность интерполяции при произвольном входном сигнале.Целью изобретения является обеспечение заданной точности путем адаПтации интерполятора к изменяющимся характеристикам входного сигнала.Цель достигается тем, что линейный интерполятор, содержащий цифроаналоговый преобразователь, вход которого является входом интерполятора, а выход соединен с первым входом сумматора, выход которого соответственно через первый и второй ключи соединен с входами первого и 55 второго запоминающих элементов, вы-. ходы которых соответственно через третий и четвертый ключи соединены с информационным входом интегратора, выход которого, являющийся выходом 60 интерполятора, соединен с вторым входом сумматора, и счетный триггер, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и четвертого ключей, а второй выход - с управлякщими входами второго и третьего ключей, содержит генератор тактовых импульсов, четыре счетчика, регистр времени наблюдения, регистр времени интерполяции, буферный регистр, регистр заданной погрешности, два компаратора, центрирующий блок, дифференциатор, арифметический блок и блок умножения, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен со счетными входами первого и второго счетчиков, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго компараторов, второй вход .первого компаратора соединен с выходом регистра времени наблюдения и с первым входом блока умножения, второй вход второго компаратора соединен с выходом регистра времени интерполяции и с входом регулирования коэффициента передачи интегратора, выход первого компаратора соединен с входами обнуления первого, третьего и четвертого счетчиков и с входом записи буферного регистра, выход цифроаналогового преобразователя через центрирукщий блок соединен со счетным входом третьего счетчика и через дифференциатор - со счетным входом четвертого счетчика, выходы третьего и четвертого счетчиков и регистра заданной погрешности соединены с соответствующими входами арифметического блока, выход которого соединен с вторым входом блока умножения, выход которого соединен с информационным входом буферного регистра, выход которого соединен с информационным входом регистра времени интерполяции, выход второго компаратора соединен с входом счетного триггера, с входом обнуления второго счетчика и с входом записи регистра времени интерполяции.Схема линейного интерполятора представлена на чертеже.Он содержит цифроаналоговый преобразователь 1, сумматор 2, ключи 3-6, эапоминакщие элементы 7 и 8, интегратор 9, регистр 10 времени интерполяции, компаратор 11, счетный триггер 12, счетчик 13, генератор 14 тактовых импульсов, регистр 15 времени наблюдения, счетчик 16, компаратор 17, буферный регистр 18, регистр 1 9 заданной погрешности, центрирующий блок 20, дифференциатор 21, счетчики 22 и 23, арифметрический блок 24, блок 25 умножения. Позицией 26 обозначен вход устройства, 27-29 - установочные входы регистров.Интерполятор работает следующим образом.По заданной среднеквадратической погрешности, занесенной в регистр 1 9, по найденным характеристикам сигнала (число нулей интерполируемой функции и ее производной) через время наблюдения Т рассчитывается время интерполяции Т, котороезаносится в регистр 10.В регистр 10 вводится начальноезначение времени интерполяции Т, врегистр 15 - значение времени наблюдения Т,Существует два независимых рабочих цикла, один с периодом Т - длягюлучения времени интерполяции Т;второй с периодом Т - для обработкиочередного значения интерполируемойфункции, при этом Т Т.Последний цикл начинается с того,что в интеграторе 9 устанавливается значение постоянной времени интегрирования, равное времени интерполяции Т. На вход цифроаналогового преобразователя 1 поступают в цифровом коде значения интерполируемой функции.Ключи 3 - 6 замыкаются так, что, например, в каждый четный интервал времени замкнуты ключи 3 и 6, а в каждый нечетный - ключи 4 и 5. С вы"хода цифроаналогового преобразователя 1 ступенчатое напряжение поступает на первый вход сумматора 2, по второму входу которого пОдается напряжение обратной связи с выхода интегратора 9, Нанряжение с выхода сумматора 2 в четные интервалы вреи.ни через замкнутый ключ 3 поступает на вход запоминающего элемента 7 и в течение этого интервала времени запоминается в нем с обратным знаком. В этот же интервал времени интегратор 9 интегрирует напряжение, поступающее на его вход через замкнутый ключ 6 с выхода запоминающего элемента 8, которое запоминается в нем в четные интервалывремени, К моменту окончания четногоинтервала времени в запоминающем элементе 7 содержится величина напряжения, равная приращению интерполируемой функцииЗатем происходитразмыкание ключей 3, 6 и замыкание ключей 4 и 5.В нечетные интервалы времени напряжение с выхода сумматора 2 через ключ 4 поступает на вход запоминающего элемента 8, и в течение этогоинтервала времени интегратор 9 интегрирует напряжение, поступающее на его вход через замкнутый ключ 5 снахода элемента 7. С выхода интегратора 9 снимаются значения интерпелирующей Функции в аналоговой форме,Работой ключей 3 - 5 управляет триггер 12. Компаратор 11 сравнивает значение содержимого регистра 10 и текущее значение счетчика 13, ив момент их совпадения вырабатываетуправляющий импульс, перебрасывающий триггер 12 в новое положение.В результате обеспечивается описанная выше последовательность размыкания ключей.Рабочий цикл по расчету времениинтерполяции начинается с того, чтос выхода цифроаналогового преобразователя 1 значения функции поступают 10,на центрирующий блок 20. С выходацентрирующего блока 20 значенияинтерполируемой Функции подаютсяна счетчик 23 и через дифференциатор 21 на счетчик 22, на которых 15 производится отсчет числа пересече-.ний функции и ее производной своегосреднего уровня.Компаратор 17 сравнивает значениерегистра 15 времени наблюдения и текущее значение счетчика 16 и в моОтличительной особенностью устрой ства является то, что оно производитинтерполяцию с гарантируемой точностью при минимуме априорной информации об интерполируемой Функции путемиспользования характеристик нулей 55 функции и ее производной. Это позволяет испольэовать устройство для работы в реальном масштабе временив информационно-измерительных системах и автоматизированных системахуправления технологическими процес,сами, Это определяет технико-экономический эффект от использованияизобретения. 25 30 35 40 45 мент их совпадения вырабатывает управлякщий импульс, в результате содержимое счетчиков 22 и 23 переносится в арифметический блок 24, и счетчики сбрасываются в нулевое состояние. В арифметическом блоке 24 вычисляется квадратный корень отношения значения погрешности интерполяции, содержащейся в регистре 19, и произведения значений счетчиков 22 и 23. С выхода арифметического блока 24 полученное значение поступает на вход блока 25 умножения, с выхода которого рассчитанное значение времени интерполяции Т заносится в буферный регистр 18. По разрешающему сигналу компаратора 11 оно переписывается в регистр 10.В результате работы устройства на его выходе Формируется кусочно- линейное напряжение, которое интер- полирует значения воспроизводимой функции времени с заданной точностью.Арифметический блок 24 и блок 25 умножения могут быть реализованы как микропрограммные автоматы или с использованием существукщих программируемых калькуляторов.Решетник оррект Редак ака писно/5 11 303 Филиал ППППатент , г.ужгород, ул.Проектна 3/43 Тираж б ВНИИПИ Государственнопо делам изобретен5, Москва, Ж, Ра 9о комй иушска тета СССкрытийнаб., д.