Линейный интерполятор

 

(72) Авторы изобретения

В. Г. Колосов, Г. Н. Попова и В. Н. Кунева вский ((7E) Заявитель

Ленинградский политехнический институт им. М. И. Калинина (54) ЛИНЕЙНЫЙ ИНТЕРПОЛЯТОР

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и предназначено для использования в системах управления технологическими процессами в функции времени, в частноститермическими печами.

Известен линейный интерполятор Pl) с оценочной функцией, принцип работы которого слудующий: каждому шагу в направлении любой иэ двух осей координат предшествует вычисление оценочной функции. Если при этом знак оценочной функции не меняется, то вырабатывается управляющий сигнал шага по той же оси координат с максимальной ценой дискретности, в предлагаемом устройстве - удвоенной. В случае изменения знака оценочной функции, вырабатывается укороченный, дробный шаг в том направлении н происходит переключение триггера, а вместе с этимизменение направления следующего шага, Процесс продолжается до совпадения текущих и конечных координат от, резка интерполяции. После чего от блока программы поступают данные об очередном участке интерполяции.

Недостатками известного интерполя3 тора являются сложность схемы и недостаточно высокое быстродействие, связанное с тем, что зычисление оценочной функции производится после, каждого шага по одной иэ координат, а также

ie из-эа необходимости контроля конца кадров по двум координатам, Наиболее.близким к изобретению техническим решением является линейный ин1S, тер олятор, содержащий сумматор, к первому входу которого подключены выходы параллельных цепей, каждая из которых состоит из 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 кото-. рого и выход генератора тактовых им888073

35 пульсов 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

5 первым входом с вторыми выходами сумматора. Наличие в схеме интерполятора блока анализа разности координатных приращений, вход которого подключен к выходу сумматора, а выходы— к входам регистров (координатных приращений), позволяет ускорить процесс интерполяции, всегда сопровождая элементарное перемещение вдоль проекции перемещением вдоль большей проекции, совместив и операции по расчету оценочной функции. При этом определение значения оценочной функции зависит от того, какое координатное приращение является наибольшим (т. е. от знака разности координатных приращений) f2/.

Однако полная схема такого линейного интерполятора довольно сложна, а функциональные воэможности и быстродействие недостаточны.

Белью изобретения является упрощение устройства, Поставленная цель достигается тем. что в известный линейный интерполятор, содержащий сумматор, к первому входу которого подвлючены выходы параллельных цепей, каждая из 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, 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 и преобразователь кода, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления, а третий выход подключен к первому входу преобразователя адре!

О !

Зо

25 зо

4 . са, с оединен ног о вторым входом через включенные последовательно вторые регистр и элемент памяти с выхода дешифратора, а остальные входами — с входами блока управления, первый вход которого и выход преобразователя адреса соединены с входами первого регистра, На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — схема управления. Устройство содержит сумматор (комбинационный) 1, регистр 2 для хранения оценочной функции Й, регистр 3 разности координатных приращений 3, регистр 4 координатного приращения по оси регистр 5 для хранения конца кадра по координате, регистр 6 текущего значения, преобразователь код-аналог 7, фиксатор 8, триггер (знака координатного приращения )() 9, генератор 10 тактовых импульсов, элементы И (схемы совпадения) 11-24, блок 25 управления с первыми выходом и входом 26 и 27 и вторым выходом и входом 28, 29 и 30, информационный вход 31, блок 25 содержит первый регистр (адреса микрокоманды) 32, дешифратор (адреса микрокоманды) 33, первый элемент памяти (память микроопераций) 34; второй элемент памяти (память 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, проекции которого на оси координат составляют, например, b. Х = 5, Я, = 8, Превышение координатного приращения по оси Х является характерным для рассматирваемого интерполятора /М! >r/ÜÕ/, т. е. ((с! (О!"Ct.Q Ì/É) с! = 45, благодаря соответствующему выбору дискрет по обеим координатам:. дискрета Х дискрета Еg с

