SU1105913A1 - Устройство дл вычислени частной производной - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ЧАСТНОЙ ПРОИЗВОДНОЙ, содержащее триггер, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И, выходы которых соединены, соответственно ,с первым и вторым счетными входами первого реверсивного счетчика, выходы третьего и четвертого элементов И подключены, соответственно , к первому и второму счетным входам второго реверсивного счетчика, формирователь пр моугольных импульсов, первый цифро-аналоговый преобразователь и два компаратора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены пороговый блок, четыре элемента И, два счетчика, второй цифро-аналоговый преобразователь , блок задержки, элемент ИЛИ и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И и к первому входу п того элемента И, выход которого соединен с первым входом шестого элемента И и с счетным входом первого счетчика, группа выходов которого подключена к группе входов первого цифро-аналогового преобразовател , выход которого соединен с первым входом первого компаратора и с входом порогового блока, выход которого подключен к первому установочному входу триггера, выход которого соединен с вторым входом шестого элемента И, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика, выход которого соединен с входом формировател  пр моугольных импульсов, выход которого подключен к входу блока задержки и к первым входам седьмого и восьмого элементов И, выходы которых  вл ютс  выходом устройства, первый информационный вход которого соединен с вторым входом первого компаратора, выход которого подключен к второму входу п того элемента И, второй информационный в.ход устройства соединен с первым входом второго компаратора , первый и второй выходы которого подключены к вторым входам, соответственно, третьего и четвертого элементов И, вы.ходы которых подключены к вторым входам, соответственно , первого и второго элементов И, вход сброса устройства соединен с входами сброса триггера, первого и второго счетчиков , с первым входом элемента ИЛИ и с входом сброса второго реверсивного счетчика , группа выходов которого подключена к группе входов второго цифро-аналогового СП преобразовател , выход которого соединен СО с вторым входом второго компаратора, выход блока задержки подключен к второму со входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса первого реверсивного счетчика, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам, соответственно , седьмого и восьмого элементов И.

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано в специализированных вычислительных устройствах и системах автоматического регулировани . Известно устройство дл  вычислени  частной производной, состо щее из двух след щих систем, образованных двум  масштабными устройствами и двум  интеграторами соответственно, которые соединены между собой посредством ютючей. Выход масштабного устройства независимой переменной соединен с входами логического устройства и компаратора, второй вход которого соединен с опорным источником. Выход масщтабного устройства дифференцируемой функции соединен через дополнительный ключ и логическое устройство с блоком пам ти 1. К недостаткам этого устройства следует отнести невозможность получени  результата вычислений в цифровой форме, низкую точность из-за потери информации в запоминающих устройствах, выполненных на аналоговых элементах. Особенно это ощутимо при вычислении частных производных медленно протекающих процессов. Наиболее близким по технической сущности к изобретен ию  вл етс  устройство дл  вычислени  частной производной, содержащее триггер, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым счетными входами первого реверсивного счетчика, выходы третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к первому и второму счетным входам второго реверсивного счетчика, формирователь пр моугольных импульсов , первый цифро-аналоговый преобразователь и два компаратора. Кроме того, устройство содержит дещифратор, маску, осциллоскоп и запоминающий блок 2. Недостатком этого устройства  вл етс  низка  точность вычислени . Целью изобретени   вл етс  повышение точности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее триггер, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И, выходы которых соединены , соответственно, с первым и вторым счетными входами первого реверсивного счетчика, выходы третьего и четвертого элементов И подключены, соответственно, к первому и второму счетным входам второго реверсивного счетчика, формирователь пр моугольных импульсов, первый цифро-аналоговый преобразователь и два компаратора, введены пороговый блок, четыре элемента И два счетчика, второй цифро-аналоговый преобразователь , блок задержки, элемент ИЛИ и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И и к первому входу п того элемента И, выход которого соединен с первым входом шестого элемента И и со счетным входом первого счетчика, группа выходов которого подключена к группе входов первого цифро-аналогового преобразовател , выход которого соединен с первым входом первого компаратора и со входом порогового блока, выход которого подключен к первому установочному входу триггера, выход которого соединен со вторым входом шестого элемента И, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика, выход которого соединен со входом формировател  пр моугольных импульсов, выход которого подключен ко входу блока задержки и к первы.м входам седьмого и восьмого элементов И, выходы которых  вл ютс  выходом устройства, первый информапгионный вход которого соединен со вторым входом первого компаратора, выход которого подключен ко второму входу п того элемента И, второй информационный вход устройства соединен с первым входом второго компаратора , первый и второй выходы которого подключены ко вторым входа.