Число-импульсный функциональный преобразователь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскнкСоциалистическихРеспублик ф К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(ИМ. Кл. 6 06 Р 15/31 с присоединением заявки МО -Государственный комитет СССР но делаю изобретений н открытий(72) Автор изобретен А,Г. Шевяк отехнический институт Заявитель язански 54) ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано либо в качестве автономного устройства для обработки число-импульсной информации, либо в составе цифровых интегрирующих машин, развертывающих измерительных систем, или других специализированных вычислительных устройств.По основному авт. св. М 860071, содержащий счетчик приращения функции, блок памяти, блок число-импуль-. сного умножения,два ключа, четыре элемента И, два триггера, четыре .элемента ИЛИ, накапливающий сумматор, элемент задержки, причем выход дополнительного разряда блока памяти подключен к управляющим входам ключей, информационные входы которых подключены соответственно к выходу блока число-импульсного умножения и .входу преобразователя, выходы ключей подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с входом опорной частоты преобразователя, а второй - с выходом первого триггера, первый вход которого соединен с выходом втОрого элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом преобразователя и выходом дополнительного разряда блока памяти, второй вход первого триггера соединен с выходом блока число-импульсного умножения, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом счетчика приращения функции и выходом преобразователя, выход второго элемента ИЛИ .соединен с импульсным входом блока число-импульсного умножения, накапливающий сумматор информационным входом подключен к выходу блока памя" тн, вход которого соединен с первым выходом счетчика приращений функции выходы накапливающего сумматора соединены с информационным входом блока число-импульсного умножения, установочный вход накапливающего сумматора через элемент задержки подключен к первому входу третьего элемента И,.выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элемен тов ИЛИ, вторые входы которых подключены к третьему выходу счетчика приращения функции и выходу четвертого элемента И, первый вход которого соединен с третьим выходом счетчика при; О ращения функции, вторые входы третьВ исходном состоянии триггер 2 установлен в1 ф, счетчик 11 приращений функции обнулен, в накапливающий сумматор 9 занесен код С О, выбранный из блока 10 памяти по нулевому адресу, а на схему сравнения подается код Ьо. Код С: Мо обеспечивает начальный наклон функции, аЬо задает величину промежуточногошага на данном интервале аппроксимации (1-м),При завершении развертывания функции на первом промежуточном интервале,т.е.при поступлении на счетчик приращений 11 приращения ь у=Ь,с выходасхемы 6 сравнения импульс сравнения3=1 через схему И З,а затем ИЛИ 5 уве.15личит содержймое старших разрядов(СЧЗ) счетчика 11 приращений функции на единицу а через схему ИЛИ 1по заднему фронту сбросит триггер2 в ффО 1, 20Из блока 10 памяти будут выбраныкоэффициенты д, Ьо и тем же импульсом 3 = 1 (через элемент 7 задержки) Й прибавится к содержимому накапливающего сумматора 9, а младшиеразряды (СЧ 1) счетчика 11 установятся в О, Так будет сформированкод 0= С 3+й", а счетчик (СЧ 1) совместно со схемой 6 сравнения подготовлен для работы на следующем промежутОчном интервале ь уо = по.При дальнейшем поступлении приращения ьу импульсы 3 со схемы сравнения не будут изменять содержимогосчетчика адреса СЧЗ и состояния триггера 2, так как схема И 3 закрытанулевым потенциалом триггера 2, абудут лишь суммировать код Йо с .содержимым сумматора 9 при переходеот одного промежуточного участка аппроксимации к другому,. В результате 40на выходе сумматора 9 будет полученступенчато-изменяющийся код Н; через каждые Ь импульсов приращенияфункции у.После окончания воспроизведения 45функции на квадратичном интервале,т.е. при поступлении на вход счетчика 11 приращений количества импульсов ьу = ьу; = Ьк, импульс переполнения 1 со счетчика СЧ 2 через 50схему И 4 и схему ИЛИ 5 изменяетсостояние счетчика адреса СЧЗ, выби-.рая приращение нового наклона С" ачерез схему ИЛИ снова установит триггер 2 в состояние ф 11, Далее работа схемы формирования адресных импульсов при переходе от 1-го участка к 1+1-му повторяется. При этомсхема в начале каждого из них вырабатывает два импульса.Рассмотрим работу предлагаемого 60функционального преобразователя вдвух режимах, выбор которых определя"ется состоянием Р, дополнительногоразряда выходного кода блока 10 па"мяти. 65 Прежде всего отметим, .что каждое, из выражений (3) и (4) реализуется с помощью блока 8 число-импульсного умножения, который может быть построен либо на основе двоичного умножителя, либо на основе накапливающего сумматора. На один вход блока 8 подается параллельный код И , на второй - число импульсов равйое и. При этом результат умножения 2 связан с С и Б соотношением2 =И .о/23 (5) Следует заметить, что И представляет собой двоичный код чйсла, которое может принимать значения в пределах от 0 до 2 -1. Поэтому г всегда будет меньше и.