Цифровой линейный интерполятор с оценочной функцией

ОПИСАНИЕ Союз СоветскикСоцналнстнческнкРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУата опубликования описания 2301.8 72) Авторыизобретения А,И.Петух и Д.Т:Ободни) Заявитель нницкий политехнический инс) ЦИФРОВОЙ ЛИНЕЙНЫЙ ИНТЕРПОЛЯТО С ОЦЕНОЧНОЙ ФУНКЦИЕЙдвух- и трехвходовые элементы И,выходы первого триггера подключены кпервым входам трехвходовых элементовИ, выходы блоков задания скорости иопределения знака оценочной функцииподключены к вторым и третьим .входампервых трехвходовых элементов И, выходы которых соединены с входами О первого триггера, двухвходовых элементов И и элементов ИЛИ, выходы пер.вых элементов ИЛИ подключены к вторым входам вторых трехвходовых элементов И, выходы вторых элементов ИЛИ.соединены с соответствующими входамивторого триггера, выход которого подсоединен к входам двухвходовых элементов И, выходы первых регистровсдвига подключены к входам блокасравнения, выходы вторых регистровсоединены с третьими входами вторых .трехвходовых элементов И, выход первого.из которых непосредственно, .авыход второго через элемент НЕ подключены к входам второго сумматора 2.Недосторов явл.рабоЦ м описанны я их невыс нтерполяя точност ат яе ты.ель изои работ н Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах числового программного управления контурной обработкой.Известен цифровой линейный интерполятор, содержащий последовательно соединенные блок управления и генератор импульсов, и по каждой координате регистр приращения, соединенный с блоком управления, два блока сравнения, соединенных с блоком управления и с делителем частоты, и два счетчика импульсов 1 1.Наиболее близким техническим решением к изобретению является цифровой линейный интерполятор с оценочной функцией, содержащий первые регистры сдвига, выходы которых через первый сумматор подключены к входам данных регистров, элемент НЕ, второй сумматор, выход которого подключен к входая блока определения знака оценочной функции и блока памяти, выход которого соединен с входом второго сумматора, блок ввода программы,выходы которого подключены к входу блока задания скорости и через вторые регистры сдвига к входам блока сравнения, два триггера, элементы ИЛИ,ретения - повыаение.точинтерполятора.,991375, Поставленная цель достигаетсятем, что в цифровой линейный интерполятор, содержащий первый элементИЛИ, генератор импульсов, первый.блок совпадения, первый вход которого соединен с выходом первого регистра приращения, второй регистр приращения, соединенный выходом с первымвходом второго блока совпадения,два триггера, счетчик оценочной функ-,ции, соединенный выходом с первым финформационным входом блока определения знака оценочной функции, прямой и инверсный выходю которого соединены с первыми входами первого и вто- рого элементов И соответственно,это рой и третий элементы ИЛИ, подключенные выходами к первым входам соответственно третьего;и четвертого элементов И, выходы которых являются выходами интерполятора, а также пятый и шестой элементы Й, введены счет. чик импульсов, реверсивный счетчик, третий, четвертый и пятый триггеры, одновибратор и дешифратор, первый ивторой входы которого соединены соответственно с единичными выходами первого и второго триггеров, первый выход - с вторым входом второго элемента И, второй и третий выходы - с входами первого элемента ИЛИ и с входами пятого триггера, а четвертый выходзО через,одновибратор - с входом "Сброс" счетчика импульсов, с нулевыми входамн первого и второго триггеров, с единичным входом третьего триггера и с первым входом пятого элемента И и И с вторым информационным входом блока определения знака оценочной функции, управляющий вход которого соединен . со входом "Сброс" счетчика оценочной функции, с вторым входом пятого эле мента И и с единичным выходом третьего триггера, подключенного нулевым входом к выходу нулевого состояния реверсивного счетчика и к нулевому входу четвертого триггера и нулевым выходом - к первому входу шестого элемента И, выход которого связан с суммирующим входом реверсивного счетчика, а второй вход - с третьим входом второго и с вторым входом первого 50 элементов И, со счетным входом счет-, чика импульсов и с выходом генератора импульсов, подсоединенного запускающим входо 1 к к единичному выходу четвертого триггера, единичный вход которого соединен с входом фПуск" интерполятора и с управляющими входами первого и второго регистров приращения, третий вход первого элемента И подключен к выходупервого элемента ИЛИ, а выход " к суммирующему входу счетчика оценочной функции, вычитающий вход которого соеди. нен с выходом второго элемента И,вход записи - с выходом соответствующих разрядов реверсивного счетчика, а 65 выход - с первыми входами второго итретьего элементов ИЛИ, подключенныхвторыми входами к единичному и нулевому выходам пятого триггера соответственно, единичные входы первого ивторого триггеров соединены с выходами соответственно первого и второгоблоков совпадеНия, связанньйс вторымивходами с информационным выходомсчетчика импульсов, а выход пятогоэлемента И соединен с вторыми входамитретьего ичетвертого элементов И ис вычитающим входом реверсивногосчетчика.На фиг.1 представлена схема цифрового линейного интерполятора с оценочной функцией, иа фиг.2 - отрезокпрямой,Интерполятор содержит: первый регистр 1 приращения, второй регистр 2приращения, первый блок 3 совпадения, второй блок 4 совпадения, счетчик 5 импульсов, генератор б импульсов, четвертый триггер 7, первый триггер 8, второй триггер 9,пятый триггер 10, третий триггер 11,блок 12 определения знака оценочнойфункции, выполненный в виде триггера, счетчик 13 оценочной Функции,реверсивный счетчик 14, дешифратор15, одновибратор 16, второй элемент И17, первый элемент Й 18, третий элемент И 19, четвертый элемент И 20,пятвй элемент И 21, шестой элемент И22, первый элемент ИЛИ 23, второйэлемент ИЛИ 24 и третий элементИЛИ 25. Йнтерполятор работает следующимобразом.К началу интерполяции счетчик 5,триггер 7, триггер 9, триггер 11 исчетчик 14 находятся в нулевом состоянии. Импульсы. на выход генератора б не поступают,По сигналу "Пуск" триггер 7 устанавливается в единичное состояние,разрешая поступление импульсов на выМод генератора б, в регистр 1 заносит.ся.приращение 6 Х, а в регистр 2 заносится приращение ЬУ.Счетчик 5 подсчитывает импульсы,поступающие с выхода генератора б,Содержимое счетчика 5 сравниваетсяблоками 3 и 4 сравнения с содержимымрегистром 1 и 2 приращений. При совпадении содержимого счетчика 5,с содержимым регистра 1 блок 3 формируетсигнал, устанавливающий триггер 8 вединичное состояние, а при совпадении содержимого счетчика 5 с содержимым регистра 2 блок 4 Формирует сиг-нал, устанавливающий триггер 9 в единйчное состояние. Состояния триггера8 и триггера 9 дешифрируются дешифратором 15, на выходах которого Формируются следующие временные интервалы фе,на первом выходе - М 1 р (единичный уровень);на втором выходе - д Х ср (нулевойуровень);на третьем выходе - ЬУ(нулевойуровень);на четвертом выходе - Б.р (нулевой уровень),где М - меньшее приращение,Б - большее приращение,йр - период следования ймпульсовс выхода генератора б.Временной интервал Б.ср представляет цикл преобразования йриращенийкоординат во временные интервалы. Припоявлении единичного уровня на четвертом выходе дешифратора 15 одновибратор 16 формирует сигнал, устанавливающий счетчик 5, триггер 8 и триггер9 в нулевые состояния. Начинается новый цикл преобразования приращенийкоординат во временные интервалы. Этопроисходит, непрерывно,Триггер 11 в первом цикле преобразования приращений во временные интервалы находится в нулевом состояниизапрещая поступление первого импульса с выхода одновибратора 16 на выход интерполятора. В то же время наинверсном втором выходе триггера11 появляется единичный сигнал,разрешающий прохождению импульсовс выхода генератора б через элемент И 22 на суммирующий вход счетчика 14, увеличивая содержимое последнего с каждым импульсом на единицу, Первый импульс с выхода одновибратора 16 устанавливает триггер 11в единичное состояние. Таким образом,эа первый цикл преобразования приращений во временные интервалы в счетчике 14 накапливается количествоимпульсов,. равное большему приращению.