Ступенчато-линейный экстраполятор второго порядка

Автор " обретен Е. С. Потап сковское ордена Ленина и ордена высшее техническое училищ ового Красня о Знамени(7) Заявител 4) СТУПЕНЧАТО-ЛИНЕЙНЫЙ ЭКСТРАПОЛЯТОР ВТОРОО ПОРЯДКА Изобретение относится к экстрапойифрующим устройствам, используемым в . вычислительной технике для экстраполяции функций, задаваемых цифровыми ко- дами ординат, следующими в общем случае через неравные промежутки изменения аргумента, с представлением результата экстраполяции в аналОговом виде.Известен экстраполятор, содержащий трехразрядный аналоговый регистр сдви- га, три операционных усилителя (с инвертирующим и неинвертирующим вхсаами), четыре блока масштабирования (резисторы), три конденсатора, три аналоговых ключа (для разрядки конденсаторов после окончания времени экстраполяции) и со ответствующие связи между перечисленными узлами Ц ."- "Недостатком экстраполятора является пониженная точность работы из-за наличия аналогового регистра сдвига и ана логовых ключей, а также необходимостьвведения в его состав цифроаналоговогопреобразователя для возможности экстраполиции функций, заданных цифровыМйкомдами ординат. Устройство йе может бытьиспользовано для экстраполяции функций,заданных неравноотстоящими (по времени3кодами ординат.Наиболее близким техническим репвнием к данному является экстраполяторфункций, заданных цифровым кодом, всостав которого входят три ячейки памяти, каждая из которых содержит последовательно соединенные регистр и цифроаналоговый преобразователь, первая ячейка памяти которого имеет три аналоговых выхода, обеспечиваемых введениемлибо двух дополнительных ЦАП, либодвух операционных усилителей, цифроаналоговый блок вычисления полиномаА 1 Р + Вх + С, два элемента задержкии пять блоков масштабирования (резисторов) 21,Недостаток прототипа заключается втом, что он предназначен для экстраполяции функций заданных только равноотстоящими по времени кодами ординат.37054Целью изобретения является достижение класса экстраполирования функций за счет обеспечения экстраполяции диск-. ретных функций, заданных неравноотстоящими ординатами, а также упрощение на-, стройки и перестройки экстраполятора на заданные параметры (время наблюде ния и интервалы между отсчетами),Это достигается тем; что ступенчато- линейный экстраполятор второго порядка, 1 О содержащий первый, второй и третий регистры, подключенные входами к соответ- ствующим входам задания ординат экстраполятора, а выходами - к цифровым входам соответственно первого, второго и 5 третьего цифроаналоговых преобразова-. телей, и два блока масштабирования, дополнительйо сбдержит счетчик, четвертый и пятый цифро-аналоговые преобразователи и пять аналоговых сумматоров, при чем, первый, второй и третий регулировочньиве Входыэкстраполятора соединены с со отГей:твующййи"входами первого аналого- "богосумйбтора, выход которого через первый блок масштабирования связан с анало говым входом первого цифроаналогового преобразователя и с первым входом второго аналогового сумматора, выход которого подключен к аналоговому входу второго цифро-аналогового преобразователя, первый и третий регулировочные входы экстраполятора соединены с входами .третьего аналогового сумматора, выход которого через второй блок масштабированин связан с вторым входом второго.аныогового сумматора и с аналоговым аВходом третьего цифроайалогового преобразователя первый регулировочный вход экстраполятора соединен с аналоговым входом четвертого диДроаналоговогоФ преобразователя, цифровой вход которого йодключен к выходу первого регистра, выходы первого, второго и третьего циф- Фроаналоговых преобразователей подклюф чены к соответствующим входам четвертого аналогового сумматора, выход которого соединен с аналоговым входом пятого цифроаналогового преобразователя, цифровой вход которого соединен с выходом счетчика, вход счетчика соединен с шиной задания интервала экстраполяции,управляющие входы счетчика -и "регистровВ В соединены с шиной сброса и перезаписи, выходы четвертого и пятого цифро-ана 55логовых, преобразователей подключены ксоответствующим входам пятого аналогового сумматора, выход которого является выходом экстранолятора. 72 4На чертеже привецена блок-схема экстрайолятора, Экстраполятор содержит аналоговые сумматоры 1, 2, блоки 3, 4 масштабирования, аналоговый сумматор 5, регистры 6 " 8, цифроаналоговые преоб-; разователи (ЦАП) 9 - 13, счетчик 14, аналоговые сумматоры 15, 16, вход 17 сброса и перезаписи, входы .18 - 20 задания ординат, регулировочные входы 21 23 экстраполятора, вход 24 задания интервала, выход 25 экстраполятора.Экстраполятор работает следующим образом.В основу работы экстраполйтора положен следующий алгоритм0 =К ) О :К Х Цо о и ю 1 и-в"1 г К 2 Хо(е-ОнфД)0 К у+о +1 Ь Ъ 4 О + 2.(2)э.ъМ Б9 4 ъ(Ъ) где Х И и Хо - цифРовые коды оРдинат экстраполируемой функции; причем Хп соответствует моменту времени 1 на временной оси, ХИ - моменту времени, /1 - ма, а Хо - моменту времени (1- ИБС=И), В общем случае координаты Х и, Хи,и Хо не равноотстоящие по времени, т. е, вИ 2, хотя при М=И)2 выражения /1/ - /3/ не теряют силуф Ко, К 1 и К - весовые коэффициенты, значения которых определяются из следующих выражений13+Ф+4 ИФ 4 В+4 о и е ге(и-ьО 2 нЬ-е 1 И) где Иът 0.