Устройство для вычисления модуля вектора

(21) (22) (46) (72) (71) тут (53) (56) 9 10 юл. В 32 ев и О.С Катернога ский инсти отехни 681.325(08 1. Авторск 7719, кл.Авторское 154, кл, С отип) ..8) е свиде06 Г 7 свидете 06 Р 7/ ельство СССР 552, 1982, ьство СССР 52, 1979 В 64 (про ВВИИСЛЕН ее три с с я тем точности оно содержизадержки, младшего н ыхо е которог вх одом первого й ордина"ССУДАРСТНЕНН 1 Й НОМИТЕТ СССРПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛ МОДУЛЯ ВЕКТОРА, содер чика, о т л и ч а ю щ что, с целью повышени упрощения устройства, элемент ИЛИ, три элем сумматор"вычитатель, разряда которого соед элемента ИЛИ, первый соединен со счетным в счетчика, входом перв устройства и через первый элементзадержки с входом разрешения принятияслагаемого сумматора-вычитателя,входы первого слагаемого сумматоравычитателя соединены соответственнос разрядными выходами первого счетчи-.ка, вход разрешения принятия второгослагаемого сумматора-вычитателя черезвторой элемент задержки соединен свторым входом элемента ИЛИ, входомвторой координаты устройства и счетным входом второго счетчика, разрядные выходы второго счетчика соединены соответственно с входами второго слагаемого сумматора-вычитатсля,входы вычитаемого которого соединенысоответственно со сдвигом на один.разряд в сторону старших разрядов сразрядными выходами третьего счетчика, счетный вход которого соединен свыходом знакового разряда сумматоравычитателя и через. третий элемент за- ",держки с входом разрешения принятиявычитаемого сумматора-вычитателя.(2) 111115Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники. и может быть использовано в специали. зированных вычислительных устройст-вах, например, для измерения длины отрезков прямой при полуавтоматичес ком вводе и кодировании графической информации с помощью вводных графических терминалов планшетного типа и измерения линейного перемещения 1 О исполнительного органа в системах с числовым программным управлением.Известно устройство для вычисления квадратного корня из суммы квадратов двух чисел, содержащее регистры 15первого и второго операндов, распределитель импульсов, сумматор, пять групп элементов И, две группы элементов ИЛИ, регистр суммы, регистр разности, два элемента НЕ И 3 . 20Недостатками данного устройства являются его сложность и недостаточ. ная точность, зависящая от величин чисел поступающих на его вход.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее два делителя частоты, четыре счетчика, два блока утроения числа импульсов, схему сравнения, .блок управления, четыре элемента И, элемент НЕ, причем выходы утроения числа импульсов соединены с входами соответствующих счетчиКов, входы первого и второго чисел соединены с входами схемы сравнения, выход которой соединен с входом блока уп-, равления, выходы блока управлениясоединены с входами делителей частоты и соответствующих элементов И 2 .Недостатками этого устройства яв ляются невысокая точность и сложность.Поставленная цель достигается тем, что устройство для вычисления модулявектора, содержащее три счетчика, дополнительно содержит элемент 45 ИЛИ, три элемента задержки, сумматорвычитатель, вход младшего разряда которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен со счетным входом первого счетчика, входом первой координаты устройства и через первый элемент задержки с входом разрешения принятия первого слагаемого в сумматор-вычитатель, входы первого слагаемого сумматора-вычита 55 теля соединены соответственно с разрядными выходами первого счетчика, вход разрешения принятия второго слагаемого в сумматор-вычитатель б 3через второй элемент задержки соединен с вторым входом элемента ИЛИ,входом второй координаты устройстваги .счетным входом второго счетчика,разрядные выходы второго счетчикасоединены соответственно с входамивторого слагаемого сумматора-вычитателя, входы вычитаемого которого соединены соответственно со сдвигом наодин разряд в сторону старших разрядов с разрядными выходами третьего,счетчика, счетный вход которого соединен с выходом знакового разрядасумматора-вычитателя и через третий,элемент задержки с входом разрешенияпринятия вычитаемого сумматора-вычитателя.На чертеже представлена блок-схемаустройства для вычисления модулявектора.Устройство для вычисления модулявектора содержит счетчики 1-3, элемент 4 ИЛИ, элементы 5-,7 задержкии сумматор-вычитатель 8.