Цифровое устройство для воспроизведения кусочно-линейных функций

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 771671(23)Приоритет по делам изобретений н открытий. изобретения В. Р. Толокновский, Ю. В. Селезнев и В. Э, Штейнберг ванд аНйк 1%(54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕН КУСОЧНО-ЛИНЕЙНЫХ ФУНКЦИЙИзобретение относится к области вычислительной техники, а именно к цифровым устрой. ствам для вычисления функции и интеграла функции у = рх (где р - параметр функции), и может найти применение в автоматике, теле- механике, а также в измерительных системах для функционального преобразования информации и для построения автоматических регуляторов в сложных радиоэлектронных системах,Известен функциональный преобразователь, содержащий делитель участка аппроксимации, счетчик числа участков аппроксимации, дешиф. ратор, запоминающее устройство, группу венти. лей, второй вход которой через делитель аргу. мента соединен со входом устройства, а вход делителя участка аппроксимации через схему ИЛИ подключен к выходу устройства 11,Недостатком известного устройства является невозможность. вычисления интеграла функции у = рх и значительный обьем запоминающего2устройства при вычислении значения этой фун. кции.Известно также устройство лля вычисления интегралов, содержащее регистр нолынтеграль. нои функции, блок умножения, регистр остатка,регистры текущего значения координат к и у,блок сравнения, блок формирования произведения переменных интегрирования, функциональный блок вычисления приращений подынтегральной функции и максимального и минимальногозначений координаты у 2,Однако зто устройство не может непосредственно использоваться для вычисления самойфункции у = рх и ее интеграла одновременно.Иэ известных технических решений наиболееблизким к данному является устройство длявоспроизведения функции у = рх, реализующеепринципы кусочно-линейной аппроксимашги ипозволяющее воспроизводить функцию у = рхпри равномерном разбиении по аргументу нсодержащее генератор импульсов, ключ, делитель участков аппроксимации, счетчик числаучастков аппроксимации, первую группу элементов И и элемент ИЛИ, причем выход генератора импульсов подключен к информационномувходу ключа, разрешакнций вход которого под.ключен к разрешающему входу устройства, авыход - ко входу делителя участков аппрокси.77 1671 маши, выход которого подключен к счетчику числа участков аппроксимации, выходы элемен. тов И первой группы подключены ко входам элемента И)1 И 3,Недостатком это о устройства являются огра пиченные функциональные возможности, а имен но: нельзя одновременно вычислять значения функции и интеграла функции у = рх, а так. же нахоЛить значение производной при известном значении функции на интегральном выхо. дс устройства. Целью изобретения является расширениефункциональных воэможностей путем одновременного вычисления функции и интеграла функции у = рх и расширение области примене.ния устройства,Цель постигается тем, что в предлагаемоеустройство введены делитель аргумента, счетчик.аргумента, регистр приращений функции, регистрприрашений аргумента, триггер, регистр, втораяи третья группы элементов И, сумматор, счетчик приращений функции счетчик функций, дешифратор, элемент И, шифратор, делитель час.тоты, причем выход ключа подключен ко вхо.лу делителя аргумента и входу делителя частоты, выходы которого подключены к первымвходам элементов И первой группы, выход элемента ИЛИ подключен к первому входу регистра, ко входам триггера и счетчика функций,выходы которого подключены к первому вы.ходу устройства, выход делителя аргумента под.ключен к первому входу регистра приращенийаргумента, регистра, регистра приращений фун.кций, второй вход которого подключен к вы.ходу триггера, а выход к управляющим вхо.дам элементов И второй группы, выходы которых подключены к первому входу сумматора,выходы которого подключены ко второму вы.ходу устройства, разрядные выходы регистраприрашений аргумента подключены к первымвходам элементов И второй и третьей групп,а второй вход - к выходу счетчика аргумента,запрещающему входу ключа и первому входуэлемента И, второй вход которого подключенк выходу генератора импульсов, а выход -к первому входу регистра прирашений аргумента, выходы счетчика числа участков аппроксимации подключены ко входам дешифратора, вы.ходы которого подключены ко входам шифра.тора, выходы которого соединены со вторымивходами элементов И первой группы, выходрегистра подключен ко входу счетчика прира.