Устройство число-импульсной аппроксимации функций

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетскик

Социалистических

Республик

r (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 23. 04. 81 (21) 3277603/18-24

Ъ (51) М. Кп.з

G 06 F 15/31 с присоединением заявки ¹(23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) УДК 681. 333 (088.8) Опубликовано ЗО ° 10.82.бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 301082 (72) Авторы изобретения

E Н. Враго и A И. Ключников с

Московский ордена Октябрьской Революции и орден

Красного Знамени институт нефтехимической и газ промышленности им. И. М. Губкина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНОЙ

АППРОКСИМЛЦИИ ФУНКЦИЙ

25

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах предварительной обработки информации с число-импульсным представлением данных.

Известно устройство для числоимпульсного моделирования функций, содержащее делитель частоты, счетчик числа участков аппроксимации, дешифратор, логические схемы И, выполненные в виде двух групп, логическую схему ИЛИ Г1).

Недостатком известного устройства является невозможность воспроизведения функции, первая производная которых превышает значение единицы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство число-импульсного моцелирования функций, содержащее двоичный умножитель, программный блок, генератор импульсов, логический элемент

И Г2 ).

Недостатком известного устройства является невозможность воспроизведения функций с неограниченной или значительной по величине первой про,изводной. цель изобретения - расширение фуи» кциональных возможностей устройства

;число-импульсной аппроксимации функций за счет возможности аппроксима" ции функций с неограниченной по величине первой производной.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство числоимпульсной аппроксимации функций, содержащее генератор импульсов, пер вый резерсивный счетчик, первый элемент И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй и третий элементы И, дополнительно введены второй реверсивный счетчик,,первый и второй дешифраторы, первый и второй счетчики, группа эле" ментов И, блок памяти, второй и третий элементы ИЛИ, четвертый, пятый и шестой элементы И, причем, выход генератора импульсов подключен к информационному входу второго элемента

И, управляющий вход которого соединен с выходом первого дешифратора, входы которого подключены к выходам первого реверсивного счетчика, вычи,тающий вход которого объединен с первымвходом третьего елемента И и подключен к выходу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к вы970379 д ля P < N < Nn .I

"1 х)

f»(N - a„)-а„для Nп

-и (х) — тр )— где N>= N+ +a

Счетчик 16 совместно с группой элементов И 8 и элементом ИЛИ 9 представляет собой схему двоичного умножителя, воспроизводящего линейные участки кусочно-ломанной функции

Е(И»), где по управляющим входам элементов И группы элементов И 8 задается коэффициент передачи двоичного умножителя (угол наклона отрезка аппроксимирующей прямой), значения последних хранятся в блоке 18 памяти. Длину участка аппроксимации определяет разрядность счетчика 16.

В момент его переполнения в счетчик

17 числа участков аппроксимации заносится единица переполнения и из блока 18 памяти на группу элементов

И 8 подается код нового значения угла наклона аппроксимирующей прямой.

Таким образом, на выходе элемента ИЛИ 9 формируется число-импульсный код,, равный значению функции F(Nq).

Значение аргумента N моделируемой функции f(И) приравнивается значению аргумента функции F(N<), N х = N, на участке 0 < N <. N где f (N) < 1, а на участке NÄ

Для значений входного кода N < N процесс формирования выходного кода И,хзаканчивается в момент равенства ходу четвертого элемента И, первый вход которого объединен с первым входом пятого элемента И и подключен к выходу второго элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И группы элементов И, управляющие входы элеяентов И группы элементов И подключены к выходам блока памяти, входы которого соединены с выходами первого счетчика, вход которого подключен к выходу переполнения второго !О счетчика, информацтонные выходы которого соединены с информационными входами соответствующих элементов

И группы. элементов И, вход второго счетчика объединен с первыми входами первого и шестого элементов И и подключен к выходу второго элемента И, вторые входы первого, третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И объединены и соединены с выходом второго дешифратора, входы которого подключены к выходам второго реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выходы пятого и шестого элементов И подключены к входам третьего элемента ИЛИ.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, логические элементы И

2-7, группу элементов И,.8, логические элементы ИЛИ 9-11, реверсивные счетчики 12 и 13, дешифраторы 14 и 15, счетчики 16 и 17, блок 18 памяти. 35

Устройство работает следующим образом.

Устройство воспроизводит функцию

f(N) целочисленного аргумента N, определенного на интервале 0 < N < И>дрх40 причем для значений аргумента 0 < N <

< И„ производная f (N) < 1, а для

N„< N < И,дхзначение f (N) > 1. Входной код М записывается в реверсивный счетчик 12. Значение аргумента Фун- 45 кции N>,ïðè котором f (йп)= 1, зано" сится в реверсивный счетчик 13. На выходах дешифраторов 14 и 15 формируются сигналы логического нуля, когда коды в реверсивннх счетчиках 12 и 13 равны нулю соответственно, и сигнал логической единицы в противном случае. В начале преобразования сигнал логической единицы с выхода дешифратора 14 откроет элемент И 2, п и этом импульсы с генератора .1 пульсов начнут поступать через элемент И 2 на вход счетчика 16 и первые входы элементов И 3, б. Сигнал логической единицы с выхода дешифратора 15 открывает по вторым вхо-б4 дам.элементы И 3, 5, 7 и закрывает элементы И 4, б. Таким образом, число-импульсная последовательность с выхода элемента И 2 поступает через элементы И 3, ИЛИ 10 на вычитающий 65 вход Реверсивного счетчика 12 и элементы И 7 на вход реверсивного счетчика 13, а выход элемента ИЛИ 9 оказывается подключенным через элементы