I где за Co(» принимается угол наклона самого. крутого из всех кадров, а дискрета (— меньше или равна допустимой погрешности по Х. Указанный способ выбора дискреты по 6 обеспечивает отсутствие приращения, большего заданной дискреты по Х . Если принять ту и другую дискрету за единичное приращение, то (с 45ь

Итак, через вход 31, элементы И

20-24 заполняются исходной информа888073

1Е

$$

40 цией регистры 2-6. Регистр 2 при этом находится в нулевом состоянии, а в регистры 3-6 заносятся соответственно разность координатных приращений hi AX координатное приращение h Х, координатное приращение Д, начальное значение )(. 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 / Я>фф)Ц -45 ), то порядок выполнения операций и дальнейшее вычисление оценочной функции происходит в соответствии с формулами при V j 0 приращение по + и . =У„.-/ьх! при ф - (0 приращение по 4 и Х и

„;,,„= „. + +Il

Ф

Таким образом, в зависимости от— знака одиночной функции вырабатываются упрюляюшие сигналы, которые поступают с выхода 26 блока 25 на соответ1 ствующие управляющие входы элементов

И 15-24, в результате содержимое регистров 6 увеличивается (уменьшается, если М <0) на 1 при Q> (О, 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, 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, в

$$ зависимости от того, какие. произошли координатные изменения. Новое значение оценочной функции вновь записывается в регистр 2, а знак ее поступает через а

:. вход 27 в блок 25 для выработки соответствующих управляющих сигналов, и цикл повторяется. Текущее значение координаты Х преобразуется блоком 7 в аналог и отражается на фиксаторе 8.

Контроль конца интерполяции всегда определяется всегда по координате .Ь, для этого содержимое регистра 5 посУ ле каждого анализа знака оценочной функции уменьшается на 1. При последнем вычитании 1, когда знак в сумматоре 1 меняется на отрицательный, с выхода знакового разряда в элемент И

13 поступает 1, в результате чего на выходе блока 13 вырабатывается сигнал конца интерполяции на данном участке (кадре), после чего через вход 31 в регистры поступают данные о новом кадI ре. Элементы И 14, 11, 12, а также триггер 9 знака Д)(.с 9 служат для выработки в случае отрицательной оценочной функции (в знаковом разряде сумматора 1) + 1 или -1 в зависимости от того, возрастающая или убывающая прямая аппроксимируется в данном кад ре (Age 0 или Ь)(< 0). Полученные сигнылы подаются через входы 27 в блок управления соответствующего изменения текущего значения координаты )(, выбираемого из регистра 6. При этом блок 25 функционирует слудуюшим 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 микроопераций 34 и памяти переходов 35.

Код микрокоманды по связи 42 через преобразователь коде микрокоманды 36 определяет набор управляющих сигналов на 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 как сумма слова по связи 44, поступившеt.o 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 микрокоманды 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 проиэводитс ф 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 шагов определяется генератором 10.

Экономический эффект — 40 руб. на одно иэделие.

Формула изобретения

Линейный 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 и -.

88807Э с я тем, что, с целью упрощения устройства, он содержит триггер и четвертые элементы И, входы которых под ключены к выходу третьего элемента И и через триггер — к входам соответствующего регистра, а выходы — к вторым входам блока управлении, втоорй выход которого соединен с третьим входом сумматора.

lo 2. Интерполятор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что блок управления содержит включенные последовательно первый регистр, дешифратор, первый элемент памяти и преобразователь кода, первый и второй выходы которого соединены соответсвенно с первым и вторым выходами блока управления, а третий выход подключен к первому входу преобразователя адреса, соединенного вторым входом через включенные последовательно вторые регистр и элемент памяти с выходом дешифратора, а остальными входами — с входами блока 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

N. 545972, кл, С 05 В 19/18, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

% 551610, кл. О 05 В 19/18, 1975 (прототип).

888073

Составитель С. Хлебников

Редактор Г. Петрова Техред А.Ач Корректор. Г, Решетник

Заказ 10723/12 Тираж 943 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/Л филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4