Генератор элементарных функций

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свил-ву (22) Заявлено16.05,75 (21.) 2134886/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

{43) Опубликовано 05.03.78. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания;15,02.78

I (11 596934 (51) М. Кл.

Су 06 Р 1/02

Гасударственный нвмитет

Совета Министраа СССР па делам изабретений

И QTKPblTHH (53) УДК 681.3 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. П. Федоренко и А, М. 11олишук (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ФУНКЦИЙ

Изобретение относится к устройствам автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для выработки прог раммы движения исполнительного органа по заданной траектории, например, в чертежнографических автоматах или металлорежуших станках, Известно устройство 11) которое содержит схему управления, три сумматора, схе- мы И схему анализа содержимого суммато- щ ров. Недостатком этого устройства являет ся то, что оно не удовлетворяет возросшим требованиям точности воспроизведения функциональных зависимостей и не обеспечивает воспроизведение тригонометрических функций.15

Известно также наиболее близкое по тех» нической сушности к изобретению устройст во 1 2), содержащее первый и второй счетчики, каждый разряд которого соединен с первыми входами первой и второй группы эле- gp ментов И соответственно, выходы первой и второй групп элементов И соединены соот ветственно с первыми и вторыми входами первого сумматора, прямой выход знакового разряда, которого соединен с первым вхо- 5

2 дом первого элемента И, соединенного Bblходом с младшим разрядом первого счетчика, второй вход первого элемента И соединен с первым управляюшим выходом блока управления, первый тактируюший выход которого соединен с первыми входами второго 1 . и третьего элементов И, выход каждого из которых 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 иых зависимостей и имеет неудовлетворитель ную точность воспроизведения.

Бель 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 г руппьг элемег+тов И, выходы каждой из которых соответственно соединены с первыми и вторыми входа596934 ми второго сумматора, знаковый разряд второго сумматора соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом пятой группы элементов И и является первым выходом генератора, выходы пятой группы элементов И соединены с третьими входами второго сумматора, первый тактируюший выход блока управления соединен с первым входом пятого элемента

И и с третьим входом первого элемента И, третий тактирующий выход блока управления соединен с первыми входами шестого и сель мого элементов И и вторым входом четве тоГо элемента И, выходы шестого и седьмого элементов И соединены со вторыми входа-11 ми третьей н четвертой группы элементов

И .соответственно и являются вторым и тречьим выходами генератора, обратный выход знакового разряда первого сумматора соединен со вторыми входами третьего, пятого 2о и шестого элементов И, вторые входы второго н седьмого элементов И соединены с прямым выходом знакового разряда первого сумматора, второй вход второго счетчика соединен со вторым управляющим выходом 25 блока управления, третий вход пятого элемен. та И - с тертьим 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 н но.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства на фиг. 2, 3 - апрокси1 мация воспроизводимых функций. На схеме

1, 2 — сумматоры, 3, 4 - счетчики, 5-9группы элементов И, 10-16 - элементы И, 17-20: ахбдные шины устройства, 21-26 4О выходные шины устройства, 27-29 — шины устройства, 30 — блок управления, Уl - У4 и Tl-T3 -управляюшие и тактирующие выходы блока управления соответственно.

Процесс воспроизведения функциональных 45 зависимостей устройством основан на методе оценочной функции. Устройство формирует на выходных шинах импульсы, последователь ность и количество которых представляет собой определенную функциональную зависимость, Процесс формирования выходных импульс сов. описывается выражениями:

% % (i-X)+3 j -"Г . +0,5% (1)

l p )ceo 13

-а а (i+)+$ ) = p, + 0,5а (2)

1-О j-О Ч

-9 (j = T, t 057 р)

y g

60 где

X;-hy; =P; -051((Д) — радиус окружности; — номер вычисления при шаге по координате Х; — номер вычисления при шаге по координате У; н"

O — действи тельная полуось гиперболы, -фокальный параметр параболы;

К -коэффициент наклона прямой линии;

Знаки оценочных функций, вычисленныхсогласно выражениям (1), (2), (3), (4) служат для осуществления элементарных шагов t Ь Х, + Ь У (либо - д Х, — Ь У) при обработке окружностей, гипербол, парабол и прямых линий соответственно.

