Цифровое устройство для вычисления гиперболических функций

 

Союз Советски и

Социалистических

Респубнии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 ) Дополнительное х авт. свнд-ву (22) Заявлено 03.05.77 (21) 2481138/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 05.09.79 Бюллетень М 33

Дата опубликования описания 08.09.79 (5l)M. Кл.

G 06 V 15/34 т осударстееииьй ионитют

СССР ао делам изобретений и открнтий (БЗ) УДК бг1.3Z7 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

В. Э. Штейнберг и В. P. Толокновский (7!) Заявитель (54) БИФPOBOE УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ

ГИПЕРБОЛИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к устройствам для воспроизведения и вычисления функций вида =О/Х,может найти применение в вычислительных преобразс вателях форм информации, в автоматичес5 ких системах управления в качестве нелинейных корректируюших звеньев, в системах числового управления металлообрабатываюшими станками, а также s цифро!

О вых моделируюших машинах.

Известно устройство для воспроизведения и вычисления функций вида у =1(З, содержашее регистры, генератор тактовых импульсов, сумматоры Г1) .

° ° т5

Недостатком известного устройс1ва является невозможность вычислять функции с изменяющимися коэффициентами, Наиболее близко к предлагаемому цифровое устройство для вычисления гиперболических функций, содержащее генератор импульсов, выход которого подсоединен к первому входу ключа, второй вход которого подключен к шине запуска уст ройства; последовательно соединенные делитель аргумента и счетчик аргумента; последовательно соединенные делитель длины участка аппроксимации, элемент з держки и счетчик участков аппроксимации, последовательно соединенные двухкаскадный управляемый делитель, двоичный умиожитель и счетчик результата, причем вход записи коэффициента деления, входы установки деления первого и второго каскадов двухкаскадного управляемого делителя подключены соответственно к выходу первого счетчика числа участков аппроксимации соответственно, выход ключа соединен с первыми входами делителя аргумента, делителя длины участка аппроксимации и двухкаскадного управляемого делителя (2 .

Недостатком указанного устройства является невозможность вычислять периодические функции (с положительным и отрицательным наклоном).

Цель - расширение функциональных возможностей устройства за счет вычисления

684553 функций с положительным и отрицательным наклоном.

Цель достигается тем, что в устройство введены формирователь ил<пульсов, элементы И, две группы элементов И, элементы ИЛИ, триггер, схема сравнения первая группа входов которой подключена ко входам счетчика аргумента, а выход к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к шине управления устройства, а выход — ко второму входу ключа, выход схемы сравнения через формирователь импульсов соединен со счетным входом триггера, установочные Вхо ды которого соединены с шинами начальной установки наклона функции, входы элемента ИЛИ подключены к выходам элементов И первой и второй групп, первые входы которых подключены соответственно к шинам ввода минимального и максимального значений аргумента, а вторые входы подключены соответственно к нулевому и единичному выходам триггера, к отрицательной и положительной шинам управления знаком счета делителя аргумента, счетчика аргумента, делителя длины участка аппроксимации счетчика участков аппроксимации, счетчика результата, На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства, на фиг. 2 — диаграмма, поясняющая работу схемы.

Устройство содержит генератор 1, ключ 2, делитель аргумента 3, счетчик аргумента 4, делитель участков аппрок35 симации 5, элемент задержки 6, счетчик числа участков 7, двухкаскадный управляемый делитель 8, двоичный умножитель

9, счетчик результата 10, схему сравнения 11, формирователь 12, триггер 13, 46 элемент ИЛИ 14, группу элементов И

15, группу элементов И 16, элемент И

17, шину управления 18, шину запуска

19, шину ввода минимального значения аргумента 20, шину ввода максимально- го значения аргумента 21, шины начальной установки вида функции 22, 23, вход записи коэффициента деления 24, вход установки коэффициента деления 25.

Устройство работает следующим образом, Перед пуском в устройство вводят экстремальное значение функции щакс К2 илиМ К в зависимости от наклона восмян г производимой функции, где к - масштабный коэффициент и счетчик 10 результата;,, на шинах 20 и 21 устанавливаются экстремальные эцио и ц ля ар гуме цта Х,„к„и х .к, гд к -масштабный коэффицичакс < ент; триггер 13 устанавливается в положение, соответствующее наклону воспрои водимой функции (в единичное при +к и в нулевое при -к); в счетчик 4 участков вводят число и, соответствующее начаш ной точке воспроизведения функции, а в регистр первого каскада двухкаскадного делителя 8 - число tl-1; коэффициент к деления делителя 3 аргумента определяет дискретность ввода аргумента; коэффициент к деления делителя 5 длины участка аппроксимации равен ккдх ° к, где дх.(У постоянный шагаргумента между узлами аппроксимации; коэффициент к > умножения двоичного умножителя 9 равен к = + х

1 к дк х — . к, где a — параметр воспроизводимой функции 3 = 0 /Х.

