Цифровой генератор функций

(19) (И) ОПИСА ОБР ЕЛЬСТВУ произв рой сч два эл ратора со ржит в амяти и д генек инфорльного ви тчик, вто мента И, импульсов ому входу елителя ч тоои блок п ричем вых подключен мацио выход делителя частоты,астоты подключен к венно к инфорющему входам ы соответ одклюацио му и управл ного счетчи орого блока а, четвертыипамяти подключе выходк упра тоты,мяти п дключен к втемента И вых элементов И му входу вто ы первого и ого одключены соому и тактовом орог тветственно к с ходам реверсивно етчика ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВТОРСКОМУ СВ(71) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В,В.Куйбышева(56) 1. Смолов В.Б. Функциональные преобразователи информации, Л., Энергоиздат, 1981, с. 61,рис.3-6.2. Авторское свидетельство СССР Р 798893, кл, С 06 Г 1/02, 1979.(54)(57) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР ФУНКЦИЙ, содержащий генератор импульсов, дели тель частоты, первый счетчик, информационный выход которого подключен к первому адресному входу первого блока памяти, реверсивный счетчик и циф ро-аналоговый преобразователь, вход которого подключен к выходу реверсив ного счетчика и является цифровым выходом генератора функций, а выход цифро-аналогового преобразователя является аналоговым выходом генератора функций, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью расширения класса генерируемых функций за счет кусочной аппроксимации сплайнами входу первого счетчика и к первому входу первого элемента И, выход переполнения первого счетчика подключен к первому входу второго элемента И и к входу второго сметчика, выход второго счетчика подключен к адресному входу второго блока памяти, выход первого блока памяти подключен к второму входу первого элемента И, первый выход второго блока памяти Е подключен к второму адресному входу первого блока памяти, второй и третий выходы второго блока памяти ляющему входу делителя часятый выход второго блока паИзобретение относится к областиавтоматики и вычислительной техникеи предназначено для воспроизведениясложных функциональных зависимостейв системах программного движения роботов-манипуляторов.Известен цифровой генератор функций, содержащий генератор опорнойчастоты, делитель частоты, счетчикаргумента, выходы которого подключены к входам коммутатора, выходыкоммутатора подключены к первойгруппе входов блока логических элементов, который второй группой входов подключен к выходам делителя час 15тоты, и реверсивный счетчик, входыуправления которого соединены с выходами блока управления направлениемсчета реверсивного счетчика, а выходреверсивного счетчика является выхрцом генератора функций 12.Недостатком его является низкаяточность воспроизведения, обусловленная кусочно-линейной аппроксимацией функций,г.Наиболее близким техническим решением к данному является цифровойгенератор функций, содержащий генератор импульсов, счетчик, подключенный выходом к адресному входу блока 30памяти, первый выход которого подключен к первому входу блока вычитания,знаковый выход блока вычитания подключен к знаковому входу реверсивного счетчика, счетный вход которогосоединен с выходом делителя частоты,а выход счетчика - с вторым входомблока вычитания и входом цифро-аналогового преобразователя, а такжедешифратор и умножитель, подключенный первым входом к выходу генератора импульсов и счетному входу счетчика, установочный вход счетчика соединен с вторым выходом блока памяти, входом дешифратора и управляющим входом делителя частоты, вход которого подключен к выходу умножителя, второй вход умножителя подключен к информационному выходу блока вычитания, информационный и тактовий входы реверсивного счетчика подключены соответственно к первому выходу блока памяти и выходу дешифратора 23.Недостатком известного генератора функций является низкая функциональная возможность, так как он воспроизводит 1 ункцию методом кусочной аппроксимации тодько сплайнами первой степени, тогда как при решении ряда технических задач, например при управлении программным движением робота-манипулятора, требуется использование сплайнов более высоких степеней и различного вида (тригонометри ческие, логарифмические и т.п,).Цель изобретения - расширение класса генерируемых функций за счет кусочной аппроксимации сплайнами произвольного вида.Поставленная цель достигается тем что цифровой генератор функций, содержащий генератор импульсов, делитель частоты, первый счетчик, информационный выход которого подключен к первому адресному входу первого блока памяти, реверсинный счетчик и цифро-аналоговый преооразователь, вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика и является цифровым выходом генератора функ ций, а выход цифро-аналогового преобразователя является аналоговым выходом генератора функций, содержит второй счетчик, второй блок памяти и два элемента И, причем выход генератора импульсов подключен к информационному входу делителя частоты, выход делителя частоты подключенк входу первого счетчика и к первомувходу первого элемента И, выходпереполнения первого счетчика подключен к первому входу второго элемента И и к входу второго счетчика,выход второго счетчика подключен кадресному входу второго блока памяти, выход первого блока памятиподключен к второму входу первогоэлемента И, первый выход второгоблока памяти подключен к второму адресному входу первого блока памяти,второй и третий выходы второго блока памяти подключены соответстненно кинформационному и управляющему входам реверсивного счетчика, четвертыйвыход второго блока памяти подключенк управляющему входу делителя. частоты, пятый выход второго блока памятиподключен к второму входу второгоэлемента И, выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к счетному и тактовому входам реверсивного счетчика,На фиг. 1 показана функциональная схема цифрового генератора функций; на фиг, 2 о,д,3 - временные диаграммы,поясняющие его работу; на фиг. 3 программа для воспроизведения одной из возможных генерируемых функций и ее график.