Предположим, что Р: О. В этомслучае Р разрешает прохождение импульсов йриращения Ьх через ключ 13 и далее через элемент ИЛИ 18 на вход блока 8 число-импульсного умножения, на другие входы которого поступает Н с выхода накапливающего сумматора 9. С выхода блока 8 импульсы, количество которых определяется соотношением (5), поступают через ключ 12 и элемент ИЛИ 17 на выход устройства и на вход счетчика приращений функций 11.В рассматриваемом режиме выражение (5) аналогично (3) при и = ьх,поэтому приращение функции Ьу будет меньше приращения аргумента дх, так как М /2 всегда меньше единицы.Таким образом, при Р= 0 устройством Формируется приращение ьу функции у(х) для которой йу/дх ( 1.В другом режиме, когда Р =1, ключи 12 и 13 заперты и импульсы приращения д х поступают через элемент И 14 на первый установочный вход триггера 15, который предварительно установлен в 0.Первый импульс приращения ьх переводит триггер 15 в состояние ф 1. Единичный потенциал триггера 15 разрешает через элемент И прохождениечастоты Го на элемент ИЛИ 18 и далее на вход блока 8 число-импульсного умножения. С выхода элемента И 16 импульсы частоты Ро через другой элемент ИЛИ 17 поступают на выход устройства и являются импульсами приращения функции Ьу.Первый же импульс, который появится с выхода блока 8 после импульса Ьх,установит триггер 15 по второму установочному входу в исходное состояние и прекратит подачу Г на выход устройства. Описанный процесс повторяется для всех вновь приходящих импульсов приращения Ьх. При этом на выходе блока 8 число-импульсного умножения будет сформировано количество импульсов 2.ф ьх, 924715Учитывая соотношение (5), можнозаписать, что1=ду ы/2, (6)так как в ,рассматриваемом режиме навход блока 8 число-импульсного умножения приходит количество импульсов,равное приращению функции ду. Заменив (6). переменную ч. на Ьх, получим д. 1 щЮ -11Я,Из выражения (7), которое аналогично (4), видно, что д/дх 1, таккак И всегда меньше 2Таким образом, при Р.,: 0 устройство обеспечивает аппроксимацию участка функции с Йу/Йх1, а при Р;=1 - )5аппроксимацию функции с йу/йх ) 1.Предлагаемый число-импульсный функ.циойальный преобразователь наряду сЮэзможностью воспроизводить функциис й (х)1 обладает высокими точностными характеристиками и более широкими функциональными возможностями.Способность устройства воспроизво"дить функции, заданные в произвольнорасположенных узлах области их определения, в ряде случаев позволяет 25существенно. сокращать объеьГ блокапамяти коэффициентов и получить приэтом некоторое .преимущество по сравне.нию с равномерной аппроксимацией.Особенно это касается воспроиэведения функций по экспериментально полученным данным (в частности при формировании траекторий движений рабо"чего инструмента, обучающегося работе манипулятора, которая на различных участках имеет ярко выраженныйнеравномерный характер кривизны).достоинством предлагаемого устройства является также то, что количествопромежуточных интервалов разбиения не 4 Оусложняет устройство и зависит толь- .ко от выбора разряда и счетчика .приращения функции 11, с которого необходийо снимать импульсы 3Следует отметить, что в предлагаемом устройстве накопление ошибки 45при развертывании функции эа счетнесоответствия длины участка Ь величине 2 может быть скомпенсировано соответствующим выбором коэффициентов С";, д; Если функция задана,в равномерно расположенных узлах, величина промежуточного интервала Ь; = = соцзС для всех участков аппроксимации, и на схему б сравнения подается постоянное значение Ь, которое не меняется в процессе всей развертки Функции.Значение Ь в этом случае Может не храниться в блоке памяти коэффициентов, а подается на схему б сравнения с внешних входов.Функциональный преобразователь имеет простую структуру и легко реализуется на современной элементной базе цифровой техники.Изобретение может найти применение при построении различного рода автоматизированных систем управления и контроля, для формирования управляющих и корректирующих сигналов, в измерительных информационных системах развертывающего типа, в станках с числовым программным управлением, а также в составе специализированных ,вычислителей для вычисления нелинейных зависимостей,Формула изобретенияЧисло-импульсный функциональныйпреобразователь .по авт. св. У 860071,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей за счет дополнительноговоспроизведения функций в произвольных точках области определения, внего введена схема сравнения, первымвходом соединенная с выходом блокапамяти, вто)хам -, с потенциальнымивыходами младших разрядов счетчикаприращений функции, а выходом - стретьим входом счетчика приращенийФункции и входом элемента задержки,выход которого соединен с входомсброса в фОфф младших разрядов счетчика приращений функции.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРУ 860071, кл. 6 06 Р 15/31,12,03.80924715Составитель А. Зорин Редактор В. Пилипенко Техред И. Гайду Корректор А. Гриценко Заказ 2820/67 Тираж 732 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП Патентфф, г. ужгород, ул. Проектная, 4