Устройство число-импульсной аппроксимации функций

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 23. 04. 81 (21 3277603/18-24 С Об Р 15/31 с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетГосударственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения 6Е. Н. Браго и Л. И. Ключниковс Московский ордена Октябрьской Революции и орде Красного Знамени институт нефтехимической и гапромышленности им. И. М. Губкина:15 еде- котоескойетсямоделивоич ный гене элемент2 устройствспроизведеной илипервой пр о"30 Изобретение относится к автомке и вычислительной технике и мбыть использовано в устройствахварительной обработки информациичисло-импульсным представлениемных.Известно устройство для числимпульсного моделирования функцисодержащее делитель частоты, счечик числа участков аппроксимациидешифратор, логические схемы И,полненные в виде двух групп, логкую схему ИЛИ 1).Недостатком известного устройянляется невозможность воспроизвния функции, первая производнаярых превышает значение единицы. Наиболее близким по технсущности к предлагаемому явлустройство число-импульсногрования Функций, содержащееумножитель, программный блоратор импульсов, логическийи Г 2 .Недостатком известногоявляется невозможность вония функций с неограничензначительной по величине,изводной,Цель изобретения - расширение Фуи., кциональных возможностей устройства ,число-импульсной аппроксимации Функций за счет возможности аппроксима" ции функций с неограниченной по величине первой производной.Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство число- импульсной аппроксимации функций, содержащее генератор импульсов, пер вый резерсивный счетчик, первый элемент И, выход которого соединен а первым входом первого элемента ИЛИ, второй и третий элементы И, дополнительно введены второй реверсивный счетчикпервый и второй дешифраторы, первый и второй счетчики, группа эле" ментов И, блок памяти, второй и третий элементы ИЛИ, четвертый, пятый и шестой элементы И, причем, выход генератора импульсов подключен к инФормационному входу второго элемента И, управляющий вход которого соединен с выходом первого дешифратора, входы которого подключены к выходам первого реверсивного счетчика, вычи.тающий вход которого объединен с первымвходом третьего елемента И и подключен к выходу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к вы970379 Р (М) где Мх= М+ а.Счетчик 16 совместно с группой элементов И 8 и элементом ИЛИ 9 представляет собой схему двоичного умно- жителя, воспроизводящего линейные участки кусочно-ломанной функции Р(Мх), где по управляющим входам эле. ментов И группы элементов И 8 задается коэффициент передачи двоичного умножителя (угол наклона отрезка аппроксимирующей прямой), значения последних хранятся в блоке 18 памяти. Длину участка аппроксимации определяет разрядность счетчика 16. В момент его переполнения в счетчик 17 числа. участков аппроксимации заносится единица переполнения и из блока 18 памяти на группу элементов И 8 подается код нового значения угла наклона аппроксимирующей прямой.Таким образом, на выходе элемента ИЛИ 9 формируется число-импульсный код равный значению функции Р(Мх).Значение аргумента М моделируемой Функции Е(М) приравнивается значению аргумента Функции Р(Мх), М х = М, на участке 0ММ, где Г(М)1, а на участке МММ ах, где Е (М)1 значение аргумента М приравнивается величине функции Р( М), Р(М) = М .Для значений входного кода ММ процесс формирования выходного кодаМь,хзаканчивается в момент равенства ходу четвертого элемента И, первый вход которого объединен с первым входом пятого элемента И и подключен к выходу второго элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И группы элементов И, управляющие 5 входы элементов И группы элементов И подключены к выходам блока памяти, входы которого соединены с выходами первого счетчика, вход которого под-. ключен к выходу переполнения второго 10 счетчика, информацтонные выходы которого соединены с информационными входами соответствующих элементов И группы. элементов И, вход второго счетчика объединен с первыми входами первого и шестого элементов И и подключен к выходу второго элемента И, вторые входы первого, третьего, четверого, пятого и шестого элементов И объединены и соединены с выходом второго дешифратора, входы которого подключены к выходам второго реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выходы пятого и шестого элементов И подключены к входам третьего элемента ИЛИ.На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит генератор 1 импульсов, логические элементы И30 .2-7, группу элементов И .8, логические элементы ИЛИ 9-11, реверсивные счетчики 12 и 13, дешифраторы 14 и 15, счетчики 16 и 17, блок 18 памяти, 35Устройство работает следующим образом.Устройство воспроизводит функцию 1(М) целочисленного аргумента М, определенного на интервале 0ММоцх 40 причем для значений аргумента 0ММ производная Е (М)1, а для М ММхзначение К (М)1. Входной код М записывается в реверсивный счетчик 12. Значение аргумента Фун кции М,при котором Г(М)= 1, заносится в реверсивный счетчик 13. На выходах дешифраторов 14 и 15 формируются сигналы логического нуля, когда коды в реверсивннх счетчиках 12 и 13 равны нулю соответственно, и сигнал логической единицы в противном случае. В начале преобразования сигнал логической единицы с выхода дешифратора 14 откроет элемент И 2, п и этом импульсы с генератора .1пульсов начнут поступать через элемент И 2 на вход счетчика 16 и первые входы элементов И 3, б, Сигнал логической единицы с выхода дешифратора 15 открывает по вторым вхо дам.