Цифровой генератор функций содержит генератор импульсов 1, управляемый делитель частоты 2, счетчик 3, блок памяти 4, реверсивный счетчик 5, цифро-аналоговый преобразователь 6, счетчик 7, элементы И 8,9, 10 блок памяти 10, цифровой выход 11, аналоговый выход 12.Цифровой генератор работает следующим образом.Выходной код 1, счетчика 3 задает 15номер шага программы и одновременно является адресом для блока памяти 4, хранящего программу вычисления функфции. На соответствующих выходах блока 4 присутствуют код К коэффици ента деления делителя 2, логический уровень ("0" или "1") Р управления направлением счета реверсивного счетчика 5, код А предустановки реверсивного счетчика 5, код ). адресуе мой из блока памяти 10 строки (номер выбранного сплайна), логический уровень а 1, управления предустановки реверсивного счетчика 5.1Импульсы программируемой частоты поступают на счетный вход счетчика 7, который последовательно адресует столбцы блока памяти 10 и вызывает на его выходе и, следовательно, на входе элемента И 8 функциональную 35 последовательность нулей и единиц Вн(унитарный код) из строки под номером Р, (например, 1, см, фиг.2 о). Уровень "1" или "0" на втором входе элемента И 8 соответственно разрешает 40 или запрещает прохождение на выход элемента И 8 импульса, которым была обеспечена адресация этого уровня из блока памяти 10, На счетном входе реверсивного счетчика 5 формируется 45 импульсная последовательность (фиг.2 Ь), соответствующая Функциональной последовательности Бн . Таким образом, на шаге д программы на выходах 11 и 12 устройства соответственно в циф ровом и аналоговом виде формируется функция Бк, Н = И. (см., например, фиг. 2 С, при Р = 1), у которой вид определен последовательностью Бм, возрастание или убывание уров нем Р, а временной интервал (длительность участка с номером ) частотой Г генератора импульсов 1,коэффициентом деления К делителя частоты 2 и числом столбцов с блока памяти 1 О (см. Фиг.З).После считывания последнего столбца счетчик 7 сбрасывается в нулевое состояние, и импульс с его выхода переполнения увеличивает на единицу код на выходе счетчика 3, переводя блок памяти 4 на новый шаг программы и вызывая из него значения И, К, Р, А, а, определяющие следующий участок аппроксимирующей функции (фиг.З) и т.д., Если при переходе на шагвызы - вается уровень а = 1, то он разрешает прохождение на выход элемента И 9 импульса, который сформировался на выходе переполнения счетчика 7 и обеспечил переход программы на шаг По переднему Фронту импульса на входе разрешения предустановки реверсивного счетчика 5 последний предустанавливается в состояние А-;, (фиг,З,= 8) . При а = 0 предустановки не происходит и А, может иметь произвольное значение (на фиг. 3 произвольные значения величин отмечены х).Таким образом, цифровой генератор воспроизводит функцию, кусочно-аппроксимирующую заданную (например, соответствующую перемещению исполнительного механизма манипулятора по одной координате). На каждом участке приближение осуществляется сплайном (базисной функцией), у которого вид (полиномиальный: тригонометрический, логарифмический и т.д,), возрастание- убывание и коэффициент масштабирования по оси времени (длительность участка) задаются программно, причем сплайн может быть выбран любым из конечного множества сплайнов, заранее записанных в соответствующие строки блока памяти 1 О и выбираемых в процессе воспроизведения по номеру строки Мт,(фиг,З) .При выборе сплайна в процессе подготовки данных в качестве критерия точности приближения может быть использован как локальный (минимальный), так и интегральный критерий, поэтому генератор способен воспроизводить функции, приближающиеся к заданным либо по минимальному либо по интегральному критерию точности, либо с использованием их обоих наразличных участках аппроксимациив соответствии с требованиями техно 110842 блогического процесса программного движения механизма, что расширяет функциональные возможности предлагаемого генератора.Таким образом, предлагаемый цифровой генератор функций воспроизводит ложную функцию с кусочной аппроксимацией ее сплайнами различного вида из конечного множества сллайнов,хранящегося в памяти генератора, может О изменять состав этого множества вводом в него на место ранее записанных сплайнов новых, способных иметь практически любой вид, и следовательно,может использоваться как пробныймногофункциональный генератор дляопределения семейства сплайнов, необходимых для воспроизведения функций управления перемещением исполнительного механизма манипуляторав конкретных условиях производства(например, для точечной сварки капота автомобиля или для процессасборки агрегата).5865/34 В 1 И 111 с суда по делам 113015, ос квТираж ствен Подписноеа СССР ого ко ении и Раущ ии зоб е аб. г. Ужгород, ул. Проектная 1 и: иг,Составитель В,Байковактор О.Колесникова Техред Т.Наточка Корректо