В выражениях 1-4 после выполнения шага + Ь У значение j увеличивается на единицу, а после выполнения шага + Ь Х значение j увеличивается на единицу. Справедливы следующие правила: а) для окружности (гиперболы): если ; - О, p -ÜÕ,(+Ь Х) если Р; О,то - Ау, (+Ь у), б(для парабол и прямых: если." >О, пчо.+ AX

) если P ° <0 тло ьу

1 в) для Sin x (11 Х): если Р 4Q 1ччо+ Ьf

1 еслибы >О,про+ Ьх г) длЯ СОЬ Х: если F 1 (} m O - h f если C„Ú 0, 1чча + A X

a) ДЛЯ С1т М:. если V; >О, ито Ьу если Я > О, ter o+ A X

К где . — значение знакового разряда су матора 2, е) для trlE =(e+):

E >О,wo +Ьу к <0, лчеь («)

Отсчет аргумента при воспроизведении =1иЕи y=a выполняется как при измене.нии величины 1, так и при изменении величины )

Работает устройство следующим образом, Приведен пример воспроизведения окружности радиуса К = 10 и одновременнофункпчональных зависимостей у ьin к и у=со х.

Перед началом воспроизведения кривых задается режим работы устройства согласно таблице 1.

Работа устройства выполняется по циклам, каждый цикл состоит из трех тактов.

Последовательсность выполнения операций отображена в таблице 2, где в столбце 1 приведен номер цикла (знаком м отмечен подготовительный цикл, в котором выполняет

596934

В четвертом цикле по такту Tl к содержимому счетчика 3 прибавится единица, после чего в нем образуется число — 9 (табл. 2). Это число по такту Т2 прибавится к содержимому cyMMaòîðç 1, B pe3yJlb TQ1 b чего знак сумматора 1 изменится, lIo 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 из 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 3операции 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 7приращения сумматора 2, поступающие через 1ã. 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- 1 нах устройства в унитарном коде в виде положительных импульсов напряжения.

По такту Т2 подготовительного цикла Hàчальное 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 положительный. В таблице 2 в строке со знаком 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 и 28 установлены положительные уровни, которые по такту ТЗ поступают че40 рез элементы И 14 и 16 на выходные шины 21 и 26 (табтт. 2 цикл 4 ), Это соответствует выполнению исполнительным органом эле ме итар ног о шага (из т очки А в

45 точку В фиг. 2 и 3) или по координате У при воспроизведении окружности, или по координате Х и У одновременно при воспроизведении функции =ьЬ или по координате

Х при воспроизведении функции у = cas Х (см. табл. 1).

В первом цикле (табл, 2) по такту

Tl к содержимому счетчика 4 прибавляет ся единица, так как к этому времени знак сумматора 1 отрицательный и на шине 28

55 установлен положительный уровень напряжения. По такту Т2 содержимое счетчика 4 вводится в сумматор 1> после чего в сумматоре 1 образуется число — 4. По такту

Т 3 к содержимому сумматора 2 прибавит

60 ся число",.5, поступающее через группу схем совпадения 9 по шине 20, и половина значения содержимого счетчика, 3, после чего в сумматоре 2 образуется число О, а в знаковом разряде сумматора 1 подтвердится положительный уровень на шине 28. В результате выполнения операций в. первом цикле знак сумматора 1 останется отрицательным, а знак сумматора 2 останется положительным, и по такту ТЗ на выходных шинах 21 и 26 формируются импульсы.

Это соответствует выполнению исполнительным органам элементарного шага из точки

В в точку С (фиг. 2 и 3.).

Во втором цикле процесс воспроизведения функциональных зависимостей выпмняется 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 такту

Т2 станет положительным (табл. 2) и «а шине 27 по такту Т3 установится положительный уровень напряжения, а на 28 -отрицательный. В третьем такте этого цикла к содержимому сумматора 2 прибавится половина значения содержимого счетчика 4, после чего в сумматоре 2 образуется число - 3,5, а на шине 29 установится отрицательный уровень напряжения. Импульс формируетсы только на выходной шине 23, Это соответствует выполнению исполнительным органом элементарного шага из точки Д в точку Е (фиг. 2 и 3). В соответствии с табл. 1 при воспроизведении окружности и функции

ai n x исполнительный орган по координате

Х останется на месте, так как на негD не поступят импульсы, при воспроизведении функции у = cpS X — выполнит элементарный шаг по координате У.