Состояние счетчика 14 с выходасоответствующих разрядов поступает навход записи счетчика 13. Сигнал сединичного выхода триггера 11 устанавливает блок 12 в нулевое состояниеи заносит в счетчик 13 половину большего приращения Б/2, поступающего изсчетчика 14.В дальнейшем работа интерполятораоснована на вычислении оценочной функции в счетчике 13. За один цикл преобразонания приращений во временныеинтервалы вычисляется одно значениеоценочной функции Оф и выполняетсяодин интерполяционный шаг.Вычисление оценочной функции выполняется но правиламОФ=ОФ-М при Оф;),О (1)ОФ щОФ+(Б-М) . при ОФ;(О (2)При отрицательном значении оценочной функции выполняется диагональныйинтерполяционный шаг, а при положителкном - шаг по координате с большимприращением. Это осуществляется следующим образомПри положительном знаке оценочнойфункции на инверсном выходе блока 12 5 присутствует единичный уровень, поступаюший на первый вход элемента И.17.и разрешающий прохождение импульсовс выхода генератора б через элементИ 17 на вычитающий вход счетчика 13 10 при наличии единичного уровня на первом выходе дешифратора 15. За времяМна вычитающий вход счетчика 13поступает М импульсов и оценочнаяфункция вычисляется по выражению (1), 15 При отрицательном знаке оценочнойфункции на прямом выходе блока 12присутствует единичный уровень, поступающий на третий вход элемента И 18и разрешающий прохождение импульсов 20 с выхода генератора б на суммирующийвход счетчика 13 во время формирования временного интервала (Б-М) йр,выделяемого на выходе элемента ИЛЙ 23.За время (Б-И)" сна суммирующий вход ,25 счетчика 13 поступает,(Б-М) импульсови оценочная функция вычисляется повыражению (2). После каждого вычисления оценочной функции сигнал с выходаодновибратора 16 заносит в блок 12 30 новое значение знака оценочной функции счетчика 13.Триггер 10 устанавливается в единичное состояние "сигналом с третьеговыхода дешифратора 15 и в нулевоесостояние - .сигналом с -второго выходадешифратора 15. Таким образом, триггер 10 находится в единичном состоянии при ЬХ) дУ и в нулевом состоянии при д ХдУ.Если значение полученной оценочной функции отрицательно, единичный сигнал с выхода счетчика 13проходит через элементы ИЛИ 24 и 25на первые вхбдЫ элементов И 19 и 20, 45 разрешая прохождение импульсов с выхода одновибратора 16 через элементИ 21 на выходы,интерполятора Х и Ч,что приводит к выполнению совмещенного интерполяционного шага (диагонального) по обеим координатам, Если же 50 значение оценочной функции положительно, на выходе счетчика 13 нулевой уровень. Интерполяционный шагвыполняется в зависимости от состояния триггера 10. Если триггер 10 на ходится в единичном состоянии (дХМУ),.то единичный уровень поступает напервый вход элемента И 19, .разрешаяпрохождение импульса с выхода одновибратора 16 через элемент И 21 на 60 выход Х интерполятора. Если же триггер 10 в нулевом состоянии (ВХОДУ),то единичный уровень с нулевого выхода триггера 10 через элемент ИЛИ 25поступает на первый вход элемента И 65 20, разрешая прохождение импульса сФормула йзобретения 60 выхода одновибратора 16 через элемент И 21 на выход У интерполятора.Таким образом, при отрицательномзначении оценочной функции выполняется диагональный интерполяционныйшаг, а при положительном - шаг покоординате с большим приращением.С каждым интерполяционным шагомимпульс с выхода одновибратора 16через элемент И 21 поступает на вычитающий вход счетчика 14, уменьшаяс каждым шагом его содержимое на единицу. При достижении счетчиком 14нулевого состояния сигнал с его выхода поступает на нулевые входы триггера 7 и триггера 11, устанавливаяих в нулевые состояния. Нулевой сигнал на выходе триггера 7 запрещаетпоступление импульсов на выход генератора 6. Процесс интерполяции отрезка прямой окончен. Интерполятор готовк интерполяции другого очередного отрезка прямой.Пусть, например, требуется воспроизвести отрезок прямой (фиг.2), за-данный приращениями,йХ=1, ЛУ 4, Вконце первого цикла преобразованияприращений во временные интервалы всчетчике 14 накапливается четыре импульса (Б), а в счетчик 13 записывается число 2 (ОФ, =Б/2).