Детерминированно-вероятностный цифровой интегратор

11) 595749 Своз Советских Социалистических Республвтс присоединением за осударствеииый комите света Министров СССР по делам иаооретенийи открытий Бю 1 етень Уо 8 описания 24.03.783) УДК 68.3(088.8 та опубликован 72) Автор изобретен Ь. Шпилевский 1) Заявител адиотехнический инсти Таганрог м. В, Д, Калмыкова(5 ТЕРМИНИРОВАННО-ВЕРОЯТНОСТНЫЙ ЦИФРОВОЙ ИНТЕГРАТОР Изобельно к области в быть испол ров анно-вер щих машин и ования етение относится техники и може ания детермин ровых интегрируи оного мо ычислиьзовано ятност- струкп ав(23) Приоритет(43) Опубликовано 28.02.7 для созд и о ных циф ю и тур, для ц фр дел р иур ления.Известен 111 цифровой интегратор, построенный на основе принципа детерминирован- но-вероятностного представления и переработки информации, в котором основная часть сигнала, представленная в детерминированной форме, интегрируется по формуле прямоугольников, а меньшая по величине, уточняющая часть этого сигнала, представленная в вероятностной форме интегрируется методом статистических испытаний. Интегратор содержит последовательно соединенные блоки формирования кваптованцого значения подынтегральной функции, блоки формирования детерминированного приращения интеграла и блоки формирования полного приращения интеграла.Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является цифровой интегратор 21, содержащий последовательно соединенные блок формирования квантованной функции, блок формирования первого детерминированного приращения интеграла и блок формирования полного детерминированного приращения интеграла, выход которого является соответствуюющим выходом интегратора, при этом вход блока формирования квантованной функции подключен ко входу полного детерминирован ного приращения интеграла интегратора, второй вход блока формирования первого детерминированного приращения интеграла подключен ко входу независимой переменной интегратора, а выход блока формирования пол ного приращения интеграла подключен к выходу полного детерминированного приращеш:я. Однако для решения ряда задач моделирования ц управления в реальном и опережающем масштаба.: времени, быстродействие ц 15 тошость таки.; интеграторов оказываются недостаточнымц.Целью прсдполагаемого изобретения является повышение точности интегрирования.Поставлсццая цель достигается тем, что в 20 детсрмшгировацно-вероятностный цифровойццтсгратор введены блок формировацця пергых вероятностных приращений ццтеграла, блок формирования второго детерминированного прцращсш:я интеграла, блок формцрова цця третьего детерминированного приращенияинтеграла, блок формирования вторых вероятностных приращений интеграла, блок формирования третьих вероятностных приращении интеграла, блок формирования вероятно сп ой коррекции интеграла, причем первыевходы блока форхшрования первых вероятносп)ых црцращс:цш интеграла, блоков формироьация нсрього, второго и третьего детерми),нровяиь)х црцрящ ций интеграла, блоков ;рормро 3 ция второго:Третьего вероятност,х )ррснссц 1 Ицтс: рс 1;12 1 блОк орми)0- 131)ця ВСРО 5111 ОС Гной КОРР СКЦЦ 1 И 1 ТС 1 Рсс 1 ПОД- клО сны ко входу :ез)вцсимоц 1 сремснной цнпс)раторя, ьыход блока формирования первых Вероятностных приращений интеграла 5 ьлястс 51 соотвстствуОЩх выходох иптеГэатора, а Второй вход - соединен с выходом блока формирования квантованноц функции и с другим входом блока форМиЭОВсии 151;)ЕР 130 ГО ДетсРМИНИ 1 ОВ 2 ННОГО ПЭИ- рящсия ц)гсграл, выход которого является соответс Вующь 31 выходом ш)тсгратора и соединен с 1 срвЭ входом блока формирования осиО)О ДсСРМ)и:. РОВНИОГО ИРИРаЩСЦИЯ ЦЦ-С)",)ЯЛЯ, 1 ТОРО) )ХОД СООРО 0 ЦОДСЛ 101 СН К 3 Ы- Х О,)У О Л 0 и 2 ф О ) )1Р О В си Ц)51 ВТ ОЭ ОО ДС Г С Э М И Ц И- Рова Ц Ц ОГО ПРИ) с) ЦС)Я )Ц 11 С 1 Р сЛЯ ВХОД КОТО" ро)0 нодклкэс 1 о В.