Устройство для восстановления непрерывных функций по дискретным отсчетам

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН С 06 С 7/30 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМРИ ГННТ СССР 3 ЖО 83 ЯЯ Н 13 Г с", .".ц 1.11 Б 1 Б"ВОССТАНОВЛЕНИЯПО ДИСКРЕТНЫР ОТчисла литеза счет умен кодоуправля вная смена а выполняется я текущего и 8 табл. пени тановления спользуемы ей, Операт тановления горитма в а счет вв тервала в ода смеще мени.(54) УСТРОЙСТВО НЕПРЕРЫВНЫХ ФУН СЧЕТА 11(57) Изобретенитике и вычислитизобретения - прасширение облаоперативного изстановления, Ус относится к автомальной технике. Цель вьппение точности и ти применения за счет енения алгоритма восройство для восста- у,.,ЯО 149582 новления непрерывных функций по дискретным отсчетам содержит коммутатор1, блок синхронизации 2, генератортактовых импульсов 3, два сумматора4 и 7, две группы по и блоков памяти5 и 6 (где п - количество узловыхзначений ординат, по которым производится интерполяция) и кодоуправляемый делитель напряжения 8, Восстановление функции выполняется на основеформирования сумь произведений ординат на соответствующие весовые коэффициен ты. При этом операции пер емножения реализуются табличным методомчто позволяет повысить точность вос3 25 41 буемое количество участков восстановления тп; Т/т =-= ВТ, тогда текущее значение 1 может изменяться с шагом Д, а величина с будет равна произведению ДТ на 11, где 4 - номер участка восстановления на интервале интерполяции и,50 где 55Обозначим Т = 1;+1-; - периодследования ординат узловых значенийвосстанавливаемой функции. Исходя иззаданной точности, разобъем Т на тре 4958Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для преобразования дискретных отсче 5 тов сигнала в непрерывный сигнал,Целью изобретения является повышеие точности и расширение области рименения за счет оперативного изме" нения алгоритма восстановления, ОНа фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие принцип работы устройства; на фиг.З - первый сумматор, возмож,ный вариант выполнения. 15Устройство содержит коммутатор 1, блок 2 синхронизации; генератор 3 тактовых импульсов, первый сумматор 4, первую группу иэ и блоков 5 памяти, вторую группу из и блоков б памяти, второй сумматор 7, кодоуправляемый делитель 8 напряжения, позициями 9-12 обозначены соответственно ши" на входа опорного напряжения, шина ввода узловых значений ординат, шина 25 ввода кода изменения алгоритма восстановления и выходная шина устройства.Первый сумматор (фиг.З) выполнен на группе комбинационных сумматоров 30 8 юРабота устройства основана на использовании табличного способа умножения узловых значений ординат функции на коэффициенты интерполяции при,35 сжатии таблиц данных.Сущность табличного способа можно рассмотреть на примере реализации алгоритма линейной интерполяции. Так, если на каждом текущем интервале вос становления 1, 1;+1исходная функция интерполируется полиномом первой степени, проходящим через узловые значения ординат у(т;), у(1;,1)эна" чения весовых коэффициентов интерполирующего ряда1У;(Е) =а;(") У 1 1)а (а) у:) + а,(") УИ;1.,) (1) будут определяться выражениями 0,1,2 тп, т,е сД 1 1. (2) Коды узловых значений ординат выражения (1) представим в виде суммы У(1) = У И 1) + У(;);у ( 1 д 1 ) ус1+1) + уф(";+ ) э (3)/где у (;),у С;+) - старшие частикодов узловыхзначений ординат, выраженныеЬ старшими разрядами;У(" )У,И +) - младшие частиузловых значений ординат,выраженные соответственно 11 младшими разрядамя еС учетом этого преобразуем выражение ,1) ч Г) ач( ) + Р ( )ч(3 ) Каждому слагаемому выражеш 1 я (4) можно записать таблицу произведений (наборы произведений) размерностью ш ,2 ) или и (2 ф), Значение произвеЬдения считывается из этой таблицы по адресу, определяемому кодом старших (младших ) разрядов ординат узловых значений функции и кодом текущего участка восстановления 7. Соответственно таблицы наборов произведений можно составить и для реализации других алгоритмов восстановления функций.Рассмотрим воэможность использования табличного метода для реализация алгоритма линейной экстраполяции. В этом случае на каждом текущем интервале восстановления С,;, С.;1 исходная функция экстраполируется полиномом первой степени, проходящим через узловые значения ординат у(Г 1 1), у(,;)Значения весовых коэффициентов экстраполирувщего рядау,: 2 а .( )т(= а ( Г )у(, ) + а у (5) 5 будут определяться выражениями а о( )=7 а (1) 1 + СчС учетом (3) выражение (5) преобразуется к виду 10У(") = ар 1)ус(1.ф ) + ао 4)ку,( 1.