Гибридный функциональный преобразователь

СОЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН еБ а 06 С 7/26 ОБР ЕНИ Н СКОМУ СВИ УНКБ ИОНАЛЬНЫЙ.Вф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР У 805337, кл, С 06 Р 15/383, 1978,Смолов В,Б, Функциональные преобразователи информации. Л,: Энерго- издат, 1981, с. 217, рис. 6-1.(57) Изобретение относится к областиавтоматики и вычислительной технихи.Цель изобретения - повьнпение точности, Гибридный Функциональный преобразователь содержит аналого-цифровойпреобразователь 1, блок памяти 2,коммутатор 3, три нелинейных аппроксимирующих блока 4, 5 и 6, квадратор7, три ключа 8, 9 и 10, блок унравле1464180Ф1 при 1 = х;3 0 при 1 ния 11 и выходной сумматор 12. Каждыйнелинейный аппроксимирующий блоквыполнен на трех умножающих цифроаналоговых преобразователях и сумматоре. Принцип действия функционального преобразователя основан на кусочно-квадратичной аппроксимациивоспроизводимой функции при равномерном разбиении на подынтервалы аппроксимации. Повышение точности достигИзобретение относится к аналоговой и аналого-цифровой (гибридной)вычислительной технике и может бытьприменено при моделировании системавтоматического управления.Целью изобретения является повышение точности воспроизведения функции за счет увеличения числа участков аппроксимации без существенногоувеличения количества элементов схеМЫ еНа фиг.1 представлена структурнаясхема гибридного функционального преобразователя на фиг.2 - пример воспроизведения заданной функции на х"мрабочем участке на фиг.3 - схемаЭблока управления,Гибридньй функциональный преобразователь (фиг.1) содержит аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 1,блок памяти (БН) 2, коммутатор 3,первый, второй и третий нелинейныеаппроксимирующие блоки (НБ) 4-6,квадратор 7, первый, второй и третийключи 8-10, блок 11 управления (БУ),выходной сумматор 12, вход 13 аргумента и выход 14 преобразователя.НБ 4-6 содержат по три умножающихцифроаналоговых преобразователя 1517, 18-20, 21-23 и сумматоры 24-26,БУ 11 содержит три компаратора27-29, реверсивный регистр 30 сдвига,шесть элементов И 31-36 и три элемента ИЛИ 37-39.Устройство работает следующим образом,Заданная функция Г(х) может бытьпредставлена аналитическим выражением или совокупностью дискретныхзначений. Функция воспроизводится по нется на основе увеличения количестваучастков аппроксимации без существенного усложнения конструктивноговыполнения преобразователя за счетиспользования одного из нелинейныхблоков для воспроизведения текущего,участка функции, а двух других нелинейных блоков для подготовки формирования Функции на участках, смежных с рабочим. 2 з.п. Ф-лы, 3 ил,методу кусочно-квадратичной аппроксимации, причем используется равномер"ный закон разбиения оси аргумента сшагом Ь . Значение функции на -мучастке аппроксимации для любогохбх;,х; Д определяется следующимобразом; Ф1 М1 О Ф,(х) = ", о,(х) ср,(х),11-Фгде ф (х) - переключательная функция.(,(х) - полином, аппроксимирующийзаданную Функцию на 1-мучастке.ф (х) = а + Ь х + сх+ -1(х + 1).2ьф35 Коэффициенты а, Ь , с рассчиты 9ваются заранее и записываются в БПна этапе подготовки устройства кработе.При хбх;, х; Д будем называть40 1-й участок "рабочим", а (х"1)-й и1. Гибридный функциональный преобразователь, содержащий три нелинейных аппроксимирующих блока, под- ЗО ключенные первыми аналоговыми входами к входу задания аргумента преобразователя, три ключа, каждый изкоторых соединен сигнальным входом свыходом соответствующего нелинейногоаппроксимирующего блока, а выходом -с соответствующим входом выходногосумматора, и блок управления, первьй,второй и третий выходы которого подклюьены к управляющим входам первого, 40 второго и третьего ключей соответственно, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повьппения точности,в него введены коммутатор, блок памяти, квадратор и аналого-цифровой 45 преобразователь, соединенный входомс входом задания аргумента преобразователя и входом квадратора, а выходом - с адресным входом блока памяти, подключенного выходами старших 50 разрядов к входу задания коэффипиентов аппроксимации первого нелинейного аппроксимирующего блока и первомуинформационному входу коммутатора, авыходами младших разрядов - к входу 55 задания коэффициентов аппроксимациивторого нелинейного аппроксимирующего блока и второму информационномувходу коммутатора, выход которого Э 146В предлагаемом устройстве одновременно с воспроизведением 1-го рабочего участка готовятся параметры НБ, воспроизводящие (-1)-й и (1+1)-й участки (Фиг,2) .Входной аналоговый сигнал поступает в АЦП 1, который вырабатывает соответствующий рабочему участку адрес.По выработанному адресу из БП 2 считывается слово, старшие разряды которого соответствуют коэффициентам для реализации (;, (х), младшие - Ц;, (х). Для хЕх.;, х; на многоразрядный выход БП выдается код, соответствующий последовательности коэффициентов . (а;, ,Ь;. ,с;а; Ь с;, . Для первого участка разбиения код на выходе БП соответствует последовательности 0, О, О, а 2, Ь, с , для последнего участка -,Ьсд О, О, 01, где и - номер последнего участка.Любой НБ 4-6 может быть рабочим НБ, т.