щений функции, выход которого подключенк управляющим входам элементов И третьейгруппы, выходы которых соединены со вторымвходом сумматора,На фиг, 1 прелставлена блок. схема предложенного устройства; на фи. 2 и 3 - графикифункций у = рх 5 1 О 1 20 25 ЗО 35 4Устройство содержит генератор 1 импульсов,ключевую схему 2, разрешающий вход 3 устройства, целитель 4 аргумента, счетчик 5 аргумен.та, элемент ИЛИ 6, счетчик 7 функции, выход8 устройства, регистр 9 приращений аргумента,триггер 10, регистр 11 приращений функций,регистр 12, счетчик 3 приращений функции,группы элементов И 14, 15, сумматор 16, вы.ход 7 устройства, элемент И 18, группу эле.ментов И 9, делитель 20 участков аппроксимаций, счетчик 21 числа участков аппроксимаций,дешифратор 22, шифратор 23, делитель 24 час.тоты.Устройство вычисляет функцию и интегралфункции у = рх, испольэуя метод кусочнолинейной аппроксимации этой функции фиг.2).Аппроксимация выполнена с постоянным шагомхщЬх = , где 0хх; щ - число участ.ков аппроксимации.Предложенное устройство работает следующимобразом,При подаче сигнала на вход 3 отпираетсяключевая схема 2 и импульсы с выхода генератора 1 поступают на входы делителя 4 аргумента и делителя 20 участков аппроксимации.Через делитель 4 число импульсный эквивалентпеременной х поступает в счетчик 5 аргумента,куда предварительно в виде кода, дополненно.го до полного числа 0 состояния счетчика,вводится цифровой аналог значения аргумента10, где ч, - фактор дискретности представления аргумента, целое число. ЭлементИЛИ 6 выдает на выходе величины приращений функции у = рх на каждом участке кусочно-линейной аппроксимации. Суммируя величины приращений ЬуИ функции у = рх на каждом участке аппроксимации в счетчике 7, на пер.вомвыходе 8 устройства будем иметь значениесамой. функции. Расчет параметров кусочно. линейной аппроксимации состоит в следующем,Размер участка Ьх выбирают, исходя иэ предельно допустимой погрешности аппроксимации. Погрешность аппроксИмации достаточно харак теризуется экстремальной ГсГЭ погрешностью на участках, которая не зависит от номера участка 5 О аз 4 Р ьЧисло участков кусочно-линейной аппроксимации функции у = рх целесообразно выбиирать пт = 2, где и - целое число.Коэффициент х,.деления делителя 24 удоб.но выбирать близким к числу п 1, при этом отего значения зависит воэможность получениязаданной дискретности результата х 1 на выхо.де элемента ИЛИ б,771671входу делителя участков аппроксимации, вы.ход которого подключен к счетчику числаучастков аппроксимации, выходы элементов И первой группы подключены ко входам элемен.та ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расцарения класса решаемых задач эа счет возможности вычисления, кроме функций у = рх ее интеграла, в него введены делитель аргумента, счетчик аргумента, регистр прираше.ний функций, регистр прирашений аргумента, триггер, регистр, счетчик прирашеннй функций, вторая и третья группы элементов И, сумматор, счетчик функций, дешифратор, элемент И, шиф.ратор, делитель частоты, причем выход ключа подключен ко входу делителя аргумента и входу делителя частоты, выходы которого подключены к первым входам элементов И первой группы, выход элемента ИЛИ подключен к пер. вому входу регистра, ко входам триггера и счетчика функций, выходы которого подключе.ны к первому выходу устройства, выход делителя аргумента подключен к первому входу регистра приращений аргумента, регистра, регист. ра прирагцений функций, второй вход которо.го подключен к выходу триггера, а выход к управляющим входам элементов И второй группы, выходы которых подключены к первому 8входу сумматора, выходы которого нодклк ю.ны ко второму выходу устройства, раэряднневыходы регистра приращений аргумента подключены к первым входам элементов И второй итретьей групп, а второй вход к выходу счет.чика аргумента, запрешаюшему входу ключаи первому входу элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импуль.сов, а выход - к первому входу регистра при.ращений аргумента, выходы счетчика числаучастков аппроксимаций подключены ко вхо.дам дешифратора, выходы которого подключены ко входам шифратора, выходы которогосоединены со вторыми входами элементов Ипервой группы, выход регистра подключен ковходу счетчика прирашений функций, выходкоторого подключен к управляющим входамэлементов И третьей группы, выходы которыхсоединены со вторым входом сумматора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР И 376778,кл. 6 06 6 7/26, 1971,2. Авторское свидетельство СССР И 487392,кл, 6 Об Е 1520, 1973.3. Авторское свидетельство СССР М 487398,кл, 6. 06 6 7/20, 1973 (прототип),