оду иереого дстермшш- РОВЯЦЦО 0 )РРс)С);СЦЦ 51 ИТСЭЯЛ ЦН 1 СГРТО- ря, рсгиц вход бло)са формирования полного дс;срмиццро:;ццо: о :рирящеция инте ряла ГОСДЦ:СН С 13 ЫХОДО)1 ОЛОСЯ фОРМЦРОвсии 151 ВС- роятцостной коррекции интеграла, второй вход котороо подкл)очс) ко Входу третьих )зеро ПОС :)Ь Х и Р 1)Р с 1 И,СН ЦЙ ЦиС.ГЭ сЯЛ 2 И 1 ПЕГЭ с 1 ТО- Р с),С. Г ВС.Р 1 Ы) Б Х ОД ОЛ 0 и С) 0 Э М И Р 0 В с. Ц И 51 И ОЛ- оо дс:срминцровяниого нрирясцсция интеграла соединен с Выходом блока формирования 1 Рст),ОГО ДстсРЭ 1 ц)цэоваццого ИРИРащсе 1 иЯ )ц 1- тсрал, глод коп)рого со;диисн со входом второго дстсрмиш)ровнного приращения:штсгрля интегратор, второй вход блока форм)роцн):я вторых вероятностных приращений шггсгряла соединен со входом первых ВероЯГОСтНЫХ ЦРИРаЩСНИй ЦЦТСГРа)с )ИТСГРатОРа,;1 )Рсе)ИЙ ВХОД - Со )ХОДОМ ВТОРЫХ ВЕРО- ятносИх нрирасцснцй )штсгряла и;тсгратора и СО вторым вхо;ом блок формирования трс)п.х сроятностцых Приращений и;гегра,с), ВЬХОД КОТОРОО ЦОДЛОЧС Ь; 13 ЫХОД 3 ТРС- ГПх всро 5 тиостых нрращений ицтегр.)а цнтсгр атор а.11 сСртссс изобрженя блок-схема прсдляяс Эого дстс)мц)Иро 3;1 цО-ВероТцост 010 и- гс) ргоря,Он 1 состоит цз бло(формирования квянтованного значения цодынтсграл)н)ой фуцс);и) блок формировяиц квяцтоанной , )Цции, Ол;С 2 фоРМЦРовсН)51 ЦСРВОГО Детерс Пировиного Приращения интеграла (блоПервого;стер) и Пирвя)иого приращения), блока 3 формирования ио ного дстермццрован)и: о прирящс) ия цитсгряля (блок )ол).ого црирящс):я интеграла), входа интегратора 4 (вход гн)лцого дспрмшированного цр)р;ццсция интсгрля), входа интегратора 5 (3 од независимой цепемсццой), выхода интегратора с) (выход полного дстермиированного пр ращения), блокаформирования первых ьероятностных приращсшй интеграла (блок Первых вероятноспых 1 рцращснн)", интеграла), выходя интегратор; 8 (выход Первых верояпостных приращений), выхода интегратора 9 (выход первого дссрхиниро:Энного при Рс 1 Ц)ЕЦИЯ), ОЛОКЯ 10 фОРМИРОВ 2 ИЦ 51 ВТОЭОГОдстсрминирви;го црирщения интеграл (блок 3)ороо дсстс:рхцПи 03;цноо ирирящсцц 5 цитсГРс 1 гс 1), Вхо,1 цц Ра 1 Оэ 11 (вхо;), Первого дсгерми;ц;ровнного црираще)ц)я ин теграла), выхода интегратора 12 (выход втоРО)0 ДЕ)С 1 ИЦИРОВЦЦО)0 ИЭ ИЭ ВЩС".НИЯ), ОЛОКс) 13 формирования третье о дстермцнированного Приращения итерада (блок трспего дстсрминироваш,ого Приращения инте)рала), 15 входа интегратора 14 (вход второго деерминированного ириращепця интеграла), блока 15 формирования вторы.; вероятностных приращений интеграла (блок ВОрых вероятностных приращений интеграла), входа интегратора 16 20 (вход Первых верояпОстных приращений),входя ш)гсграгоря 17 (вход ворых вероятносп)ых эрращений), выхода интегратора 18 (выход Вторых Всроянс)с)цых приращений), блоса 19 формирования треп,цх всроя)ност;-, ны., пр рящсн)ш ццтс)ряла (блок третьих вероятностных црирасцен) й инте)рала), выхода цте р;Оря 20 (Выход "рстьцх всрояпостных приращений), блока 21 формирования веро Постной коррекции интеграла (блок всроятЗ 0 Постной коррекции нцгегрг)а), входя ипегратора 22 (вход третьих всроятноспЫх приращений интеграла).