Цифровой интегратор

, 467-298 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик к АВТОРскому свидетельству Зависимое от авт, свиде;е,.ьстваЗаявлено 22 Х.1972 ( 1787768/18-24 М, Кл, 6 06 1/02 исоединением заявки Ъе риоритетпубликовано 21.Х 1,1973, Бюллетень4ата опубликования описания 7.И.1974 Государственный номитет Совета Министров СССР по делам изобретений н открытийУДК 681,32088.8) Авторыизобретени А. В. Каляев и 3. В. 1(1 пилевский Таганрогский радиотехнический институтаявитель РОВОЙ И РАТОР до- нноИзобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для создания детерминировани о-вероятностных цифровых интегрирующих машин и однородных цифровых интегрирующих структур, для цифрового моделирования различных объектов, а также в системах автоматического регулирования и управления.Известны детерминированные цифровые интеграторы, выполняющие интегрирование по Риману, которые содержат блок квантованной функции, вход которого соединен со входом интегратора, а выход подключен к блоку детерминированного приращения интеграла, соединенного с другим входом интегратора. Их недостатком является невысокая точность и низкое быстродействие,Известны вероятностные интеграторы, выполняющие интегрирование по Риману, в основе которых лежит метод статистических испытаний (Монте-Карло). Для получения высокой точности работы такие интеграторы требуют реализации очень большого числа статистических испытаний, что резко снижает их быстродействие.Целью настоящего изобретения является повышение точности и скорости интегрирования.В предлагаемом изобретении эта цель стигается путем перехода к комбинирова му, детерминированно-вероятностному преобразованию информации в интеграторе и ее детерминировапно - вероятностному представлению на его входе и выходе,5 Помимо известных - блока формированияквантованного значения подынтегральной функции и блока формирования приращения интеграла на основании квантованного значения подынтегральной функции, в предлагае мый детерминированно-вероятностный цифровой интегратор входят блок вероятностно-статистического формирования полного значения подынтегральной функции, блок формирования вероятностного потока одиночных прира щений интеграла по остатку квантования подынтегральной функции и, наконец, блок формирования полного значения приращения интеграла.Итак, предлагаемый детерминированпо-ве роятностный цифровой интегратор, выполняющий операцию интегрирования по Риману, отличается от известных тем, что информация в нем представлена и обрабатывается не в детерминированной и не в вероятностной, а в 25 комбинированной, детерминированно-вероят.постной форме. Основные части подынтегральной функции и интеграла представлены в таком интеграторе в детерминированной, цифровой форме и вычисляются детерминированным 30 методом на основе простейшей формулы пря407298 10 х.г (х, 1) =у (х) дх.хПодынтегральная переменная и интеграл вдетерминированно-вероятностном интеграторе представлены в виде суммы квантованных 15частей г(х) и у(х) и соответствующих остатков квантования0 г (х) и 0 у (х)г(х) = г(х)+ 0 г(х);20у(х) = д(х)+0 д(х),Квантованные части г(х) и у(х) используютсяв детерминированной, цифровой форме, а остатки 0,г(х) и 0,у(х)1 отображаются ве%0) = 1 6, если р,(/)ЬуаО-:. р,(1) (шахО у(х); Ьг, = п 1 ахОу(х) Ьх тегратор поступают приращения подынтегральной функции, представленные в детерминированной, цифровой форме. Выход блока 1 связан со входами блоков 2 и 4. Вторым вхо дом блока 2 является входной канал интегратора, по которому поступают приращения переменной интегрирования. Выход блока 2 связан с одним из входов блока 3, Второй вход блока 3 связан с выходом блока 5. Выход 35 блока 3 является выходом детерминированного канала детерминированно-вероятностного интегратора. Вход вероятностного канала интегратора, по которому поступают вероятностные единичные приращения, связан со входа ми блоков 4 и 5. На другие входы этих блоковподаются случайные величины с равномерным законом распределения. Выход блока 4 является выходом вероятностного канала детерминированно-вероятностного интегратора.45 На вход цифрового интегратора информация поступает по трем каналам в виде величин х и 7 у(х;), представленных в детерминированной цифровой форме, и вероятностного потока единичных приращений т 1 у;(1) моугольников, а корректирующие, небольшие части указанных величин, служащие для уточнения вычислений, представлены вероятностными импульсными потоками и вычисляются с помощью простых вероятностных и статистических операций,Предлагаемый детерминированно-вероятностный интегратор вычисляет приращение интеграла Римана: Здесь р(1), р,(1) - случайные величины с равномерными законами распределения.