Цифровой кубический интерполятор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 11,1179 (21) 2839031/18-24 с присоединением заявки Но 51) М. 06 Г 15 Госуд веииыи кСССРи изобреоткрытий мите.И,Куля, В.А.Буров и В.Г.Кутас с 4 нО- " . Главный научн вычислительны сследовательский и информ циоентр. Госплана Украинской ССР аявите 54) ЦИФРОВОЙ КУБИЧЕСКИЙ ИНТЕРПОЛЯТ тся к автом ехнике, в ч м, и может ах автомати ке но со устройства восстанавлиых третья лю, с методоне позволя надежность о з в в г Изобретение относи атии вычислительной т астсти к интерполятора быть использовано в систем5 кого управления.Известен параболический интерполятор аналогового типа, содержащий два управляемых генератора тока, два интегрирующих конденсатора, входной ключ и ключ обратной связи, два запоминающих конденсатора, усилитель напряжения, повторитель смещения и два дополнительных управляемых генератора тока 1.Недостатком интерполятора является низкая точность интерполяции.Известен также линейно-круговой интерполятор, содержащий устройство ввода данных, постоянное запоминающее устройство, блок задания скорости, решающий блок, выполненный на четырех двоичных умножителях, устройство управления, четыре двоичных умножителя и два сумматора 2.Однако этот интерполятор также имеет низкую точность интерполяции,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому . эффекту является вычислительное устройство, выполняющее функции интер- З 0 полятора, содержащее цифровой блок памяти, адресный управляющий блок, блок ввода, сумматор, блок управления, адресные счетчики и регистры 3.Недостаток известногсостоит в том, что оновает сигналы, для которпроизводная не равна нулогической погрешностьюет повысить точность иработы устройства.Цель изобретения - повышение т чности интерполятора и расширение функциональных возможностей цифрового кубического интерполятора.Поставленная цель достигается тем, что в интерполятор, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, задатчик кодов и блЬк сдвиговых регистров, второй вход которого подключен к второму выходу синхрони-. атора, соединенного третьим, четертым и пятым выходами с первыми ходами соответственно накапливающе- о сумматора, блока возведения в куб и блока возведения в квадрат, выход которого подключен к первому входу первого комбинационного сумматора, введены второй комбинационный сумматор, последовательно соединенные третий комбинационный сумматор и преобразователь кода, а также комбинационный блок, первый, второй и третий выходы которого подключены к вторым входам соответственно накапливающего сумматора, блока возведения в куб и блока возведения в квадрат, а входы - к выходам блока сдвиговых регистров, соединенного одним из выходов с первым входом второго комбинационного сумматора,выход которого подключен к выходу интерполятора, а второй вход - к выходу первого комбинационного сумматора, соединенного вторым входом с выходом преобразователя кодов, а входы третьего комбинационного сумматора подключены к выходам накапливающего сумматора и блока возведения .в куб. Крометого, комбинационный блок содержит последовательно соединенные первый вычитатель, четвертый, пятый и шестой комбинационные сумматоры, последовательно соединенные второй, третий и четвертый вычитатели и последовательно соединенные пятый вычитатель и седьмой комбинационный сумматор, выход которого подключен к второму входу шестого комбинационного сумматора, а второй вход - к вторым входам четвертого и пятого комбинационных сумматоров и первому входу шестого.вычитателя, соединенного выходом с вторым входом четвер-. того вычитателя, а вторым входом - с выходом пятого вычитателя, входы первого, второго и пятого вычитателей соединены с соответствующими входами блока, выходы шестого комбийационного сумматора, третьего и четвертого вычитателя соединены соответственно с первым, третьим и вторым выходами блока, а второй вход третьего вычитателя подключен к выходу первоГО вычитателя.На фиг.1 изображена схема кубического интерполятора; на фиг.2 схема комбинационного блокаЦифровой кубический интерполятор содержит задатчик 1 кодов, блок 2 сдвиговых регистров, синхронизатор 3, блок 4 возведения в куб, накапливающий сумматор 5, блок 6 возведения в квадрат, первый комбинационый сумматор 7, комбинационный блок 8, трстий комбинационный сумматор 9, преобразователь 10 кода, второй комбинационный сумматор 11 и выход 12 интерполятора. Комбинационный блок 8 (фиг.2)содержит первый вычитатель 13,четвертый комбинационный сумматор14, третий 15, второй 16 и шестой17 вычитатели., седьмой 18, пятый 19и шестой 20 комбинационные сумматоры и пятый 21 и четвертый 22 вычитатели,Ннтерполятор работает следующимобразом.Формула вычисления значения функции между интерполяционными узлами . может быть записана в следующем виде:К 1где й - значение функции в моментвремени с,10 )=0,),22" - номер позициимежду интерполяционнымиузлами, в которой производится вычисление значения функции й;о,=(д, -ь, )-(ь, "-л.,);Ь= лй -дй.