Цифровой функциональный преобразователь

Сфез СфветскикСфциалистическииРесттубпик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 826347(51)М. Кд. 6 06 Г 7/60 Гооудлротвоииый комитет СССР в делан изобретений и открытий.3(088.8) Дата опубликования описания 10.05.81(54) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЬЙ 11 РЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к устройствам для воспроизведения функций, аргумент которых представлен в виде цифрового или унитарного кода, и может быть использовано в спе- ф цнализированных вычислителях для вос-. произведения сложных, таблично заданных и других нелинейных функций; в информационно-измерительных системах для линеаризации, приведения или математической обработки измерительной инФормации; в цифровых системах управления и контроля для реализации функциональных зависимостей, аппроксимирующих различные нелинейности15 и т, д.Известно устройство для воспроизведения нелинейных зависимостей, основанное на табличном задании поли 20 гональной аппроксимирующей функцииз содержащее делитель длины участка, счетчик участков, управляемый делитель для реализации требуемых угловых коэффициентов звеньев полигональной функции, счетчик результата нблок памяти 111,Недостатком устройства являетсязначительный объем запоминающего устройства, в котором необходимо размещать угловые коэффициенты всехлинейных звеньев.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство, содержащее генератор импульсов, блок пуска-останова, делитель длины участка, счетчик линейных участков, счетчик, первую группу элементов И, первый элемент ИЛИ,триггер, элемент задержки и сумматор, причем выход генератора импульсов через блок пуска-останова подключен ко входам счетчика н делителя длины участка, выходы которыхподключены соответственно ко входамтриггера и счетчика линейных участков, разрядные выходы счетчика подключены к первым входам элементов82634 7 4.подключен к выходу младшего элементаИ второй группы, выход второго элемента ИЛИ подключен к младшему входу сумматора, остальные входы которого подключены к выходам элементов Ивторой группы.На чертеже приведена блок-схемаустройства.Устройство содержит генератор 1О импульсов, блок 2 пуска-останова, делитель 3 длины участка, счетчик 4 линейных участков, счетчик 5, первуюгруппу 6 элементов,И, триггер 7, первый элемент ИЛИ 8, схему 9 сравнения,15 счетчик 10 нелинейных участков, блок11 памяти, элемент 12 задержки, вторую группу 13 элементов И, сумматор14 и второй элемент ИЛИ 15.Принцип действия предлагаемогоустройства заключается в следующем.Исходя из допустимой .погрешности воспроизведения Е строятся графики заданной функции .(х),смещенные повертикали на величину +и - ЕИз точки (хо, у , принадлежащейзависимости (я - ), строится квадратичная зависимость у = рх, гдеЯр = 1 для предложенного варианта реализации. Пересечение зависимостиу = хр с зависимостью (х) +осу 2ществляется в точке х; у Н , которая является первым узлом вводакоррекции путем вычитания значенияиз текущего значения ординаты воспроизводимой функции, Из точки х;у - Цпосторно строится квадратичная зависимость у = рх до пересечения с (х) +в точке 1.х , у "1)после чего вновь повторяется вводкоррекции - Я . При этом погрешностью линейной аппроксимации зависимости у = рх пренебрегаем, так какее требуемое значение достигаетсябез существенного увеличения аппаратурных затрат. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор импульсов, блок пуска-останова, делитель длины участка счетчик ли)20 нейных участков, счетчик, первую группу элементов И, первый элемент ИЛИ, триггер, элемент задержки и сумматор, причем выход генератора импульсов через блок пуска-останова подклю 25 чен ко входам счетчика и делителя длины участка, выходы которых под" ключены соответственно ко входам триггера и счетчика линейных участков, разрядные выходы счетчика подключены к первым входам элементов И первой группы, вторые входы которых подключены к выходам счетчика линейных участков, выходы элементов И первой группы подключены ко входам первого элемента ИЛИ, вход которого подключен к выходу триггера, дополнительно введены счетчик нелинейных участков, блок памяти, схема сравнения, вторая группа элементов И и второй элемент ИЛИ, причем выходы счетчика линейных участков подключены к первой группе входов схемы сравнения, вторая группа входов которой через блок памяти соединена с выходами счетчика нелинейных участков, вход которого подключен к выходу схемы сравнения, установочным входам счетчика, делителя длины участков, счетчика линейных участков и ко входу элемента задержки, выход которого.подключен ко входу вычитания .сумматора и первым входам элементов И второй группы, вторые. входы которых подключены ко входам задания констан" ты устройства, выход первого элемента ИЛИ подключен ко входу сложения сумматора и первому входу второго элемента ИЛИ,. второй вход которого 3И первой группы, вторые входы которых подключены к выходам счетчика линейных участков, выходы элементов И первой группы подключены ко входам первого элемента ИЛИ, вход которого подключен к выходу триггера21.Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, а именно невозможность воспроизведения функциональных зависимостей типа урх", где и2.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет дополнительного воспроизведения функций вида у рх, где и 2.