На чертеже изображена структурная схема детерминированно-вероятностного цифрового интегратора, выполняющего операцию интегрирования по Риману в соответствии с приведенным алгоритмом,Она состоит из блока 1 формирования квантованного значения подынтегральной функции (блок квантованной функции), блока 2 формирования приращения интеграла по квантованному значению подынтегральной функции (блок детерминированного приращения интеграла), блока 3 формирования полного значения приращения интеграла (блок фромирования полного приращения интеграла), блока 4 формирования полного значения подынтегральной функции (блок полной функции) и блока 5 формирования вероятностного потока единичных приращений интеграла по остагку квантования подынтегральной функции (блок вероятностных приращений интеграла).Вход блока 1 является входом детерминированного канала интегратора, По нему в инроятностными импульсными потоками приращений:О г (х)(у) О у (х) - у (/) таким образом, чтоО г(х)=Лг"Ц).0 у (х) = Ь у," , (,/). С учетом представления переменных в виде основных квантованных величин и остатков, изображаемых вероятностными импульсными потоками приращений, в основу построения алгоритма детерминированно-вероятностного интегратора, выполняющего операцию интегрирования по Риману, кладется следующий алгоритм: у(х) = у(хс 1) + 7 у(х); Су г (х. 1) = у (х,.) у х; 7 г (х., ) = 7 г(х+ ) Ь г," (1);5 10 15 20 25 30 35 40 5Приращение подынтегральной функции Гу(х;) поступает на вход блока 1, в котором суммируется с предыдущим значением подьштегральной функции у(х; ), хранящимся в этом блоке, в результате чего образуется величина подынтегральной функции у (х;) в -той точке интегрирования.Образовавшаяся величина у (х,) поступает на вход блока 2. На второй вход блока 2 подается приращение переменной интегрирования х. В блоке 2 величины у(х;) и 7 х перемножаются, в результате чего получается детерминированная часть приращения интеграла 7 г(х.+).Приращение 7 г(х,+,) направляется на один из входов блока 3. На второй вход блока 3 подается вероятностный поток приращений 1,(1), который суммируется в блоке 3 и формирует вероятностное приращение интеграла 7 г,(х,+,). Полученная вероятностная величина приращения интеграла Tг, (х;+), суммируясь затем в блоке 3 с детерминированным приращением интеграла 7 г(х;+), образует полное приращение интеграла %"г(х;+), поступающее на выход детерминированного канала, детерминированно-вероятностного интегратора.На вход блока 4 поступают вероятностный поток приращений 1,. (1) и величина у(х,) с выхода блока 1. Кроме того, на вход блока 4 подается случайная величина р(1). Величина у(х;) помещается в блок 4 и суммируется с потоком приращений т,. (1), В каждом 1-том такте результат суммирования сравнивается со случайной величиной ро). Если сумма, образовавшаяся в блоке 4, по модулю больше случайной величины р, то после сравнения блок 4 выдает на выходе положительную или отрицательную единицу в зависимости от знака суммы у(х;)+Ау Х т, ,1). В остальных случаях на выходе выдается нуль. Образованный таким образом вероятностный импульсный поток и. (1) изображает остаток интеграла г(х;) и выдается на выходе вероятностного канала детерминировапно-вероятностного интегратораНа вход блока 5 подаются вероятностный поток 1, (1), а также случайная величина ц,(1), Поток т, О) суммируется в блоке 5 и образовавшаяся величина сравнивается в каждом 1-том такте со случайной величиной ц; Ц). Если образовавшаяся сумма больше по модулю, чем и(1), то после сравнения блок 5 выдает на выходе единицу, знак которой совпадает со знаком сравниваемой суммы, В остальных случаях на выходе выдается нуль. Образующийся таким образом вероятностный и.,шульсный поток поступает на вход блока 3,Предмет изобретенияЦифровой интегратор, содержащий блок формирования квантованной функции, вход которого соединен с первым входом интегратора, а выход подключен к первому входу блока формирования детерминированного приращения интеграла, второй вход которого соединен со вторым входом интегратора, отл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности работы интегратора, он содержит блоки формирования полной функции, вероятностного приращения интеграла и блок фор мирования полного приращения интеграла выход которого соединен с первым выходом интегратора, первый вход блока формирования полного приращения интеграла соединен с выходом блока формирования детерминированного приращения интеграла, а второй вход соединен с выходом блока формирования вероятностных приращений интеграла, вход которого подключен к третьему входу интегратора и к первому входу блока формирования полной функции, второй вход которого соединен с выходом блока формирования квантованнсй функции, а выход подключен ко второ., у выходу интегратора.407298 Составитель В. СечинаТехред Л. Богданова Редактор Б. НанкинаКорректор Т. Гревцова Заказ 1824/5 Изд.1248 Тираж 635 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Типография, пр. Сапунова, 2