Генератор элементарных функций

Союз Советских Социалистических Республик. Кл.06 Р 1/02 асударственный комитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий(54) ГЕНЕРАТОР ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ФУНКЦИИ Изобретение относится к устройствам автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для выработки прог раммы движения исполнительного органа по заданной траектории, например, в чертежно- графических автоматах или металлорежуших станках,Известно устройство 11 которое содержит схему управления, три сумматора, схе- мы И схему анализа содержимого суммато- О ров. Недостатком этого устройства являет ся то, что оно не удовлетворяет возросшим требованиям точности воспроизведения функциональных зависимостей и не обеспечивает воспроизведение тригонометрических функций. т 5Известно также наиболее близкое по тех нической сущности к изобретению устройст во 1 21 содержащее первый и второй счетчики, каждый разряд которого соединен с первыми входами первой и второй группы эле- рО ментов И соответственно, выходы первой и второй групп элементов И соединены соотг. ветственно с первыми и вторыми входами первого сумматора, прямой выход знакового разряда, которого соединен с первым входом первого элемента И, соединенного выходом с младшим разрядом первого счетчика, второй вход первого элемента И соединес первым управляющим выходом блока управления, первый тактирующий выход которогосоединен с первыми входами второго 1 . итретьего элементов И, выход каждого изкоторых соединен со вторыми входами первой и второй групп элементов И, первая и вторая группы входных шин генератора соединены с кодовыми входами первого и второго, счетчиков.Это устройство не обеспечивает воспроизведение тригонометрических, гиперболических, логарифмических и обратных им функциональ ных зависимостей и имеет неудовлетворитель ную точность воспроизведения.Цель изобретения в расширении функциональных возможностей устройства;Это достигается тем что в устройстве выходы разрядов первого и второго счетчиков соединены соответственно с первыми входами третьей и четвертой группьг элемег+- тов И, выходы каждой из которых соответственно соединены с первыми и вторыми входами второго сумматора, знаковый разряд второгосумматора соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен спервым входом пятой группы элементов Ии является первым выходом генератора, выходы пятой группы элементов И соединеныс третьими входами второго сумматора, первый тактирующий выход блока управлениясоединен с первым входом пятого элементаИ и с третьим входом первого элемента И,третий тактирующий выход блока управлениясоединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И и вторым входом четветоГо элемента И, выходы шестого и седьмого элементов И соединены со вторыми входа ми третьей н четвертой группы элементовИ .соответственно и являются вторым и тречьим выходами генератора, обратный выходзнакового разряда первого сумматора соединен со вторыми входами третьего, пятого 20и шестого элементов И, вторые входы второго н седьмого элементов И соединены спрямым выходом знакового разряда первогосумматора, второй вход второго счетчикасоединен со вторым управляющим выходом 25блока управления, третий вход пятого элемента И - с тертьим управляющим выходомблока управления, четвертый вход второгосумматора - с четвертым управляющим выходом блока управления, при этом третьи зовходы первого сумматора и вторые входыпятой группы элементов И соединены стретьей и четвертой группой входньк шинс оответстве н но,На фиг, 1 изображена функциональнаясхема устройства, на фиг. 2, 3 - апроксимация воспроизводимых функций, На схеме1, 2 - сумматоры, 3, 4 - счетчики, 5-9 группы элементов И, 10-16 - элементы И,17-20: вхбдные шины устройства, 21-26 4 Овыходные шины устройства, 27-29 - шиныустройства, 30 - блок управления, У 1 - У 4и Т 1-ТЗ -управляющие и тактирующие выходы блока управления соответственно.Процесс воспроизведения функциональных 45зависимостей устройством основан на методе оценочной функции. Устройство формируетна выходных шинах импульсы, последовательность и количество которых представляетсобой определенную функциональную зависимость.Процесс формирования выходных импульсов, описывается выражениями:где Х;-Ку; =Г; -0,51( (4)- радиус окружности;- номер вычисления при шагепо координате Х;- номер вычисления при шаге покоординате У;н"1 - оценочные функции;с - действи тельная полуось гиперболы,Р -фокальный параметр параболы;К -коэффициент наклона прямой линии;Знаки оценочных функций, вычисленныхсогласно выражениям (1), (2), (3), (4) служат для осуществления элементарных шагов + Ь Х, + Ь У (либо - Ь Х, - Ь У) приобработке окружностей, гипербол, парабол ипрямых линий соответственно.В выражениях 1-4 после выполнения шага + Ь, У значение ) увеличивается на единицу, а после выполнения шага + Ь Х значение 1 увеличивается на единицу. Справедливы следующие правила:а) для окружности (гиперболы):если Г;-О,ио-ЬХ,(+Ь Х)если Р,О,то -Ьу, (+Ьу),б( для парабол и прямых:если, ГО, пчо.