м, соответственно, третьего и четвертого элементов И, выходы которых подключены ко вторым входам, соответственно , первого и второго элементов И вход сброса устройства соединен со входами сброса триггера, первого и второго счетчиков , с первым входом элемента ИЛИ и со входом сброса второго реверсивного счетчика , группа выходов которого подключена к группе входов второго цифро-аналогового преобразовател , выход которого соединен со вторым входом второго компаратора, выход блока задержки подключен ко вторюму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом сброса первого реверсивного счетчика, первый и второй выходы которого подключены ко вторым входам, соответственно , седьмого и восьмого элементов И. На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство. Устройство содержит информационные входы 1 и 2 устройства, счетчик 3, цифроаналоговый преобразователь ЦАП 4, компаратор 5, элемент И 6, триггер 7, элемент И 8, счетчик 9, формирователь 10 пр моугольных импульсов, блок 11 задержки, реверсивный счетчик 12, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 13, компаратор 14, элементы И 15, 16, реверсивный счетчик 17, генератор 18 тактовых импульсов, пороговый блок 19,элементы И 20-23, элемент ИЛИ 24, Устройство работает следующим обраС увеличением независимой переменной Ux , подаваемой на вход 1, срабатывает компаратор 5. С генератора 18 импульсы через элемент И 6 поступают на вход счетчика 3. На выходе цифро-аналогового преобразовател  4 увеличиваетс  напр жение, которое подаетс  на вход компаратора 5. Происходит уравновешивание схемы. При достижении Оцад некоторого заданного уровн , определ емого пороговым блоком 19, последНИИ вырабатывает потенциал, который подаетс  на раздельный вход триггера 7. Триггер 7 устанавливаетс  в другор состо ние. С его выхода на элементы И 8, 20 и 21 поступает разрешающий сигнал. На другой вход элемента И 8 поступают импульсы с выхода элемента И 6. Эти импульсы поступают на счетчик 9, который производит подсчет входных импульсов и при достижении некоторого числа NX вырабатываетс  импульс напр жени . Этот импульс через формирователь 10 пр моугольных импульсов поступает на блок задержки 11 и элементы И 22, 23. Одновременно с увеличением Ux измен етс  Uy,. пода Баемое на вход 2. Уравновещивание след щей системы, состо щей из компаратора 14, элементов И 15, 16, реверсивного счетчика 12 и цифро-аналогового преобразовател  13, происходит аналогично описанному. Отличием в работе данной след щей системы  вл етс  то, что при Uiwni Uy компаратор 14 разрещает прохождение импульсов на вычитающий вход реверсивного счетчика, а при иц4П; Uy импульсы поступают на суммирующий вход счетчика. С установкой триггера 7 импульсом с порогового блока 19 он разрешает поступление импульсов с выходов элементов И 15 и 16 через элементы И 20 и 21 на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 17. При поступлении импульса с выхода формировател  10 на входы элементов И 22 и 23 на их выходе будет код, значение которого пропорционально частной производной входной функции Uy...Счетчик 3 вырабатывает импульс напр жени  при поступлении на ее вход NX импульсов Nx uUxMUi, где Д Ui-ступенька квантовани  ЦАП 4 - величина посто нна ; AUx-приращение U (измен ющеес  плавно без скачка) от момента срабатывани  порогового элемента 19 или при дальнейшей работе от момента по влени  импульса с формировател  10. На выходе устройства будет код, соответствующий числу импульсов Ny uUr/AUz(2) где 4 Uj-ступенька квантовани  ЦАП 13 - величина посто нна ; AUy-приращение Uy, вызванное изменением Ujc, на величину AUx. После считывани  результата вычислени  частной производной с помощью элементов И 22 и 23 (дл  простоты показаноы их два), счетчик 17 сбрасываетс  в нулевое состо ние задержанным импульсом, который поступает с выхода формировател  через блок задержки II. Блок задержки задерживает импульс на врем , которое значительно меньше периода повторени  импульсов генератора 18. Частота импульсов генератора выбираетс  достаточно большой, чтобы след щие системы отрабатывали входные сигналы без задержек. В дальнейщем, с изменением Ux на величину AUx, счетчик 9 вырабатывает очередной импульс, и цикл повтор етс . Пороговый блок 19 определ ет только начальное значение Ux, от которого начинаютс  вычислени  частных производных функции. Выходной код устройства, пропорциональный количеству импульсов счетчика 17 (Ny), при достаточно малом выбранном значении можно считать точным значением частной производной dUy/dUx. Действительно, из выражений (1) и (2) следует Njr/Nx Д Uy Д и, /Д Ux -AUa или Ny K4Uy/-aUc, где К NX uUiluUz - const. при достаточно малом значении d U;, KMUv KdUy/dUx, т.е. на выходе устройства будет код, пропорциональный частной производной входной функции Uy. По сравнению с известными устройствами в предлагаемом устройстве, при вычислении медленно протекающих процессов. точность вычислени  выше на 1,7%, кроме того, результат вычислени  частной производной представл етс  в цифровой форме.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ЧАСТНОЙ ПРОИЗВОДНОЙ, содержащее триггер, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И, выходы которых соединены, соответственно^ первым и вторым счетными входами первого реверсивного счетчика, выходы третьего и четвертого элементов И подключены, соответственно, к первому и второму счетным входам второго реверсивного счетчика, формирователь прямоугольных импульсов, первый цифро-аналоговый преобразователь и два компаратора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены пороговый блок, четыре элемента И, два счетчика, второй цифро-аналоговый преобразователь, блок задержки, элемент ИЛИ и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И и к первому входу пятого элемента И, выход которого соединен с первым входом шестого элемента И и с счетным входом первого счетчика, группа выходов которого подключена к группе входов первого цифро-аналогового преобразова теля, выход которого соединен с первым входом первого компаратора и с входом порогового блока, выход которого подключен к первому установочному входу триггера, выход которого соединен с вторым входом шестого элемента И, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика, выход которого соединен с входом формирователя прямоугольных импульсов, выход которого подключен к входу блока задержки и к первым входам седьмого и восьмого элементов И, выходы которых являются выходом устройства, первый информационный вход которого соединен с вторым входом первого компаратора, выход которого подключен к второму входу пятого элемента И, второй информационный вход устройства соединен с первым входом второго компара- <g тора, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам, соответственно, третьего и четвертого элементов И, выходы которых подключены к вторым входам, соответственно, первого и второго элементов И, вход сброса устройства соединен с входами S сброса триггера, первого и второго счетчиков, с первым входом элемента ИЛИ и с входом сброса второго реверсивного счетчика, группа выходов которого подключена к группе входов второго цифро-аналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом второго компаратора, выход блока задержки подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса первого реверсивного счетчика, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам, соответственно, седьмого и восьмого элементов И.