У Х у =ь пх

3 у =соьх

4 =о сы х

y = a c,co@ x (- Х = Gl

У Х

Х У

y chx

10 у =oveh x

11 у2И2;

Х

Х ю у =Кх

И дальнейшем процесс воспроизведения продолжается аналогичным образом в соответствии с таблицей 2 и фиг. 2 и 3.

Значения =ьщ х ц у=совх в параллельномходе поступают на выход генератора по шинам 22 и 24.

Воспроизведепие других функциональных зависимостей осушествляется согласно табл, 1 и табл. 2 с учетом заданного режима работы причем в случае воспроизведения гипер- l0 болических функций из содержимого счетчика 3 вычитается единица поступаюшая с вы.хода элемента И 10, а из содержимого сул+ матора 2 вычитается половина содержимоФ го счетчика 4, значение действительной полуоси при этом записывается в реверсивный счетчик 3 с отрицательным знаком. При воспроизведении парабол содержимое одного из счетчиков 4 или 3 не меняется, а при воспроизведении отрезков прямых содержимое обоих счетчиков остается постоянным.

B счетчики 4 и 3 в начале процесса вослроизведения вводятся коэффициенты уравнений парабол или прямых.

Вариантом использования предлагаемого устройства является следующий ЭВМ— генератор элементарных функций — ленточный носитель информации — исполнительный орган.

ЭВМ выдает исходные данные для генератора, которые представляют собой начальные данные отрезка прямой или кривой. Совокупность аппроксимируюших отрезков или кривых, отрабатываемых исполнительным органом, представляет собой чертеж (карту, контур детали).

Предлагаемое устройство обеспечивает уменьшение количества апроксиимированных отрезков сложного чертежа, что приводит к уменьшению объема памяти ЭВМ в 10100 раз, позволяет значительно упростить программу воспроизведения чертежа, уменьшает количество прерываний ЭВМ, упрошает требования к скорости работы канала связи:

ЭВМ вЂ” и нтерполятор.

Таблица 1

596934

1.О

1 абл и па 2

Формула изобретения

Генератор элементарных функций, содер- зз жащий первый и второй счетчики, каждый разряд которых соединен с первыми входами первой и второй группы элементов И соо ветственно, выходы первой и второй группы элементов И соединены соответственно с пер-40 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 ляющим выходом блока управления, второй тактирующий выход. которого соединен с первыми входами второго и третьего элеменI тов.И выход каждого из которых соединен 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, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональны возможностей, в нем выходы разрядов первого и второго счетчиков соединены соответственно с первыми входами третьей и четвертой группы элементов И, выходы каждой из которых соответственно соединены с первыми и вторыми входами второго сумматора, знаковый разряд второго сумматора соединен с первым входом четвертого элемен-.а Ц, выход которого соединен с первым входом пятой группы элементов И и является первым выходом генератора, выходы пятой группы элементов И соединены с третьими входами второго сумматора, первый тактирующий выход блока управления соединен с первым входом пятого элемента И и с третьим входом. первого элемента И, тр, тий тактирующий выход блоха управления

Соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И и вторым входом четвертого элемента И, выходы шестого и седьмого элементов И соединены со вторыми входами третьей и четвертой групп элементов И соответственно и являются вторым и третьим выходами генератора, обратный выход 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 разряда первого сумматора, второй вход второго счетчика соединен со вторым управляющим выходом блока управления, третий вход va596934

ОВ

Off

02

Рик 2

Составитель И. Грибков

Редактор Трусов Техред Н, Андрейчук Корректор А. Власенко

Заказ 1139/46 Тираж 826 П одписное

ПНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. "4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

11 того элемента И вЂ” 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 США № 3763363, М,Кл. Q 06 T 15/46.

2. Автоматизация программирования и кодирование процессов обработки в машино. строении, М. Наука, 1969, с. 115,