Ьг)ок 1)ОРме)эовсццЯ КВ 2 нтОВннОЙ фмнкцц 11, блок ис рвого лстер.)н)Провиного прнраЗ 5 щения инте)рял 2 и блок Полного приращения интеграл 3 соединены Последовательно.Вход блок Всцггованной функцииПодключе ко входу полного де.срминированного Приращения 4, второй вход блока первого детер хцнированного приращения интеграла 2 подключен ко входу независимой переменной 5, а Выход блока Поли)ого приращения инте)рала 3 Подключен к Выходу ио.)но о детерминирован ЦР 1 ЭсЦЦСЦЦ 5 С. ОД)Н 1 ВХОД 0;ОКс 1 ЦСРВЫХ 4) ьсроятностных Приращений интеграла 7 подключен ко входу независимой переменной 5, 2 др ТОЙ )хо;с;Одк:О:сц к выход 3 Олока квантови:ой функции 1, а выход подключен к выходу Первых вероятюстных Приращений 8.Выход бло 2 Первого детерминированного Приращения интеграла 2 подключен также к выходу первого дстер)ц)цированного приращения 9. О;цш вход блока второго детерминированного приращения интеграла 1 О подключен ко входу цсза)исцхой перемен- ПОЙ 5 с дру Ой Вход подкл)осс 0 Входу иср 13 ОГО дстсрмцццро 13100 )рцря)цсця 11,Выход )одлючсн ко впрому вхс)ду блока0,:оп дстсрмц)Пировниц)о приращения 3 и у и ВЫХО,СМ 3 ОрОГО Дстер)сПИровсцц)ОГО Прцря.щения 1." 0;ц)н в;од блоки третье)о детерминирован)ого приращения интеграла 13 Подключен ко входу второо детерминированного приращения 14, другоц вход подключен ко вхо ду независимой переменной 5, а выход под 59574950 55 60 бг ключсц к трстьсму входу блока полного приращения тттттстрст,ч;т 3. Однц вхоч блока вторых всроятностттых приращений интеграла 15 ттодклточсц ко входу цсзавилтмоц переменной 5, второй вход подключен ко входу первых вероятностных цриратцеций 16, третий вход подк;цочен ко входу вторых вероятностных приращений 17. а ттьтхоч подключен к выходу вторых вероятностных приращений 18. Первый вход блока третьих вероятностных приращений интеграла 19 подклточен ко входу вторых цероятцостцых прцращешш 17, второц вход подключен ко входу независимой переменной 5, а выход подключен к выходу третьих вероятностных приращений 20. Первый вход блока вероятностной тсоррекции интеграла 21 подключен ко входу независимой переменной 5, второй вход подключен ко входу третьих вероятностных приращений 22, а выход подклточсц к четвертому входу блока полного детерминированного приращетнтя интеграла 3.По входу полного детерминированного приращения 4 на вход блока квантованной функции 1 поступает приращение подынтегральной функции У(Х,). В блоке 1 оносуммируется с предыдущим значением подынтегральной функции У(Х; т), хранящимся в регистре блока, в результате чего образуется величина подынтегральной функции в 1-ой точке интегрирования. Образовавшаяся величина У (Х;) с выхода блока 1 поступает на вход блока формирования первого детерминированного приращения интеграла 2 и на вход блока формирования первых вероятностных приращений интеграла 7. На другие входы блока 2 и блока 7 подается приращение переменной интегрирования Т 7 Х. В блоке 2 величины У (Х;) и л 7 Х перемножаются, в результате чего получается первое детерминированное приращение интеграла 72, (Х;+т), которое далее поступает на вход блока полного приращения интеграла 3 и на выход первого детерминированного приращения 9.