Индексы сигналов 01 соответствуют номерам блоков,Входы 21, 22 и 23 являются одновременно установочными входами блоков 1 и 2 и аналоговым входом ЦАП 9, причем на вход 21 подается аналоговая величина, пропорциональная "1", на вход 22 - пропорциональная И и на вход 23 - пропорциональная И 1 (4), Сумматор 1 и блок 3 масштабирования предназначены для формирования коэффициента Ко. Сумматор 2 и блок 4 масштаби- рования предназначены для формирования коэффициента К. Сумматор 5 (с инверсией) предназначен для формирования коэффициента /- К 1/, так как согласно (4) можно видеть, что К 1- К,+ К, Таким образом, с помощью блоков 1, 2, 3, 4, 5 ц за счет изменения коэффициента передачи блока 16 осуществляется оперативная настройка экстраполятора, В рабочем режиме очередным импульсом конца интервала экстраполяции, поступающйм на вход 17, обнуляются счетчик 14 и ре- гистры 6, 7 и 8 с одновременным приемом очередных кодов ординат экстраполируемой функции: через вход 18 - код Х, через вход 19 - код Хи через вход 20код Х, . После окончания переходных процессов на выходе ЦАП 9 устанавливается величина (например, напряжение постоянного тока), пропорцио- нальная коду Х , а на выходе сумма тора 16 - пропорциональная приращению экстраполируемой функции (Х 1.4 - Х у,), на интервале О, причем коэффициент пропорциональности в обоих случаях одинаков. После этого через вход 24 от внешнего устройства в счетчик 14 с. определенной частотой поступают либо полноразрядные коды, которые воздействуют на установочные входы, либо последовательность импульсов, воздействующая на счетный вход. В связи с тем, что все ЦАП (эа исключением 9) выполняют функции цифроаналоговых блоков умножения, на выходе ЦАП 13 формируется величина Д 03 (3), которая изменяется по сту ,пенчато-линейному закону, в соответствии с законом изменения величины С; . На выходе сумматора 15 формируетсяЧ также непрерывно изменяющаяся величина О,5 равная)45 Э6 Ь (5) которая в соответствующем масштабе пропорциональна экстраполированному значению функции. В момент достижения значения кода в счетчике 14 С = Д 1 на вход 17 вновь поступает импульс конца интервала экстраполяции и цикл работы экстраполятора повторяется.Технико-зкономический эффект от использования изобретения определяется расширением области применения на случаи систем управления с взаимно произвольными значениями "памяти" и частоты дискретизации.формула изобретения Ступенчато линейный экстраполятор, второго порядка, содержащий первый, второй и третий регистры, подключенные входами к соответствующим входам задаютния ординат экстраполятора, а выходамик цифровым входам соответственно перво 50 1 О 5 25 30 35 40 45 го, второго и третьего циФроаналоговых преобразователей, и два блока масштабирования, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения класса экстраполируемых функций за счет обеспеченияэкстраполяции дискретных функций, за данных неравноотстоящими ординатами,экстраполятор дополнительно содержит счетчик, четвертый и пятый цифроаналоговые преобразователи и пять аналоговых сумматоров, причем первый, второй и третий регулировочные входы экстранолятора соединены с соответствующими входами первого аналогового сумматора, выход которого через первый блок масштабирования связан с аналоговым входом первого цифроаналоговогь преобразователя и с первым входом второго аналогового сумматора, выход кото рого подключен к аналоговому входу второго пйфроаналогового, преобразователя, первый и третий регулировочные входы экстраполятора соединены с входами третьего аналогового сумматора, выход которого через второй блок масштабирования связан со вторым входом второго аналогового сумматора и с аналоговым входом третьего цифро-аналогового пре-. образователя, первый регулировочный вход экстраполятора соединен с аналоговым входом четвертого цяфро-аналогового преобразователя, цифровой вход которого подключенк выходу первого регистра, выходы первого, второго и третьего цифро-аналоговых преобразователей подключены к соответствующим входам четвертого аналогового сумматора, выход которого соединен с аналого вым входом пятого цифроаналогового преобразователя, цифровой вход которого соединен с выходом счетчика, вход счетчика соединен с шиной задания интервала экстраполяции, управляющие входы счетчика и регистров соединены с шиной сброса и перезаписи, выходы четвертого и пятого цифро-аналоговых преобразователей подключены к соответствующим входам пятого аналоговогосумматора, выход которого является выходом экстраполятора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР,% 467368, кл. б 06 Я 7/30, 1974. 2. Авторское свил тельство СССР,113 Ужгород ул Прое 4 Патент",иал 33/5 3 Тйраж 780 ЦНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и от 35, Москва, Ж-Й 5, Раушская одписноеитета СССРрытийаб., д. 4/5