Устройство для интерполяции и кусочнолинейной аппроксимации

Союз СоветсккхСоциалистическихРеспублик Оп ИСАН ИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 734709 1) Дополнительное к авт. свнд 2) Заявлено 04,11.77(21) 254 51) М 5/18-2 с присоединением заявки Г 15/34 судорстввннык комите 23)Приоритет СССРло делам нэобретенн открытий Опубликовано 15.05.80. Дата опубликования опн ллетень18 я 15.05.80(71) Заявитель СТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТЕРПОЛЯЦИИ ЧНО ЛИНЕЙНОЙ АППРОКСИМАЦИИ И няет построение уст одноро - ных элементов.Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство содержащее сумматор, ко входам которого подключены выходы первой и второй .групп элементов "И, блок управления, с которым связаны управляющие аходы первой и второй групп элементов "И" и10выходы знакового разряда сумматора.При формировании траекторий с помошью о этого устройства используют знак экстраполированной оценочной функции, что обеспечивает высокую точность процесса. д Оно может быть использовано для сжатия и декомпрессии информации в реальном масштабе времени и для управнения исполнительными органами в системах с числовым программным гправлением,Известное устройство 13., содержащее сумматоры, запаздывающие звенья, схемы фиксации сигналов, узел управления, регистрирующее устройство и систему обработки данных, состоящую из цифр вого вычислителя, запоминающего и программного узлов.Недостатком этого устройства является его сложность. В нем сглаживание кривых системой опорных точек выполняется с помошью вычислителя, запоминающего и программного узлов, а интерполяция с помошью четырех сумматоров, четырех звеньев запаздывания, четырех схем фиксации сигналов и узла управления, Средства аппроксимации и интерполяции различны по структуре, что затруд 15 сжим конту быть на переуправлчисл Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники.писанное устройство не позволяет ать информацию путем сглаживания рных кривых, поэтому оно не может использовано для решения таких, мер, задач, как кодирование графий информации для ее хранения или ачи на расстояние, подготовка яющих программ для устройства с вым управлением, улучшение качест3 73 ва линий чертежа при полуавтоматическом его изготоьпении и т дЦелью изобретения является расширение класса решаемых задач.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее сумматор, ,к первому и второму входам которого подключены соответственно выходы первой и второй групп элементов И, с управляошибки входами которых соединены соответственно первый и второй выходы блока управления, к первому,и второму входам которого подключены первый и второй выходы знакового разряда сумматора, являошиеся первым и вторым .управляющими выходами устройства, тре тий и четвертый входы блока упраьления и третий вход сумматора являются информационными входами устройства согласно изобретению, дополнительно введены счетчики, блок масштабирования и блок сравнения Третий выход сумматора соединен через блок масштабирования с первым входом блока сравнения, второй и третий входы которого подипочень к выходам, первого и второго счетчиков соответствене 0, Вьходь первого и второго счетчков, являющиеся информационныъп Выходами устройства соединены с формациоными ВхОдами пернОЙ и Вто: рой групп.элементов И. Третий и етВеруь," Выходы бтока управления соед; наны с пебвыми Входами перво О и Вт( рого счетков, вторые входы которых являются информационными Входамп уст ройства, выход блока сравнения является третьим управляющим выходом устройстВаСтруктурная схема предложенного . устройства представлена на чертеж=.Устройство для интерполяции и кусочно линейной аппроксимации содержит счетчики 1 и 2, группы элементов И 3 и 4, сумматор 5 блок масштабирования 6, блок сравнения 7, блок управления 8. 470 9сравнения 7 сравнивается промасштабировапное содержимое сумматора 5 с содержимым обоих счетчиков, блок упраьпения8 служит для управления работой устройства в любом из заданных режимов,таких как интерполяция круговыми, параболическими или линейными траекториями,а также аппроксимация контурных кривьх.Процесс кусочно-линейОй аппроксимаО ции, т,е. замены криволинейной гладкойкривой Г (х,у) = О системой последовательно соединенньх между собой отрезков прямых линий, заключается в следующем.15Считывание информации с гладкой кривой выполняется в дискретной системекоординат. По мере продвижения копирующего органа вдоль гладкой кривойОсуществляется квантование по уровню2 О и времени, т,е. замена гладкой кривойпоследовательностью дискретных приращений аХ, Ь у, равных шагу квантования координатной сетки. ГладкаякриВая заменяется системой узловых25 точек,Определение приращений координат - " хи ь у между соседними опорными точками, которые нри сглаживании гладкихкривых сопрягаются отрезками прчмыхзО линий, осуществляетсч с использованиемфункции рассогласования, вычидяемойсогласно ьыражению:У" +,к У"=Б: 3)(4) Счетчики 1 и 2 служат для подсчета приращений в режиме аппроксимации и. для подсчета координат исполнительного органа в режиме интерполяции: сумматор 5, например, параллельного действия, предназначен для вычисления экстраполированной оценочной функции в режиме интерполяции и для вычисления функции рассогласования в режиме аппроксимаии: блок масштабирования 6, выполненный, например, в виде регистра сдвига, служит для умножения содержимого сумматора Ыа масштабный коэффициет: в блоке- координаты узловых точек гладкой кривой вогносительной дискр "тнойсистеме координат:4 О 1,3 - номера шагов по осямкоординат Х и У соответственно,ГЯ - функция рассогласования,Критерием выбора опорных точек служит Величина, на которую промасштаби.