Важдым является то, что для реализации этого принципа воспроизведения функций требуется весьма простой и малый по объему блок памяти, так как в нем размещаются коды длин нелинейных участков, число которых обычно невелико и много меньше числа линейных участков. В случае же выбора длины нелинейного участка, равной= 2 , где И - числолинейных участков, располагающихся ,на нелинейном участке, кодирование длин нелинейных участков осущеЗО Формула изобретения 5 8263 ствляется кодом номера участка, что дополнительно упрощает блок памяти.Достоинством предлагаемого способа воспроизведения функций являет ся также то, что величина коррекции Я,не зависитот текущего значения аргумента, а модули-максимумы погрешности воспроизведения постоянны в рабочем диапазоне, т. е. предлагаемый способ реализует равномерное при ближение заданной функции.Устройство работает следующим образом.На первом участке линейной аппрок. симации счетчик 4 установлен в нуле вое состояние и приращение функции формируется .эа счет а/2" импульсов, поступающих на вход элемента ИЛИ 8 с выхода триггера 7, где ш " коэффициент деления делителя 3, и - разряд- ЪО ность счетчика 5, На втором участке линейной аппроксимации триггер млад" шего разряда счетчика 4 устанавливается в единицу и на вход элемента ИЛИ 8 поступает ш(12" + 1/2 ) 25 импульсов, а к концу первого нелийейного участка аппроксимации, в течение которого отрабатывается 1 участков линейной аппроксимации, поступает ш. 1 2 импульсов (учитывая,2 Ичто- х/Ь хчисло импульсов про порционально квадрату аргумента). В первом узле х, у кусочно-линейной. аппроксимации, ордината которого фактически задана кодом на входах блока З 5 11 памяти, с выхода схемы 9 сравнения поступает сигнал, Осуществляющий запись единицы в счетчик 10 нелинейных участков аппроксимации, а также осуществляющий вычитание из кода функ ции в сумматоре 14 кода допустимой погрешности Е . С этого момента начи-нает отрабатываться второй нелинейный участок аппроксимации, причем описанные операции формирования ли нейных участков повторяются, так как импульсом с выхода схемы 9 сравнения блоки 3-5 также устанавливаются в ноль, В момент окончания работы усгройства при проходе аргумента через 50 заданное значение, на вход блока 2 подается сигнал останова, а с выходов сумматора 14 считывается код аппроксимированной функции. 55При конкретной реализации устройства может возникнуть ситуация, когда узлы нелинейной и линейной аппроксимации не совпадают. В этом случае 47 6схема 9 сравнения подключается либо к выходам сумматора 14, либо к выхо дам счетчика аргумента (не показан) в зависимости от того, какой параметр узлов нелинейной аппроксммации яаляется задающим: х " или у".При необходимости, аппроксимацияможет выполняться отрезками гипербол с переменной крутизной или с распо" ложением их в другом квадрате. Для этого исключаются цепи сброса блоков 3-5, или сумматор 14 переводится в режим вычитания по входу сложенияИэ принципа действия устройства видно что выигрыш в объеме памяти равен общему числу линейных участков аппроксимации, отрабатываемых на нелинейных участках аппроксимации, а возможность варьирования как величины вносимой поправки, так и расположения узлов кусочно-линейной аппроксимации расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства при его использовании для решения прикладных аппроксимационных задач в проектируемых системах контроля и управления. Цифровой функциональный преобразователь, содержащий генератор импульсов, блок пуска-останова, делитель длины участка, счетчик линейных участков, счетчик, первую группу элементов И, первый элемент ИЛИ, триггер, элемент задержки и сумматор, причем выход генератора импульсов через блок пуска-останова подключен ко входам счетчика и делителя длины участка, выходы которых подключены соответственно ко входам триггера и счетчика линейных участ-. ков, разрядные выходы счетчика подключены к первым входам элементов И первой группы, вторые входы которых подключены к выходам счетчика линейных участков, выходы элементов И первой группы подключены ко входам первого элемента ИЛИ, вход которого подключен к выходу триггера, о т " л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей за счет дополнительного воспроизведения функций вида уРМ,И где пЪ 2, в него введены счетчик нелинейных участков, блок памяти,Составитель А.ЗоринРедактор С.Шевченко Техред М,Коштура Корректор Г т 745нного ктений и35, Рау П каз 2516 70 Тир ВНИИПИ Государс по делам изо 113035, Москва, сное нтета СССРткрытий 4/5 кол наб. П Патент , г. Ужгород, ул. Проектная,Фил 7 82634 схема сравнения, вторая группа элементов И и второй элемент ИЛИ, причем выходы счетчика линейных участков подключены к первой группе входов схемы сравнения, вторая группа5 входов которой через блок памятисоединена с выходами счетчика нелинейных участков, вход которого подключен к выходу, схемы сравнения, установочным входам счетчика, делителя длины участков, счетчика линейных участков и ко входу элемента задержки, выход которого подключен ко входу вычитания сумматора и первым входам элементов И второй группы, вторые входы которых подключены ко вхо 7 8дам задания константы устройства,выход первого элемента ИЛИ подключенко входу сложения сумматора и первому входу второго элемента КПИ,второй вход которого подключен к выходу младшего элемента И второй группы, выход второго элемента ИЛИ подключен к младшему входу сумматора,остальные входы которого подключенык выходам элементов И второй группы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 451989, кл, О 06 Г 7/38, 1974.2, Авторское свидетельство СССРУ 487398, кл. 6 06 Г 7/20, 976,