Для определения величины модуля/вектора щ щ 1 хг т у предлагаемоеустройство реализует вычисление оценочнои функции Жф г-2 л Р Ь ь-О И)1 Чья; . - текущие единичныеприращения пеРемен"ных и модуля векто-ра;Ь). и И, - текущие значенияусловных переменныхи модуля вектора,которые определяются следующими соот- ношениями Здесь х) и у - текущие значения независимых переменных,Текущие значения приращений модуля вектора определяются следующим соотношением1 при ,1)О;ЬИк - (3) О при ;сО.Следовательно, значение абсолютной погрешности вычисляемого модулявекторамине превьшает половины шага единичного приращения, т.е., 0,5, и не зависит от длины вектора.Вычисление оценочной функции,Ф;.Р, описываемой выражениями (1) и (3), 5 осуществляется в процессе вычислений в сумматоре 8.Счетчики 1 и 2 служат соответственно для формирования х и(2) путем последовательного суммирования единичных решений д.хи д у ; счетчик 3 - для образования текущего значения модуля вектораэлемент 4 ИПИ - для сборки единичных приращений Ьх 1 и ду ; элементы 5-7 эа держки - для задержки входных сигналов на время, достаточное для выполнения арифметических операций суммирования в счетчиках 1-3. Сумматорвычитатель 8 служит для суммирования содержимого А сумматора и приращения дх; или Ьут.е. А + 1 = В+, содержимого В, сумматора и удвоенного значения содержимого : Х; счетчика 1 или содержимого у счетчика 2,25т.е, В,+ 2 х = Сь+ илн В + 2 У 1= С, для вычитания удвоенного значения содержимого РК счетчика .3 из содержимого Си сумматора, т.е. СиР = Аьи для выполне .,ния функции схемы сравнения (3).Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии счетчик 3 об. нулен, в счетчики 1 и 2 записано 35 число, равное минус единице,т.е. во всех разрядах записаны единицы, а ;в сумматор-вычитатель 8 занесен код,соответствующий отрицательному числу0,5. 40На входныЕ шины дх и ду устройства подаются последовательности единичных сигналов х . и у , каждый из которых поступает через элемент 4 ИЛИ на вход сумматора-вычитатель 8, где к его 45 содержимому А прибавляется единица, т.е. А + 1 = В.д, на входы суммирующих счетчиков 1 или 2, соответственно накапливающих х., и у., и на входы элементов задержки 5 или 6 соответственно. Сигналы, поступающие через эле менты задержки на управляющие входы сумматора, вызывают соответственно суммирование содержимого Всумматора с удвоенным значением содержимого 2,х( счетчика 1 или содержимого 2 у.счетчика 2, т,е. В + 2 х = Си. или Вь, + 2 у. = Сц . Если результат1сложения получается положительным,то импульс переноса возникающий взнаковом разряде сумматора, поступаетна вход суммирующего счетчика 3 ичерез элемент 7 задержки на управляющий вход сумматора-вычитателя 8,где происходит вычитание удвоенногозначения содержимого 22 счетчика 3из содержимого С, сумматора, т.е.С -2 Й, Результат вычитания А получается отрицательным, так как междупеременными соблюдается соотношениеа шах (х;,ф ) - 0,5.Таким образом, в счетчике 3 образуЕтся сумма.Я, текущее значениекоторой с точностью до половины шагаединичного приращения соответствуеткорню квадратному из суммы квадратов х и у , поступивших на входысчетчиков 1 и 2. Модуль вектора, определенный в процессе вычисления, переписывается иэ счетчика 3 на входнуюшину Г 41Рассмотрим работу устройства напримере. В качестве исходных данныхвзяты численные значения переменныхх, у, которые получены при формировании прямолинейной траектории.В известном устройстве, котороереализует упрощенный алгоритм вычисления корня квадратного Я, из суммь 1квадратов двух чисел х.и у,значение погрешности увеличивается с увеличением значения величины .Предположим, что в двух примерахзначения величин х и у соответственно равны х = 110, у = 30 и х1100, у,= 300. Подставив значения этих величин в выражение (4), определим е, = 110 и Е = 1100, соответственно для которых вычислены истин 5"ные значения Гх+у : и, = 114 и Еи =1140. Следовательно, абсолютная погрешность вычисления соответственно составляет Е= 4 и Е = 40, т.е. значение погрешности увеличивается с увеличением значения К .Максимальное значение погрешности вычисления величины в известном устройстве не превышает 0,0607 % . В предлагаемом устройстве погрешность уменьшена в= 0,0607 Б/0,5 = 0,12 раз (где- коэффициент выигрыша в точнОсти).Предлагаемое устройство отличается простотой, достаточно высокой точностью вычисления, может найти широ3 1111156 кое применение в системах, требующих измерения в реальном времени линейно" го перемещения исполнительного органа, что позволит получить высокийтехнико-экономический эект по сравнению с базовым устройством. Заказ 6311/39 Тираж 698 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Филиал НПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель А. КазанскийРедактор О, Колесникова Техред Т,Фанта Корректор О, Тигор