д + а )у,(;) + а ( 8 )Наборы произведений вида15ао( "4)ус( з-ч) э ао "д 1 () эа 17)у,(;); а .,:)у(,)в табличной форме также записываются н те же блоки памяти, где записаны 20 наборы произведений для алгоритма линейной интерполяции, но со сдвигом адреса (величины 1) по столбцам на величину Р. При этом оперативная смена алгоритма восстановления осуще ствляется изменением начального адреса на величину Р .Аналогичным образом могут быть получены табличные значения произведений и для случая использования интер-,30 полирующих или экстраполирующих рядов более высоких степеней,Рассмотрим принцип дейстния устройства для восстановления непрерывных функций по дискретным отсчетам на 3 примере формирования функций отсчетов.Пусть восстановление функции происходит по двум отсчетам, т.е. и = = 2. Разрядность кода величины А = 40 = Р + Г, - три двоичных разряда. Такую же разрядность имеет код смещения Р, который принимает значения 000 или 100, чем определяется смещение для выбора алгоритма восстановления. Код текущего интервала восстановления принимает значения 000, 001, 010 О 11.Для удобства рассмотрения будем считать, что значения произведений записаны в десятичной форме, а кодыординат узловых значений поступают двоично-десятичным кодом.Пусть, например, амплитуда входных ординат (отсчетов) равна 1,5 условным единицам или в двончно-десятичном коде 0001, 0101, 006 - - разрядная старшая, а 0101 -Ж-разрядная младшая чати. Занесем в отдельные таблицы- 4 наборы произведений, участвующих в формировании функций отсчетов для линейной интерполяции, а и таблицы 5 8 - для линейной экстраполяции.На фиг.2 приняты обозначения; а амплитуды входных отсчетов; б - управляющие импульсы на первом выходе блока синхронизации; н, г, д - значе-,ония разрядных выходов г , 8 ,сумматора 7; е - функция отсчетов для линейной интерполяции; ж - функция отсчетов для линейной экстраполяции.В исходном состоянии н момент времени ;, на информационный вход коммутаторапоступает код отсчета,равный 0", и на его выходах (первом и втором ) формируются коды 2-х отсчетов ординат, равных нулю. Эти коды поступают на вторые группы адресных входов блоков памяти первой и второй групп соэтнет"твенно. С помощью этих кодовосуществляется адресация и соответственно выбор в блоках памяти строк, где записаны значения произведений, равные нулю. С помощью кода величина А (при смещении 1,равном 000) на ныходе второго сумматора 7 по первым группам адресных входов всех блоков памяти осуществляется адресный выбор соответствующих столбцов (первые строки таблиц). До момента ; из бло - кон памяти обеих групп считываются нулевые значения произведений, по - этому выходы сумматора 4 и кодоупранляемого делителя 8 обнулены. В момент времени ; на вход устройства поступает цифровой код одиночного отсчета амплитудой 1,5 условных единиц, С помощью импульса управления, поступающего на вход коммутатора, цифровой код одиночного отсчета поступает на на выход 2, а на выходе 1 продолжает формироваться код, равный 0. Коды ,-разрядной старшей части ( усл .ед.) и 11-разрядной младшей части(0,5 усл .ед.с второго выхода коммутатора поступают на вторые группы адресных входов вторых блоков памяти первой и второй групп соответственно. Иэ этих блоков памяти начинают считываться ( при изменении А ) наборы произведений в соответствии с таблицами 3 и 4. А иэ первых блоков памяти первой и второй групп н эти моменты счи-, тываются нулевые значения произведений. Считанные значения суммируются в блоке 7. На выходе кодоупранляемогоделителя Формируется ступенчато-линейный возрастающий сигнал (Фиг,2 е) . В момент времени С;, под действием управляющего импульса, поступающего на управляющий вход коммутатора, на первой входной шине коммутатора появится код одиночного отсчета амплитудой 1,5 усл .ед., а на второй выходной шине - код, равный нулю. Поэтому на интервале времени от С дон 1+у с первых блоков памяти первой и второй групп считываются наборы проиэве дений (при измейении кода А ) в соот ветствии с таблицами 1 и 2, Из вторых 15 , блоков памяти первой и второй группвв эти моменты времени будут считы",ваться нулевые значения произведенийНа выходе кодоуправляемаго делителя , Формируется ступенчато-линейный , 20уменьшающийся сигнал (Фиг.2 е). В момент 1 на выходах коммутатора всекоды равны нулю, поэтому из блоковпамяти будут считываться только нуле вые значения . Следовательно, схема 25возвратилась в исходное состояние,Таким образом, на выходе 12 устройства Формируется переходная Функ ция,имеющая вид равнобедренного треугольника, стороны которого образова-З 0ны методом ступенчатой аппроксимации отрезков прямых. Длительность этого треугольника по основанию равна 2 Т,где Т - период поступления узловыхзначений ординат. Высота треугольника пропорциональна значению входного кода устройства. Следовательно, при периодическом поступлении на вход кодов дискретных отсчетов на выходах 12 устройства сигналы восстанавливаются методом ступенчато-линейной интерполяции.