В блоке 7 осуществляется преобразование величины У(Х;) в вероятностный импульсный поток тр (т) е".( - 1, О, +11 с весом каждого импульса равным Л 2,. С выхода блока 7 величины Л 2 тчт,(1) поступают на выход первых вероятностных прирац 1 ений 8.По входу 11 на вход блокат формирования второго детерминированного прирашеттця интеграла 10 поступает первое детерминированное приращение интеграла 7 У, (Х;,). Величина х 7 Ут (Х;+) умножается на коэффициент равный С 7 Х/2. Полученное в результате этого умножения второе детерминированное приращение Т 72,(Х+т) с выхода блока 1 О поступает на вход блока 3 ц на выход второго детерминированного приращения 12. В блок третьего детепмцнированного прирашеьия интеграла 13 по входу 14 поступают приращения 7 У,(Х;+,). По входу 5 в него поступают приращения переменной интегрирования л 7 Х, В блоке 13 величина 5 10 15 20 25 30 35 40 45 7 У (Х, ,) умножается ца коэффтщцент равттый 7 Х/3 и, получсццое в рсзулт,тате этой опепаццц, третье детерлнцтцроваццос пртт)тащеттттс интеграла л 72 З(Х,+т) поступаст ца третий вход б,нтка 3. В блок формирования вторых вероятностных прнращснпй ццтеграла 15 по гходу 16 поступают импульсы первттх вероятностных приращений тратт(т) с весом пмпучьса равцылт ЛУ,. По входу 17 в цсго поступают импульсы вторых вероятностных прцрашещш 1).,ф с пссолт ттлтпулт, а равным ЛУ а по входу 5 в него поступатот прцращенття переменной ццтсгрированця х 7 Х. В блокс 15 величины АУттт; ц ЛУ т).;(т) сумлтцруются с помощью ттакацлцваютцсго сумматора цлц реверсивного счетчика, ц каждый цз промежуточных К-х результатов (К=1, У) преобразуется в цмпульст.т вторых вероятностных приращении т)чт(1) с весом кажчого импульса равным Л 7 С вьтхода блока 15 ве,чтт тттньт Л 2 т);(т) поступают ца выход интегратора 18. По вхочу 17 величины ЛУ;т(т) поступатот также ца олин цз входов блока формирования третьих веооятцостцых приращений тцттеграла 19 на другой вход которого по входу 5 поступают приращения переметнтой пцтегрцрованця 7 Х. Ве,чичины ЛУ,т);(т) в блоке 19 султмируются, например, реверсивным счетчиком и кажчый цх К-х промежуточных результатов, преобразуется в импульсы третьттх вероятностных приращений т)з,(т) с весом импульса равньтлт Л 2 з. С выхода блока 19 получетчные величины Л 2,т)зт(т) поступают на выхоч интегратора 20. На вход блока вероятностной коррекции интеграла 21 по входу 22 поступают импульсы третьих вероятностных приращений ч)чт(т) с весом импульса равным ЛУ,. В блоке 21 величины ЛУч)эт(т) суммируются, например, реверсивным счетчиком ц каждый цз К-х промежуточных резу,чьтатов преобразуется в импульсы вероятностного корректирующего потока т).и(1) с весом импульса равным Л 2 т. С вьтхода блока 21 величины Л 2,тчч.тт(т) поступают ц блок формирования полного приратценпя интеграла 3, В блоке 3, поступившие в него величины приращений интеграла2, (Х, 1), ту 2,(Х 1 1), т 72,(Х 1 1) и султмируются. ц рсзучт,тате чсго формируется полное приратцение интеграла 72(Х;+т). С выхода блока 3 полное приращение интеграла 72(Хн.,) поступает на выход полного детерминированного приращения 6.Технико-экономическая эффективность изобретения проверялась с помощью моделирования известного ц предлагаемого устройства ца ЭВМ.