элементы И 3, 5, 7 и закрывает элементы И 4, б. Таким образом, число-импульсная последовательность с выхода элемента И 2 поступает черезэлементы И 3, ИЛИ 10 на вычитающий 65 вход реверсивного счетчика 12 и элементы И 7 на вход реверсивного счетчика 13, а выход элемента ИЛИ 9 оказывается подключенным через элементы И 5, ИЛИ 11 к выходу устройства. На выходе элемента ИЛИ 9 с помощью блоков 8, 16, 17, 18 из число-импульсной последовательности М на входе счетчика 16 методом цифровой кусочно-лиМейной аппроксимации формируется число-импульсная последовательность Р(М): для 0 ММ.;где К (М) - обратная Функция от(МПап - М Л (Мп). Моделируемая Функция 1(М) может иметь неограниченную первую производную. Первая производная функции Р(Мх ), независимо от этого, всегда меньше единицы, так как на участках, где К(М) ) 1 воспроизводимая Функциональйым преобразователем (ФП) зависимость Р(Мх) равна обратной от моделируемой: Р(Мх) = Г (М), для которой первая производная970379 кода в реверсивном счетчике 12 нулю.Это означает, что на вход счетчика16 прошло Я = М импульсов, а на виходе устройства сформируется К ,=Е(М) импульсов.В этот момент сигнал с выхода дешифратора 14 закрывает элемент И 2и процесс преобразования заканчиваетсяДля значений аргумента ХМустройство работает аналогичным образом до момента .равенства кода вреверсивном счетчике 13 нулю, илииначе М = Мп. При этом сигнал логического нуля с выхода декифратора15 откроет по вторым входам элементы И 4, 6 и закроет элементы И 3,5, 7. Теперь импульсы с выхода элемента И 2 будут поступать ерез элементы И 6, ИЛИ 11 на выход устройства, а импульсы с выхода элементаИЛИ 9 будут поступать через элементы И 4, ИЛИ 10 на вычитающий входреверсивного счетчика 12. ПроцессФормирования выходного кода, каки в предыдущем случае, заканчиваетсяв момент равенства Г(Хх) = Н,приэтом код в реверсивном счетчике 12окажется равным нулю и закроет элемент И 2, запрещая прохождение импульсов с генератора. 1 импульсов навход счетчика 16 и выход устройства.К моменту закрытия элемента И 2 навыходе устройства сформируется кодЬых= ОЪ) + Р к - "и) = "х- ааА с момента установления на выходе дешифратора 15 уровня логического нуля до момента закрытия элемента И 2 на выходе элемента ИЛИ9 и выходе устройства сформируетсячисло-импульсный код- Гх) - 1 Рь)%й-йь (й-ь,)-и-ПИ,откуда И = Е (И- а) . Учитывая,что Х ьых= И- а, можно записатьИ = Е" язых) э или, что равносильно,Хзъх= УИ), таким образом, на выходеустройства формируется число-импульсный код, равннй значению моделиру-.емой функции.Устройство, благодаря наличиюновых элевентов и связей между ними,позволяет воспроизводить более широкий класс нелинейных зависимостей,что дает воэможность производить вцифровом виде коррекцию практически,любых характеристик датчиков, расзвирить номенклатуру используемых датчиков, ранее не применявшихся из"засложности линеаризации их характеристик. 1. Авторское свидетельство СССР9 552623, кл. С 06 С 7/26; 1975.Фф2. Авторское свидетельство СССР9 547788, кл. С 06 С 7/26, 1975(прототип). Формула изобретенияУстройство число-импульсной аппроксимации Функцйй, содержащее генератор импульсов, первый реверсивныйсчетчик, первый элемент И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй и третийэлементы И, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функци"ональных воэможностей устройства засчет возможности аппроксимации Функций с неограниченной по величинепервой производной, в него дополнительно введены второй реверсивныйсчетчик, первый и второй дешифраторы, первый и второй счетчики, группаэлементов И, блок памяти, второй итретий элементы ИЛИ, четвертый, пя тый и шестой элеменж И, причем выход генератора импульсов подключенк информационному входу второго элемента И, управляющий вход которогосоединен с выходом первого дешифратора, входы которого подключены квыходам первого реверсивного счетчика, вычитающий вход которого объединен с первым входом третьего элемента И и подключен к выходу первогоэлемента ИЛИ, второй вход которогоподключен к выходу четвертого элемента И, первый вход которого объединен с первым входом пятого элементаИ и подключен к выходу второго элемента ИЛИ, входы которого соединеныс выходами элементов И группы элементов И, управляющие входы элементов И группы элементов И подключенык выходам блока памяти, входы которого соединены с выходами первогосчетчика, вход которого подключенк выходу переполнения второго счетчика, информационные выходы которого соединены с информационными входами соответствующих элементов И 46 группы, вход второго счетчика объединен с первыми входами первогои шестого элементов И и подключенк выходу второго элемента И, вторыевходы первого, третьего, четвертого, 45 пятого и шестого элементов И объединены и соединены с выходом второгодешифратора, входы которого подключены к выходам второго реверсивнОгосчетчика, вычитающий вход которого ур соединен с выходом третьего элемента И, выходы пятого и шестого элементов И подключены к входам третьего элемента ИЛИ. И Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 6970379 Составитель А. КолчинПапп Техред М.Коштура Корректор Н. БУРЯ Редан Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Закаэ 8389/60 Тираж 731 ВНИИПИ Государственного коми по делам иэобретений и отк 113035, Москва, Ж, Раушская