Линейный интерполятор

) Авторы изобрете ва вский Н. Попова и В. Г. Колос(71) Заявител Ленинградский политехнический институт им, М. И ина 84) ЛИНЕЙНЫЙ ИНТЕРПОЛЯТ к автоматиике и предиаэв системах г ими процессачастностиятор ч, б ы шагу вей коорцено ак о то вы л ша сималь- длагаеслучае ции, выный шаг т переэтимего шавп адеИзобретение относитске и вычислительной техначено для использованияуправления технологическми в функции времени, втермическими печами. Известен линейный интерпос оценочной функцией, принципкоторого слудующий; каждомунаправлении любой иэ двух осдинат предшествует вычислениной функции. Если при этом эночной функции не меняется,батывается управляющий сигнапо той же оси координат с маной ценой дискретности, в премом устройстве - удвоенной.изменения знака оценочной функрабатывается укороченный, дрв том направлении н происходюпочение триггера, а вместе сизменение направления следующга, Процесс продолжается до с ния текущих и конечных координат от, резка интерполяции. После че о от бло ка программы поступают данные об очередном участке интерполяции,Недостатками известного интерполя 3тора являются сложность схемы и недостаточно высокое быстродействие, связанное с тем, что зычисление оценочной функции производится после, каждогошага но одной иэ координат, а также0из-эа необходимости контроля концакадров по двум координатам,Наиболее.ближим к изобретению техническим решением является линейный ин,терцолятор, содержащий сумматор, к первому входу которого подключены выходы параллельных цепей, каждая из которых состоит из включенных последовательно первого элемента И, регистраи второго элемента И, причем первыевходы всех первых элементов И подключены к входу устройства и первомувыходу сумматора, второй выход которого и выход генератора тактовых им888073 35 пульсов соединены с входами третьегоэлемента И, а другие входы первых ивторых элементов И и вторые входысумматора подключены к первому выходу блока управления, соединенного5первым входом с вторыми выходамисумматора. Наличие в схеме интерполятора блока анализа разности координатных приращений, вход которого подключен к выходу сумматора, а выходы -к входам регистров (координатных приращений), позволяет ускорить процессинтерполяции, всегда сопровождая элементарное перемещение вдоль проекцииперемещением вдоль большей проекции,совместив и операции по расчету оценочной функции, При этом определениезначения оценочной функции зависит оттого, какое координатное приращениеявляется наибольшим (т, е, от знакаразности координатных приращений) 2.Однако полная схема такого линейного интерполяторв довольно сложна, афункциональные воэможности и быстродействие недостаточны.Белью изобретения является упрощение устройства,Поставленная цель достигается тем.что в известный линейный интерполятор,содержащий сумматор, к первому входукоторсго подвлючены выходы параллельных цепей, каждая из которых состоитиэ включенных последовательно первогоэлемента И, регистра и второго элемента И, причем первые входы всех первыхэлементов И подключены к входу устройства и первому выходу сумматора,второй выход которого и выход генератора тактовых импульсов соединены свходами третьего элемента И, а другиевходы первых и вторых элементов И ивторые входы сумматора подключены кпервому выходу блока управления, соединенного первым входом с вторым выходом сумматора, введены триггер и четвертые элементы И, входы которых подключены к выходу третьего элемента И,и через триггер - к входам соответствующего регистра, а выходы - к вторым входам блока управления, второй выход которого соединен с третьим входом сумматора, блок управления содержит вклю.ченные последовательно первый регистр,дешифратор, первый элемент памяти ипреобразователь кода, первый и второйвыходы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блокауправления, а третий выход подключенк первому входу преобразователя адре 0 5 20 25 Зо 40 45 50 55 4са, соединенного вторым входом через включенные последовательно вторые регистр и элемент памяти с выхода дешифрвторв, в остальные входами - с входами блока управления, первый вход которого и выход преобразователя адреса соединены с входами первого регистра,На фиг, 1 изображена функциональнаясхема устройства; нв фиг. 2 - схема управления.