Во время вто-,рого цикла преобразования из реверсивного счетчика конца вычитаетсяединица; так как блок 12 определениязнака оценочной функции сброшен ОФ; ==ОФО-М=2-1=1), По окончании второгоцикла преобразования из реверсивногосчетчика 14 конца вычитается единицаи выполняется шаг по координате У,так как триггер 10 в нулевом состоянии (ЛХ(йУ), а знак оценочной функции положителен, В дальнейшем по цик.лам преобразования производятся следующие вычисления:тРетий цикл - ОФ 2=ОФ 1-М=1-1=0;У;3-1=2,четвертый цикл - ОФ =ОФ -М=О-13 2Х, У 2-1=1;пятый цикл - ОФ =ОФ 3+(Б-М)=-1+3=2У; 1-1=0,Ввиду того, что начальным значением оценочной функции выбирается величина, равная Б/2, а также применяется выполнение диагональных интерполяционных шагов, происходитсимметрирование погрешности интерполяции, При этом максимальная погрешностьне превышает половины шага дискретизации. Цифровой линейный интерполятор соценочной функцией, содержащий первыйэлемент ИЛИ, генератор импульсов,первый блок совпадения, первый входкоторого соединен с выходом первого регистра приращения, второй регистрприращения, соединенный выходом спервым входом второго блока совпадения, два триггера, счетчик оценочнойфункции, соединенный выходом с пер, вым информационным входом блока определения знака оценочной функции, прямой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами первого и второго элементов Исоответственно,вто рой и третий элементы ИЛИ, подключенные выходами к первым входам соответственно третьего ичетвертого элементов И, выходы которых являются выхо дами интерполятора, а также пятый и 15 шестой элементы И, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше 1 ия точности интерполятора, в неговведены счетЧик импульсов, реверсивный счетчик, третий, четвертый и пя тый триггеры, одновибратор и дешифратор, первый и второй входы которогосоединены соответственно с. единичнымивыходами первого и второго триггеров,первый выход - с вторым входом второ го элемента И, второй и третий выходы - с входами первого элемента ИЛИи с входами пятого триггера, а четвертый выход через одновибратор в ,свходом Сброс" счетчика импульсов, с 30 нулевыми входами первого и второготриггеров, с единичным входом третьего триггера и с первым входом пятого элемента И и с вторым информационным входом блока определения знакаоценочной функции, управляющий входкоторого соединен с входом "Сброс"счетчика оценочной. функции, с вторымвходом пятого элемента И и с единичным выходом третьего триггера, подключенного нулевым входом к выходунулевого состояния реверсивного счетчика и к нулевому входу четвертоготриггера и нулевым выходом - к первому входу шестого элемента И, выходкоторого связан с суммирующим входомреверсивного счетчика, а второй входс третьим входом второго и с вторымвходом первого элементов И, со счетным входом счетчика импульсов и свыходом генератора импульсов, подсоединенного запускающим входом к единичному выходу четвертого триггера, единичный вход которого соединен с входом "Пуск" интерполятора и суправляющими входами первого и второго регистровприращения, третий входпервого элемента И подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а выход - ксуммирующему входу счетчика оценочной функции, вычитающий вход которо-.го соединен с выходом второго элемента И, вход записи - с выходом соответствующих разрядов реверсивногосчетчика, а выход - с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, подключенных вторыми входами к еди10 991375 Заказ 131/62 Подписно ВНИИПИТираж 9ничному и нулевому выходам пятоготриггера соответственно, единичныевходы первого и второго триггеровсоединены с выходами соответственнопервого и второго блоков совпадения,связанных вторыми входами с информационным выходом счетчика импульсов,а выход пятого элемента И соединенс вторыми входами третьего и четвертого элементов И и свычитающим вхо;дом реверсивного счетчика. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 551 б 11, кл, 6 05 В 19/18, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР В 542972, кл. 6 05 В 19/18, 1975.