И 5, ИЛИ 11 к выходу устройства. На выходе элемента ИЛИ 9 с помощью блоков 8, 16, 17, 18 из число-импульсной последовательности N> íà входе счетчика 16 методом цифровой кусочно-лиМейной аппроксимации формируется число-импульсная последовательность

F (И„): где К (N) — обратная функция от

f (и) ; а.п 1 1 и (п), Моделируемая Функция f (N) может иметь неограниченную первую производную. Первая производная функции

F (N x ), независимо от этого, всегда меньше единицы, так как на участках, где f (N) ) 1 воспроизводимая Функциональйым преобразователем (ФП) зависимость F(Nq) равна обратной от моделируемой: F(N„) = f (Ы), для которой первая производная

970379 кода в реверсивном счетчике 12 нулю.

Это означает, что на вход счетчика

16 прошло N„ = N импульсов, а на ви ходе устройства сформируется Ке „,=

f(N) импульсов.

В этот момент сигнал с выхода дешифратора 14 закрывает элемент И 2 и процесс преобразования заканчивается °

Для значений аргумента N > У устройство работает аналогичным образом до момента .равенства кода в реверсивном счетчике 13 нулю, или иначе N = N„. При этом сигнал логического нуля с выхода дешифратора

15 откроет по вторым входам элементы И 4, 6 и закроет элементы И 3, 5, 7. Теперь импульсы с выхода эле мента И 2 будут поступать ерез элементы И 6, ИЛИ 11 на выход устройства, а импульсы с выхода элемента

ИЛИ 9 будут поступать через элементы И 4, ИЛИ 10 на вычитающий вход реверсивного счетчика 12. Процесс формирования выходного кода, как и в предыдущем случае, заканчивается в момент равенства F(N<) = Н,при этом код в реверсивном счетчике 12 окажется равным нулю и закроет элемент И 2, запрещая прохождение им пульсов с генератора. 1 импульсов на вход счетчика 16 и выход устройства.

К моменту закрытия элемента И 2 на выходе устройства сформируется код зь = f(N„) + (N к - N„) = х- a °

A с момента установления на выходе дешифратора 15 уровня логического нуля до момента закрытия элемента И 2 на выходе элемента ИЛИ

9 и выходе устройства сформируется число-импульсный код — Г х) — f (Nn)

Ч- К„Ь (̈́— ь 1- „— И откуда И = 1 (Nx - an) . Учитывая, что Х ьых= N „- а „, можно записать

N = f"(Ner„Ä), или, что равносильно, Хзъ,< f (N) . таким образом, на выходе устройства формируется число-импульсный код, равннй значению моделиру-. емой функции.

Устройство, благодаря наличию новых элеиентов и связей между ними, позволяет воспроизводить более широкий класс нелинейных зависимостей, что дает воэможность производить в цифровом виде коррекцию практически ,любых характеристик датчиков, расширить номенклатуру используемых датчиков, ранее не применявшихся из-за сложности линеаризации их характеристик.

1. Авторское свидетельство СССР 9 552623, кл. G 06 G 7/26, 1975.

ФФ

2. Авторское свидетельство СССР

Р 547788, кл. G 06 G 7/26, 1975 (прототип).

Формула изобретения

Устройство число-импульсной аппроксимации функцйй, содержащее генератор импульсов, первый реверсивный счетчик, первый элемент И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй и третий элементы И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей устройства за счет возможности аппроксимации функций с неограниченной по величине первой производной, в него дополни

® тельно введены второй реверсивный счетчик, первый и второй дешифрато ры, первый и второй счетчики, групп@ элементов И, блок памяти, второй и третий элементы ИЛИ, четвертый, пя15 тый и шестой элементы И, причем выход генератора импульсов подключен

I к информационному входу второго элемента И, управляющий вход которого соединен с выходом первого дешифратора, входы которого подключены к выходам первого реверсивного счетчика, вычитающий вход которого объединен с первым входом третьего элемента И и подключен к выходу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, первый вход которого объединен с первым входом пятого элемента

И и подключен к выходу второго элемента ИЛИ, входы которого . соединены с выходами элементов И группы элементов И, управляющие входы элементов И группы элементов И подключены к выходам блока памяти, входы которого соединены с выходами первого счетчика, вход которого подключен г к выходу переполнения второго счетчика, информационные выходы которого соединены с информационными входами соответствующих элементов И

4О группы, вход второго счетчика объединен с первыми входами первого и шестого элементов И и подключен к выходу второго элемента И, вторые входы первого, третьего, четвертого, 45 пятого и шестого элементов И объединены и соединены с выходом второго .дешифратора, входы которого подключены к выходам второго реверсивнОго счетчика, вычитающий вход которого ур соединен с выходом третьего элемента И, выходы пятого и шестого элементов И подключены к входам третьего элемента ИЛИ.

И Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

970379

Составитель A. Колчин

Редактор Е. Папп Техред М.Коштура Корректор Н. Буряк

Закаэ 8389/60 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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