+ Ьхесли ,сО що ф дув) для ь(н х (317 х):если Рс 0,1 ччо+ Ьу13если яО, то+ д хг) дпя соь Х:если Р 1 О,био -Ьуесли СЪО, Мо + д хд) для С)тХ;.если РО, что Ф дуесли ЯО, гио+ ЬХКгде 6 к . - значение знакового разряда сумматора 2,е) длЯ 2 ИЕ=1 Е):Е, О,еа+ЬуЕО нч ( ЬХ)Отсчет аргумента при воспроизведенииу=1 иЕи у=Е выполняется как при изменении величины 1 , так и при изменении величиныРаботает устройство следующим образом,Приведен пример воспроизведения окружности радиуса К = 10 и одновременнофункцчональных зависимостей у ь 1 н х и у:соЬ х.Перед началом воспроизведения кривых задает-.ся режим работы устройства согласно таблице 1.Работа устройства выполняется по циклам, каждый цикл состоит из трех тактов.Последовательсность выполнении операцийотображена в таблице 2, где в столбце 1приведен номер цикла (знаком м отмеченподготовительный цикл, в котором выполняетВ четвертом цикле по такту Т 1 к содержимому счетчика 3 прибавится единица, после чего в нем образуется число - 9 (табл. 2). Это число по такту Т 2 прибавится к содержимому сумматора 1, в результатЬ чего знак сумматора 1 изменится. Но такту ТЗ к содержимому сумматора 2 число не прибавляется, так как знак сумматора 2 в это время отрицательный и на шине 29 установлен отрицательный уровень потенциала, который блокирует прохождение числа через группу элементов И 9 на вход сумматора, . В это время половина значения содержимого счетчика 3 прибавится к содержимому сумматора 2, после чего в нем образуется число + 1 (таблица 2), Импульсы по шинам 21 и 26 поступят на испол- нительный орган, который выполнит элементарный шаг яз точки Е в точку Ж (фнг, 2 и 3). ся ввод исходных данных в устройство по шинам 17, 19, 20) в столбце 2 - операции и содержимое счетчика 3, в столбце 3- операции и содержимое .счетчика 4, в столбце 4 - значение сумматора 1 предыдущего цикла, в столбце 5 - результат операций в сумматоре 1 настоящего цикла, в столбце 6 - приращение сумматора 2, поступающее через группу элементов И 9, в столбце 7- приращения сумматора 2, поступающие через 1 с группы схем И 7 и 8, в столбце 8 - значени сумматора 2 предыдущего цикла, в столбце 9 - результат операций в сумматоре 2 настоящего цикла, в столбцах 10, 11, 12 указаны сигналы, формируемые на выходных ши. 5 нах устройства в унитарном коде в виде положительных импульсов напряжения.По такту Т 2 подготовительного цикла начальное значение координаты У по шине 19 вводится в счетчик 4, начальное значение 20 независимой переменной по шине 17 в счетчик 3, значение - 0,58 по шине 18 - в сумматор 1, сумматор 1 устанавливается в нулевое состояние, при этом уровень сигнала на выходе знакового разряда сумматора 2 2 положительный. В таблице 2 в строке со знаком 1 указано, какие исходные данные вводятся в узлы устройства в этом цикле.При воспроизведении функциональных зависимостей на исполнительный орган пос тупают сигнапы по выходным шинам согпасно табп. 1. Выработка импульсов на выходных шинах 21, 26 и 23 осуществпяется по такту ТЗ каждого цикла в зависимости от значения знаковых разрядов сумматоров 1 и 2.После ввода исходных данных значение знакового разряда сумматора 1 отрицатель ное, а сумматора 2 - положительное, На шинах 29 й 28 установлены положительные уровни, которые по такту ТЗ поступают че 40 рез элементы И 14 и 16 на выходные шины 21 и 26 (табл, 2 цикл 4 ), Это соответствует выполнению исполнительным органом элементарного шага ( из точки А в45 точку В фиг. 2 и 3) или по координате У при воспроизведении окружности, или по координатеХ и У одновременно при воспроизведении функции у=ьЬили по координате Х при воспроизведении функции у = соя х (см. табл. 1).50В первом цикле ( табл, 2) по такту Т 1 к содержимому счетчика 4 прибавляеться единица, так как к этому времени знак сумматора 1 отрицательный и на шине 2855 установлен положительный уровень напряжения. По такту Т 2 содержимое счетчика 4 вводится в сумматор 1 после чего в сумматоре 1 образуется число - 4. По такту Т 3 к содержимому сумматора 2 прибавит60 ся число",.5, поступающее через группу схем совпадения 9 по шине 20, и половина значения содержимого счетчика, 3, после чегов сумматоре 2 образуется число О, а взнаковом разряде сумматора 1 подтвердится положительный уровень на шине 28. Врезультате выполнения операций в первомцикле знак сумматора 1 останется отрицательным, а знак сумматора 2 останетсяположительным, и по такту ТЗ на выходных шинах 21 и 26 формируются импульсы.Это соответствует выполнению исполнительным органам элементарного шага из точкиВ в точку С (фиг. 2 н 3.),Во втором цикле процесс воспроизведения функциональных зависимостей выполняется так же как и в первом, Импульсы формируются на выходных шинах согласно табл. 1.