с=2 дй +2(дй, +ьй.)+( д й +Лй.о)Значение процесса в интерполяци 20 онных узлах от задатчика 1 поступаетна вход блока 2 (т.е, значение поступает на вход первого регистра и далее по мере поступления новых значений продвигается во второй, третий и25 четвертый регистры), Кодовые комбинации с выхода блока 2 подаются навходы блока 8, т.е. на входы вычитателей 13, 16 и 21, на выходах которых образуются соответственно велиЗ 0 чины д , д 1и д) г, На выходе вычитателя 22 получается выражение О, на выходе вычитателя 15разность Ь . Для получения величиныс выхода сумматора 19 подается навход сумматора 20 со сдвигом на одинразряд в сторону старших разрядов.На выходе сумматора 20 образуетсявеличина, соответствующая с . В силутого, что по мере удаления от интерполяционного узла в точке . , к40 узлу в точке со увеличение 1 производится постепенно, то процедураумножения значения с на 1 организована на сумматоре 5, на вход которого подаются кодовые комбинации с вы 45 хода сумматора 20,Умножение Ь на 1 в третьем членефоРмулы для 1 производится в блоке6 работающем в соответствии с соотгношением И = ЕЬ(Э(+1), Блок 6 выполнен, например, из двух последовательно соединенных накапливающих сумматоров.Для умножения в на киспользуется блок 4, в которол 1 реализуетсясоотношениеа)с =2)1" +2 +3 с - 1) +1+(1+2++)са+а)сЯБлок 4 выполнен, например, из двухцепочек накапливающих сумматоров,в каждой иэ которых содержится по60 три последовательно соелнненных накапливающих сумматора, регистров идвух комбинационных сумматоров, соединенных соответствующим образом,производится при подаче зтих величин на входы сумматорсв 9 и 7 путем сдвига в сторону младших разрядов на (Згп+1), (2 е+1) и (в+1) разрядов.Деление на три второго и четвертого членов формулы для 1 производится преобразователем 10.Согласование прохождения информации через узлы интерполятора обеспечивается синхронизатором 3 (генератор тактовых импульсов).Сложение вычисленных выражений осуществляется сумматорами 7, и 11, а результат получается на выходе интерполятора 12.Изобретение позволяет с высокой точностью интерполировать функции третьего порядка, что расширяет область применения и функциональные возможности интерполятора. Кроме того, изобретение позволяет произвести интерполяцию функции за один такт работы, что позволяет повысить быстродействие интерполятора и применять его в системах реально-, го времени и АСУ, системах отображения информации, цифровых синтезаторах речи, при моделировании сложных объектов.Формула изобретенияЦифровой кубический интерполятор, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, задатчик кодов и блок сдвиговых регистров, второй вход которого подключен к второму выходу синхронизатора, соединенного третьим, четвертым и пятым выходами с первыми входами соответственно накапливающего сумматора, блока возведения в куб и блока возведения в квадрат, выход которого подключен к первому входу первого комбинационного сумматора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй комбинационный сумматор, последовательно соединенные третий комбинационный сумматор и преобразоватепь кода, а также комбинационный блок, первый, второй и третий выходы которого подключены к вторым входам соответстнсн.но накапливающего сумматора, блокавозведения в куб и блока возведенияв квадрат, а входы - к выходам блока сдвиговых регистров, соединенногоодним из выходов с первым входомвторого комбинационного сумматора,выход которого подключен к выходуинтерполятора, а второй вход - к выходу первого комбинационного сумматора, соединенного вторым входом с. 0 выходом преобразователя кодов, авходы третьего комбинационного сумматора подключены к выходам накапливающего сумматора и блока возведенияв куб.15 2. Интерполятор по.п,1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что комбинационный блок содержит последователь-но соединенные первый вычитатель,четвертый, пятый и шестой комбинационные сумматоры, последовательносоединенные второй, третий и четвертый вычитатели и последовательносоединенные пятый вычитатель иседьмой комбинационный сумматор, выход,которого подключен к второму входушестого комбинационного сумматора,а второй вход - к вторым входам чет-.вертого и пятого комбинационных сумматоров и первому входу шестого вычитателя, соединенного выходом с вто рым входом четвертого вычитателя, авторым входом - с выходом пятого вычитателя, входы первого, второго ипятого вычитателей соединены с соответствующими входами блока, выходы 35 шестого комбинационного сумматора,третьего и четвертого вычитателейсоединены соответственно с первым,третьим и вторым выходами блока, авторой вход третьего вычитателя 4 О подключен к выходу первого вычитателя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 45 1Авторское свидетельство СССР Р 437098, кл. С 06 Г 7/30, 1972,2. Авторское свидетельство СССР Р 302722, кл. С 06 Г 7/30, 1969. 3. Патент США Р 3846625,кл, 6 06 Г 1/02, 1974 (прототип) .