Устройство содержит сумматор (комбинационный) 1, регистр 2 для храненияоценочной функции Й, регистр 3 разности координатных приращений 3, регистр 4координатного приращения по осирегистр 5 для хранения конца кадра покоординате, регистр 6 текущего значения, преобразователь код-анвлог 7,фиксатор 8, триггер ( знака координатного приращения ) 9, генератор 10тактовых импульсов, элементы И (схемы совпадения) 11-24, блок 25 управления с первыми выходом и входом 26и 27 и вторым выходом и входом 28,29 и 30, информационный вход 31,блок 25 содержит первый регистр (адреса микрокоманды) 32, дешифратор(адресв микрокомвнды) 33, первый элемент памяти (память микроопервций) 34,второй элемент памяти (пвмять переходов) 35, преобразователь кода (микрокоманды) 36, второй регистр (перехода)37, преобразователь адреса (блок модификации адреса перехода) 38, связи 3946.Интерполятор работает следующим образом,Пусть задан отрезок прямой, проекциикоторого на оси координат составляют,например, Ь Х = 5 ЖЬ= 8, Превышениекоординатного приращения по оси Х является характерным для рвссмвтирввемого интерполяторв Ь 11 Г/ЬХ/, т, е,с(0"С,ЯМ/й) с. = 45, благодаря соответствующему выбору дискретпо обеим координатам:.дискрета Хдискретв сЕГ с./где за СД. принимается угол наклонасамогокрутого из всех кадров, а дискрета (, - меньше или равна допустимойпогрешности по (. Указанный способвыбора дискреты по 6 обеспечивает отсутствие приращения, большего заданнойдискреты по Х . Если принять ту и другую дискрету за единичное приращение,то (. с 45 ьИтак, через вход 31, элементы И20-24 заполняются исходной информв888073 3 1 Е 13 25 30 40 цией регистры 2-6, Регистр 2 при этом находится в нулевом состоянии, а в регистры 3-6 заносятся соответственно разность координатных приращений Ь 1 - ЬХ координатное приращение Ь Х, координатное приращение Д 6, начальное значение Х . Содержимое регистров 2, 5, 6 в процессе работы меняется в определенной последовательности посредством комбинационного сумматора 1, вход и выход которого через управляемые элементы И 15, 18, 19 и 20, 24 свя- заны соответственно с входами и выходами этих регистров. При этом соблюдается следующая последовательность: прежде всего производится анализ знака оценочной функции, хранящейся предварительно в регистре 2 и переписанной в сумматор 1 через элемент И 15, Так как в рассматриваемом интерполяторе всегда /ЦффЦ: 45 ф), то порядок выполнения операций и дальнейшее вычисление оценочной функции происходит в соответствии с формулами при У 1 ) 0 приращение по 4; иЧ,=Ч -ьхупри М (О приращение по 1 и Х и1 сЧ.,:У"+ Ц у,Таким образом, в зависимости отзнака одиночной функции вырабатываются упрюляюшие сигналы, которые поступают с выхода 26 блока 25 на соответствуюшие управляющие входы элементов И 15-24, в результате содержимое регистров 6 увеличивается (уменьшается, если Ь)(сО) на 1 при 9 ( 0 а содержимое регистра 5 уменьшается на 1 каждый раэ, независимо от знака оценочной функции, т. е. перемещение по меньшей проекции - Х всегда сопровождается перемещением по большей 6, Все вычисления, как указывалось выше, производятся в сумматоре, управляемом через входы сложения, вычитания (+,-) и записи единицы в сумматоре соответственно с выходов 26 и 28 блока 25 вновь записываются в соответствующие регистры. Вслед за изменением координат снова вычисляется оценочная функция в сумматоре 1 сложением содержимого регистра 2 с содержимым регистра 3 или вычитанием из содержимого регистра 2 содержимого регистра 4, вЫ зависимости от того, какие. произошли координатные изменения. Новое значение оценочной функции вновь записывается в регистр 2, а знак ее поступает через ь; вход 27 в блок 25 для выработки соответствующих управляющих сигналов, ицикл повторяется, Текущее значениекоординаты Х преобразуется блоком 7в аналог и отражается на фиксаторе 8,Контроль конца интерполяции всегдаопределяется всегда по координате Ь ,для этого содержимое регистра 5 посУле каждого анализа