е. реализовать рабочий участок, Кроме того, НБ 4 может воспроизводить с; (х), поэтому его вход коэффициентов аппроксимации соединен со старшими разрядами выхода БП 2. Вход коэффициентов аппроксимации НБ 5 соединен с младшими разрядами выхода БП, так как НБ 5 может реализовать функцию ц;+(х). НБ 6, если не является рабочим НБ, реализует с;, (х) или ц; (х) в зависимости от того, НБ 4 или 5 является рабочим. В связи с этим вход коэффициентов аппроксимации НБ б подключен к многоразрядному выходу БП через коммутатор 3, работой которого управляет БУ 11.БУ 11 попарно сравнивает значения выходных сигналов НБ 4-6 и вырабатывает переключательную функцию К (х), подавая сигнал единичного уровня на управляющий вход толькб соединенного с выходом рабочего блока ключа. Таким образом, на вход выходного сумматора 12 всегда поступает сигнал только с рабочего НБ.В момент перехода на соседний участок разбиения выходной сигнал / рабочего НБ становится равным сигналу одного из двух других НБ. БУ 11 Фиксирует это равенство и, изменяя переключательную функцию, подает сигнал единичного уровня на ключ, соответствующий новому НБ. Одновремен 41804но с этим БУ 11 выдает сигналы навходы управления установкой коэффициентов аппроксимации двух других НБ5:и, если это необходимо, на коммутатор3 для перезагрузки коэффициентов, соответствующих соседним участкам.БУ 11 работает следующим образом. Каждые попарно сравниваемыесигналы поступают на вход операционного усилителя, включенного в режимекомпаратора, затем на дифференцирующую цепочку и на блок выделения модуля, При равенстве двух сигналов15 этот блок вырабатывает положительный импульс для срабатывания схемИ, ИЛИ, которые, в свою очередь, подают импульс на сдвиговые входь 1 4 разрядного регистра 30 сдвига.,20 Выходные сигналы регистра 30 сдвига используются.в качестве управляк 1- щих сигналов для ключей 8- 10, коммутатора 3 и НБ 4-6,25 формула изобретения5 1461соединен с входом задания коэффициентов аппроксимации третьего нелинейного аппроксимирующего блока,причем выход квадратора подключенк вторым аналоговым входам первого,второго и третьего нелинейных аппроксимирующих блоков, выходы которыхподключены к соответствующим входамблока управления, соединенного четвертым, пятым и шестым выходами свходами управления установкой коэффициентов аппроксимациц первого,второго и третьего нелинейных аппроксимирующих блоков соотпетственно,а седьееьеее выходом - с управляющимвходом коммутатора.2. Преобразователь по н.1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что каждый нелинейный аппрокс.емирувщийблок содержит три умножаеощеех цифроаналоговых преобразователя и сумматор, подключенный выходсм к выходунелинейного аппроксимирующего блока, а входами "- к выходам умножающих цифроаналоговых пресбразователей,соединенных цифровыми входами с входом задания козффВ 2 иееетов аппроксимации нелинейного аппроксимирующего .блока., а входами разрешения записи -с входом управления установкой коэффицчентоь аппроксюеацееи нелинейногоаппроксимирующего блока причем аналоговые входы первого и Второго умножающих цифроаналоговых преобразователей подключены соответственно к второму и первому аналогсвым входам нелинейного аппроксимирующего блока,а аналоговый вхоц третьего умножающего цифроаналогового преобразоватееди с еееинОЙ ввода опорногонапряжения3. Нреобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что блокуправления содержит три компаратора,реверсивный регистр сдвига, шестьэлементов И и три элемента ИЛИ, при 180 6чем первый компаратор подключен первым входом к первому входу блока управления и первому входу второго компаратора вторым входом - к второму9входу блока управления и первомувходу третьего компаратора, а импульсным выходом - к первым входампервого и второго элементов И, второй компаратор соединен вторым входом с третьим входом блока управления и вторым входом третьего компаратора, а импульсным выходом - с первыми входами третьего и четвертогоэлементов И, третий компаратор подключен импульсным выходом к первьемвходам пятого и шестого элементов И,выходы второго, третьего и пятогоэлементов И соединены с входами пер 2 л вого элемента ИЛИ, псдключенного выходом к первому входу управлениясдвигом реверсивного регистра сдвига, второй вход управления сдвигомкоторого соединен с выходом второго 5 элемента ИЛИ, подключенного входамик выходам первого, четвертого и шестого эгеементов И, выходы первого ичетвертого разрядов реверсивногорегистра сдвига соединены с входами ЗО третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационным входам первого и четвертого разрядовреверсивного регистра сдвига, вторымвходам третьего и шестого элементов б И, а также к первому, четвертому вы -ходам и первому разряду седьмого выхода блока управления, выход второгоразряда реверсивного регистра сдвигасоединен с вторыми входами первого 4 О и пятого элементов И и вторым и пя"тым выходами блока управления, а выход третьего разряда реверсивногосдвига подключен к вторым входам второго и четвертого элементов И, а так же к третьему, шестому выходам и второму разряду седьмого выхода блокауправления.1464180 9 ИНОВ Корректор В.Романе ктор А.Ворович Тираж 667митета по иэосква, 3-35, Р Подписноеретениям и открытиям при ГКНТ СССушская наб., д. 4/5 оиэводственно-иэдателъский комбинат патент", г. Ужг л. Гагарина, 101 Заказ,826/5 2ВНИИПИ Государственного113035,ВСоставитель С. Техред А, Кравч йи 1 Вил Ющ 8