Переход от алгоритма восстановления методом ступенчато-линейной интерполяции к другому, например, алго ритму ступенчато-линейной экстраполя-, ции осуществляется путем смещения начального адреса считываемых ячеек с помощью кода, подаваемого на сумматор 7. В этом случае из блоков памя 50 ти будут считываться наборы произведений, соответствующие алгоритму ступенчато-линейной экстраполяции.В момент ; схема находится в исходном состоянии, т,е. на инФормационных выходах коммутатора коды одиночных отсчетов равны нулю, и в блоках памяти обеих групп выбираются нулевые значения наборов произведений. Смена алгоритма осуществляется подачей с шины 11 на сумматор 7 кода смещения, равного 100. В этом Случае ссумматора 7 на первые входы всех блоков памяти поступают коды, которыепринимают следующие значения:.100,101, 110, 111,С момента й, прихода одиночногоотсчета амплитудой 1,5 усл .ед. дос вторых блоков .памяти обеихгрупп начинают считываться значениянаборов произведений в соответствиис таблицами 7 и 8 соответственно, ас первых блоков памяти обеих группсчитываются нулевые значения произведений согласно таблицам 5.и 6. На выходе 12 устройства в этот интервалвременч образуется ступенчато-линейный возрастающий сигнал (Фиг.2 ж). Наиитервале 11+, 11+ 1 с первых блоков памяти обеих групп считываютсязначения наборов произведений в соответствии с таблицами 5 и 6 соответственно, а с вторых блоков памяти обеихгрупп считываются нулевые значениякодов в соответствии с таблицами 7и 8.На выходе кодоуправляемого делителя 8 Формируется ступенчато-линейныйсигнал (Фиг.2 ж) . В момент С 1 на выходах все коды равны нулю, поэтомуиз блоков памяти будут считыватьсятолько нулевые значения, Следовательно, схема возвратилась в исходноесостояние.Таким образом, предлагаемое устройство может осуществлять восстановление сигналов методом ступенчатолинейной интерполяции или ступенчатолинейной экстраполяции.Формула изобретенияУстройство для восстановления непрерывных Функций по дискретным отсчетам, содержащее коммутатор, инФормационный вход которого подключен к шине ввода узловых Значений ординат устройства, а управляющий вход - .к первому выходу признака окончания те-. кущего интервала блока синхронизации, соединенного входом с выходом генератора тактовых импульсов, первую группу из и блоков памяти, где п - количество узловых значений ординат, по которым производится восстановление, первый сумматор и кодоуправляемый делитель напряжения, о т л и ч а ю -0000 010 Таблица 3 Значение произведений а,(") у (;,т)Ю 1 1 А000 А = 001 А 010 А = 111 0 0 00,75 00,5 0000 0001 00,25 Т аб лица 4 Значение произведений а,",Г) у;+,)1 А000 А фф 001 А = 010 А = 111 0000 0101 0 0 00,125 00,25 00,375 9 4958 щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности и расширения области применейия за счет оперативного изменения алгоритма восстановления, в устройство введены вторая группа из5 и блоков памяти и второй сумматор, подключенный первым входом к выходу кода текущего интервала времени блока синхронизации, вторым входом к шине ввода кода изменения алгоритма восстановления устройства, а выходом - к первым группам адресных входов блоков памяти первой и второй групп, выходы которых соединены с входами пер вого сумматора, подключенного выходом 25 ок управляющему входу кодоуправляемого ; делителя напряжения, соединенного сигнальным входом с шиной ввода опорного напряжения, входом разрешения записи - с вторым выходом признака окончания текущего интервала времени блока синхронизации, а выходом - с выходом устройства, причем каждый 1-й -Ц1,о) блок памяти первой группы подключен второй группой адресных входов к группе старших разрядов 1-й выходной шины коммутатора, выходы младших разрядов которой соединены с второй группой адресных входов -го блока памяти второй группы.1Таблица 1495825 Составитель С.Казиноведактор АЛ 1 ацдор Техред Л,Олийнык Корректор А. Козориз Подпис но ГКНТ СССР изводственно-издательский комбинат "Патент" г. Ужгород, ул. Гагари 42 б 9/48Государс Тираж бб 8нного комитета по и 3035, Москва, Ж,обретениям и открытиямРаушская наб., д. 4/5