Исполнительный орган выполняет элементарный шаг из точки С в точку Д (фиг, 2 и 3),В третьем цикле знак сумматора 1 по тактуТ 2 станет положительным (табл. 2) и на шине 27 по такту ТЗ установится положительный уровень напряжения, а на 28 -отрицательный. В третьем такте этого цикла к содержимому сумматора 2 прибавится половина значения содержимого счетчика 4, послечего в сумматоре 2 образуется число - 3,5,а на шине 29 установится отрицательныйуровень напряжения. Импульс формируетсытолько на выходной шине 23, Это соответствует выполнению исполнительным органомэлементарного шага из точки Д в точку Е(фиг. 2 и 3), В соответствии с табл. 1 привоспроизведении окружности и функцииьи х исполнительный орган по координатеХ останется на месте, так как на него не поступят импульсы, при воспроизведении функции : сои Х - выполнит элементарный шаг по координате У.+ У И дальнейшем процесс воспроизведенияпродолжается аналогичным образом в соответствии с таблицей 2 и фиг. 2 и 3.Значения=ьщ х и у-совх в параллельномходепоступают на выход генератора по шинам 22и 24,Воспроизведение других функциональныхзависимостей осуществляется согласно табл,и табл. 2 с учетом заданного режима работы причем в случае воспроизведения гипер- Оболических функций из содержимого счетчика 3 вычитается единица поступающая с вы,хода эпемента И 10, а из содержимого сумматора 2 вычитается половина содержимого счетчика 4, значение действительной полуоси при этом записывается в реверсивныйсчетчик 3 с отрицательным знаком, Привоспроизведении парабол содержимое одногоиз счетчиков 4 или 3 не меняется, а привоспроизведении отрезков прямых содержимое обоих счетчиков остается постоянным.В счетчики 4 и 3 в начале процесса вослроизведения вводятся коэффициенты уравненийпарабол или прямых,Вариантом использования предлагаемогоустройства является следующий: ЭВМ -генератор элементарных функций - ленточныйноситель информации - исполнительный орган.ЭВМ выдает исходные данные для генератора, которые представляют собой начальныеданные отрезка прямой или кривой. Совокупность аппроксимирующих отрезков иликривых, отрабатываемых исполнительным органом, представляет собой чертеж (карту,контур детали).Предлагаемое устройство обеспечиваетуменьшение количества апроксиимированныхотрезков сложного чертежа, что приводитк уменьшению объема памяти ЭВМ в 10100 раз, позволяет значительно упроститьпрограмму воспроизведения чертежа, уменьшает количество прерываний ЭВМ, упрощаеттребования к скорости работы канала связи:ЭВМ - и нтерполятор.Таблица 1/Генератор элементарных функций, содер жащий первый и второй счетчики, каждый разряд которых соединен с первыми входами первой и второй группы элементов И соотг ветственно, выходы первой и второй группы элементов И соединены соответственно с перО выми и вторыми входами первого сумматора, прямой выход знакового разряда которого соединен с первым входом первого элемента И, соединенного выходом с младшим разрядом первого счетчика, второй вход 45 первого элемента И соединен с первым управ ляюшим выходом блока управления, второй тактирующий выход, которого соединен с пер. выми входами второго и третьего элементов.И выход каждого из которых соединен с 0 со вторыми входами первой и второй группы элементов И, а первая и вторая группы входных шин генератора соединены с кодовыми входами первого и второго счетчиков, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью ф расширения функциональных возможностей, в нем выходы разрядов первого и второго счетчиков соединены соответственно с первыми входами третьей и четвертой группыэлементов И, выходы каждой из которых бф соответственно соединены с первыми и втв.рыми входами второго сумматора, знаковый разряд второго сумматора соединенс первым входом четвертого элемента ,выход которого соединен с первым входомпятой группы элементов И и является первым выходом генератора, выходы пятойгруппы элементов И соединены с третьимивходами второго сумматора, первый тактирующий выход блока управления соединенс первым входом пятого элемента И и стретьим входом. первого элемента И, тр,тий тактирующий выход блоха управлениясоединен с первыми входами шестого и седь"мого элементов И и вторым входом четвертого элемента И, выходы шестого и седьмого элементов И соединены со вторымивходами третьей и четвертой групп элементов И соответственно и являются вторыми третьим выходами генератора, обратныйвыход знакового разряда первого сумматора соединен со вторыми входами третьего,пятого и шестого элементов И, вторые входы второго и седьмого элементов И соединены с первым выходом знакового разрядапервого сумматора, второй вход второгосчетчика соединен со вторым управляющимвыходом блока управления, третий вход пе596934 27 Составитель И. Грибковедактор Трусов Техред Н, АндрейчукК ар А Власенко Тираж 826 Государственного по делам изобретен/5 ущская н 113 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 11того элемента И - с третьим управляющим выходом блока управления, четвертый вход второго сумматора - с четвертым управляющим выходом блока управления, при этом третьи входы первого сумматора и вторые входы пятой группы элементов И соединены с третьей и четвертой группой входных шин с оответстве нно. 12 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1. Патент США3763363,М,Кл.06 Р 15/46, 52, Автоматизация программирования икодирование процессов обработки в машино. строении, М. Наука, 1969, с, 115,