Моделирование подтвердило, что предлагаемый детермцнцрованно-вероятностный интегратор имеет точность, превттшатошую точность известного интегратор;. на 2 - 6 десятичных порядка. Врсмя одного шага интсгрирования приэтом возрастает на несколько процентов, а объем аппаратурных затрат, необходимых для реализации предлагаемого устройства увеличивается примерно в два раза,Формула изобретенияДетерминированно-вероятностный цифровой ццтегратор, содержащий последовательно соединенные блок формирования квантованной фуцкции, блок формирования первого детерминированного приращения интеграла и блок формирования полного детерминированного приращения интеграла, выход которого является соответствующим выходом интегратора, вход блока формирования квантованной функции подключен ко входу Полного детерминированного приращения интеграла интегратора, другой вход блока формирования первого детерминированного приращения интеграла подключен ко входу Независимой переменной интегратора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности интегрирования, в пего введены блок формирования первых вероятностных приращений интеграла, блок формирования второго детерминированного приращения интеграла, блок формирования третьего детерминированного приращения интеграла, блок формирования вторых вероятностных приращений интеграла, блок формирования третьих вероятностных приращений интеграла, блок формирования вероятностной коррекции интеграла, причем первые входы блока формирования первых вероятностных приращений интеграла, блоков формирования первого, второго и третьего детерминированных приращений интеграла, блоков формирования второго и третьего вероятностньп приращений интеграла и блок формирования вероятностной коррекции интеграла подключены ко входу Независимой переменной интегратора, выход блока формирования первьп вероятностных приращений интеграла является со 5 1 О 15 20 25 зо 35 40 ответствующим выходом интегратора, а второй вход сосдицец с выходом олока формирования квацтоваццой функции и с другим входом блока формирования первого детерминированного приращения интеграла, выход которого является соотве"ствующим выходом интегратора ц соединен с первым входом блока формирования полного детерминированного приращения интеграла, второй вход которого подключен к выходу блока формирования второго дстсрмцццроваш.ого приращения интеграла, вход которого подключен ко входу первого детерминированного приращения интеграла интегратора, третий вход блока формирования полного детерминированного приращения интеграла соединен с выходом блока формирования всроятностцоц коррекции интеграла, второй вход которого подключен ко входу третьих вероятносгцых приращений интеграла интегратора, четвертый вход олока формирования полного детерминированного приращения интеграла соединен с выходом блока формирования третьего детерминированного приращения интеграла, вход которого соединен со входом второго детерминированного приращения интеграла интегратора, второй вход блока формирования вторых вероятцостных приращений интеграла соединен со входом первых вероятностных приращений интеграла интегратора, а третий вход - со входом вторых вероятностных приращений интеграла интегратора и со вторым входом блока формирования третьих вероятностных приращений интеграла, выход которого подключен к выходу третьих вероятностных приращений интеграла интегратора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР 428412, кл. 6 06 Р 1/02, 1974.2, Авторское свидетельство СССР407298, кл. 6 06 Р 1/02, 1973.