знака оценочнойфункции уменьшается на 1. При последнем вычитании 1, когда знак в сумматоре 1 меняется на отрицательный, свыхода знакового разряда в элемент И13 поступает 1, в результате чего навыходе блока 13 вырабатывается сигнал конца интерполяции на данном участке (квдре), после чего через вход 31в регистры поступают данные о новом кадIре. Элементы И 14, 11, 12, а такжетриггер 9 знака ДИ 9 служат для выработки в случае отрицательной оценочной функции (в знаковом разряде сумматора 1) + 1 или -1 в зависимостиот того, возрастающая или убывающаяпрямая аппроксимируется в данном кад 4 ре ( ЬХО или Ь)( 0). Полученные сигнылы подаются через входы 27 в блокуправления соответствующего изменения текущего значения координаты )(,выбираемого из регистра 6. При этомблок 25 функционирует слудующим образом,Сигналами по структурному входу 27 в регистр 32 записывается начальный адрес соответствующей микропрс граммы. Адрес микрокоманды по связи 29 через дешифратор микрокоманды и далее по связям 40, 41 используется для выбора слова микрокоманды из памяти микро- операций 34 и памяти переходов 35, Код микрокоманды по связи 42 через преобразователь коде микрокоманды 36 определяет набор управляющих сигналов нв выходах 26, 28, На выходе 46 формируется сигнал в случае возможного разветвления микропрограммы (при микрокоманде условного перехода).При наличии сигнала на выходе 46 испольнительный адрес перехода к следующей микрокоманде образуется квк сумма слова по связи 44, поступившего из памяти переходов 35 по связи 43 через регистр переходов 37, и слова по связям 27, 29 30 на входах модификации 38. Адрес следующей микрокоманды по связи 45 поступает на регистр адреса микро- команды 32, и процесс повроряется. Если на выходе 46 сигнал отсутствует, то разветвления нет и исполнительный адрес перехода на выходе 45 равен ад ресу на входе 44 (суммирование не проиэводитсф Наличие в слове модификации адреса перехода сигналов со входов 29, ЭО позволяет организовать требуемое раэветвление алгоритма в зависимости от знака координатйого приращения и знака оценочной функции. На каждом кадре интерполяции частота щагов определяется генератором 10.Экономический эффект - 40 руб.на одно иэделие.формула изобретенияЛинейный интерполятор, содержащий суМматор, к первому входу которого . подключены выходы параллельных цепей, каждая иэ которых состоит иэ включенных последовательно первого элемента И, регистра и второго элемента И, причем первые входы всех первых элементов И подключены к входу устройства и первому выходу сумматора, второй выход которого и выход генератора тактовых импульсов соединены с входами третьего элемента И, а другие входы первых и вторых элементов И и вторые входы сумматора подключены к первому выходу блока управления, соединенного первым входом с вторым выходом сумматора, о т л и ч а ю щ и й 88807 Эс я тем, что, с целью упрощения устройства, он содержит триггер и четвертые элементы И, входы которых подключены к выходу третьего элемента Ии через триггер - к входам соответствующего регистра, а выходы - к вторымвходам блока управлении, втоорй выходкоторого соединен с третьим входомсумматора.о 2. Интерполятор по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок управления содержит включенные последовательно первый регистр дешифратор, первый элемент памяти и преобразователь 1 З кода, первый и второй выходы которого соединены соответсвенно с первым ивторым выходами блока управления, атретий выход подключен к первому входу преобразователя адреса, соединенного вторым входом через включенныепоследовательно вторые регистр и элемент памяти с выходом дешифратора,а остальными входами - с входамиблока урпавления, первый вход котород го и выход преобразователя адреса соединены с входами первого регистра. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР М 545972, кл, С 05 В 19/18, 1976,2. Авторское свидетельство СССРСоставитель С, ХлебниковРедактор Г. Петрова Техред А,Ач Корректор. Г, РешетникЗаказ 10723/12 Тираж 943 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/Л филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4