рованный модуль функции рассогласованияпревышает модуль приращения по однойиз координат:,МР, Х;йри у 1 у.- (2) 41 Р, Ч. при К су3) В качестве относительных приращений координат отрезков прямых следует выбирать величины7 734 ся текущие значения приращений, накопленные в счетчиках 1 и 2.Для изменения ширины коридора сглаживания кривой достаточно установить другой коэффициент масштабирования в блоке 6. Режим интерполяции устанавливается в блоке управления 8.Перед началом воспроизводства отрезка прямой в счетчики 1 и 2 по их вторым входам поступают значения прира щений ЬХ и Ь У соответственно, а в сумматор 5 по третьему входу значение числа Ю,5 (ЬХ -ЬУ). Каждый шаг формирования линейной траектории выполняется за один цикл работы устройства. 15Если содержимое сумматора 5 имеет положительный знак, то вырабатывается сигнал на первом управляющем выходе устройства, что соответствует движению регистрирующего органа по координате; 20 Х с шагом Ь Х, После этого в следующем цикле из содержимого сумматора вычитается содержимое счетчика 1, которое поступает на входы сумматора через группу элементов И 3. Сигнал на выполнение следующего элементарного шага вырабатывается в зависимости от нового значения содержимого сумматора 5. Если содержимое сумматора имеет отрицательный знак, то вырабатывается сигнал на втором управляющем выходе устройства, что соответствует движению регистрирующего органа по координате У с шагом Ь У. После этого в следующем цикле к содержимому сумматора З 5 прибавляется содержимое счетчика 2, которое поступает на входы сумматора через группы элементов И 4.Перед началом воспроизведения параболы счетчик 1 устанавливается в нулевое состояние, счетчик 2 по второму входу поступает значение числа К, в сумматор 5 по третьему входу - значение числа 0,5 (К). Каждый цикл формирования элементарных шагов параболы состоит из двух тактов. В первом такте каждого цикла выпапняотся операции в сумматоре, и на первом и втором управляющих выходах вырабатываются сигналы для управления движением регистрирующего органа. Во втором такте каждого цикла выполняется или не выполняется прибавление к содержимому счетчика 1 двойки в зависимости от знака содержимого сумматора.Если содержимое сумматора 5 имеет положительный знак, то на первый управляющий выход устройства поступает сиг 70 ) 8нал на выполнение шага ЫХ, затем ксодержимому счетчика 1 прибавляетсядвойка. Если содержимое сумматора 5имеет отрицательный знак, то на второйуправляющий выкод устройства поступаетсигнал на выполнение шага +АУ. Содержимое счетчика в этом случае неменя ется.Перед началом воспроизведенияокружности в счетчик 1 поступает повторому входу значение числа Й -радиуса окружности, в сумматор 5 по третьему входу-значение числа 0,5 Р, а счетчик 2 устанавливается в нулевое состояние. Цикл формирования каждого шагаокружности состоит из двух тактов.В первом такте каждого цикла выполняется операция в сумматоре и на первом и втором управляющих выходахвырабатываются сигналы для управления движением регистрирующего органа.Во втором такте каждого цикла выполняется прибаьление единицы к содержимому счетчика 2, если знак содержимого сумматора отрицательный, или вычитается единица из содержимого счетчика1, если знак содержимого сумматораположительный,Если содержимое сумматора имеетположительный знак, то на первый управляющий выход устройства поступает сигнал на выполнение шага +ЬХ, еслисодержимое сумматора имеет отрицательный знак, то на второй управляющий вы.ход устройства поступает сигнал на выполнение шага +Ь У,Предложенное устройство обеспечиваетповышение производительности подготовки информации для управляющих программустройств с числовым программным обеспечением, а также при изготовлении чертежей бескопировальным способом. Формула изобретения Устройство для интерполяции и кусочно-пинейной аппроксимации содержащее сумматор, к первому и второму входам которого подключены, соответственно, выходы первой и второй групп элементов И, с управляющими входами которых соединены соответственно первый и второй выходы блока управления, к первому и второму, входам кото)ого подключены первый и второй выходы знакового разряда сумматора, являющиеся первым и вторым управляющими выходами устройства, тре09 10первой и второй групп элементов И, третий и четвертый выходы блока управления соединены с первыми входами первого и второго счетчиков, вторые входы которых являются информационными входами устройства, выход блока сравнения является третьим управляющим выходом устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 9 7347 тий и четвертый аходы блока управления и третий вход сумматора являются информационными входами устройства, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в него5 дополнительно введены счетчики, блок масштабирования и блок сравнения, причем третий выход сумматора соединен через блок масштабирования с первым входом блока сравнения, второй и третий входы 1 о которого подключены к выходам первого и второго счетчиков соответственно, выходы первого и второго счетчиков, являющиеся информационными выходами устройства, соединены с информационными входами 1. Патент США Ж 3524978,кл, 235-;193, 1970 е2. Авторское свидетельство СССРМ 481023, кл. 605 В 19/18, 1975