Предположим, что устройство отрабатывает гиперболическую зависимость с отрицательным наклоном на участке A (фиг. 2) ° Тогда исходным состоянием триггера 1 3 являетс я единичное; в регистр первого каскада делителя 8 записана единица; в счетчик 7 участков аппроксимации записана единица и, поскольку его выходы подключены непосредственно ко входам второго каскада делителя 8, коэффициенты деления первого и второго каскадов делителя 8 в исходном состоянии равны единице; в счетчик 10 результата записано число х Kz, на Вхоц

МОИ

18 подан запрещающии сигнал, соответствующий воспроизведению периодической функции, как показано на фиг. 2. При подаче сигнала на шину 19 ключ 2 запуска открывается, и импульсы с генератора 1 поступают на объединенные входы делителя 3 аргумента, делителя 5 длины участ ка аппроксимации, на вход двухкаскадного управляемого делителя 8. B момент каж дого переполнения делителя 5 на вход 24 записи кода в первый каскад управляемого делителя 8 поступает импульс, разрешающий запись числа счетчика 7 в регистр первого каскада через вход 25. Этот же импульс поступает через элемент 6 задержки в счетчик 7 и увеличивает число, находящееся в нем, на единицу. Таким образом коэффициент деления первого каскада управляемого делителя 8 на единицу меньше коэффициента деления второго каскада (К, = и- (и к : h соответствен61 Ч2 но).

B зависимости от номера и участка аппроксимации коэффициенты к и к мz первого и второго каскадов соо,ветственно принимают следующие значения:

684553

И к К

Ф» 92

2 1 2

3 2 3

И (И-1) и

С управляемого делителя 8 импульсы у поступают в двоичный умножитель 9, где привоЬятся к заданному масштабу, а затем на счетчик 10, работающий в режиме вычитания. В момент равенства числ в счетчике 4 аргумента коду наиболь- iy щего значе ния ар гуме нта х ° к„, под макс ваемому через группу элементов И 16 на входы схемы 11 совпадения, на выхс де схемы сравнения 11 появляется сигнал, поступающий через формирователь И

12 на триггер 13 и устанавливающий его в нулевое состояние. В результате этого блоки 3, 4, 5, 7 переводятся в режим вычитания, счетчик 10 - в режим сложения, а на входы схемы сравнения 11 пода- с ется код минимального значения аргумента х„,„„ к1 через группу элементов 14.

С этого момента устройство воспроизводит гиперболическую зависимость на участке Б (фиг. 2). B момент равенства кода в счетчике 7 коду минимального значения аргумента х „„ к» триггер 13 вновь подключается, и устройство воспроизводит гиперболическую зависимость на участке В (фиг. 2), За

Работа устройства может быть прекращена в момент равенства кода в счетчике

7 промежуточному значению аргумента х1 к, установленному на входах одной из групй элементов И 15 или 16. Для этого . на шину 18 подается разрешающий сит нал, и при появлении сигнала со схемы

11 совпадения кодов ключ 2 закрывает ся.

Такое выполнение устройства обеспечивает возможность воспроизведения как растуших, так и падающих гиперболических зависимостей с ограничением по экстремальному значению аргумента, 4f

Формула изобретения

Цифровое устройство для вычисления гиперболических функций, содержащее генератор импульсов, выход которого подсоединен к первому входу ключа, второй вход которого подключен к шине запуска устройства, последовательно соединенные делитель аргумента и счетчик аргумента; последовательно соединенные делитель длины участка аппроксимации, элемент задержки и счетчик участков аппроксимации; последовательно соединенные двухкаскадный управляемый делитель, двоичный ул+ножитель и счетчик результата, причем вход записи коэффициента деления, входы установки коэффициента деления первого и второго каскадов двухкаскадного управляемого делителя подключены соответст венно к выходу делителя длины участка аппроксимации и к первому выходу счетчика числа участков аппроксимации соот ветственно, выход ключа соединен с первыми входами делителя аргумента, делителя длины участка аппроксимации и двухкаскадного управляемого делителя, о тли чающеес я тем, что,с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет вычисления функций с положительным наклоном, оно содержит формирователь импульсов, элемент И, две группы элементов И, элемент ИЛИ, триг гер, схему сравнения, первая группа входов которой подключена к выходам счетчика аргумента, а выход — к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к шине управления устройства, а выход — ко второму входу ключа, выход схемы сравнения через формирователь импульсов соединен со счетным входом триггера, установочные входы которого соединены с шинами начальной установки вида наклона функции, входы элемента ИЛИ подключены к выходам элементов И первой и второй групп, первые входы которых подключены соответственно к шинал» ввода минимального и максимального значений аргумента, а вторые входы подключены соответственно к нулевому и единичному выходам триггера, к отрицательной и положительной шинам управления знаком счета делителя аргумента, счетчика аргумента, делителя длины участка аппроксимации, счетчика участков аппроксимации, счетчика результата.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

И9 318940, кл. G 06 F 7/38, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

М 538367, кл, G 06 F 15/34, 1976.

68455 3

"макс

"мин

/ иаэс нин. фду g

Составитель Е, Пупырев

Редактор Б. Федотов Техред С. Мигай Корректор Н, Степ

Заказ 5290/44 Тираж 780 Подпис ное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб.„д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4