SU1091187A1 - Piecewise-square approximator - Google Patents

Piecewise-square approximator Download PDF

Info

Publication number
SU1091187A1
SU1091187A1 SU823540398A SU3540398A SU1091187A1 SU 1091187 A1 SU1091187 A1 SU 1091187A1 SU 823540398 A SU823540398 A SU 823540398A SU 3540398 A SU3540398 A SU 3540398A SU 1091187 A1 SU1091187 A1 SU 1091187A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
digital
integrators
approximator
Prior art date
Application number
SU823540398A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Константинович Ланге
Михаил Борисович Невельсон
Илья Вульфович Шафранский
Original Assignee
Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбышева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбышева filed Critical Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбышева
Priority to SU823540398A priority Critical patent/SU1091187A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1091187A1 publication Critical patent/SU1091187A1/en

Links

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

КУСОЧНО-КВАДРАТИЧНЫЙ АППРОКСИМАТОР , содержащий генератор такто-. вых импульсов и квадратичный функциональнь1й , преобразователь, содержащий два интегратора, первый из которых подключен выходом к сигнальному входу второго, отличаюцийс   тем, что, с целью повышени  точности аппроксимации, в него дополнительно введены ключи, регистр сдви-. га, цифровые фильтры, трехканальный цифроаналоговый множит ел ьно-суммиру щнй блок, источник опорных напр жений и второй и третий квадратичные функциональные преобразователи, содержащие по два иитегратора, первый из которых соединен выходом с сигнальным входом второго, причем сигнальные входы первых интеграторов всех квадратичных функциональных преобразователей подключены к. соответствующим выходам источника опорных напр жений, соединенного остальными выходами через соответствующие ключи с входами установки начальных условий первых и вторых интеграторов всех квадратичных функциональных преобразователей , а выход второго интегратора каждого квадратичного функционального преобразовател  подключен к аналоговому входу соответствующего с € канала трехканального ци оаналогового мнош1тельно-суммирукщего блока, (Л выход которого  вл етс  выходом аппроксиматора , причем цифровой вход каждого канала трехканального цифроаналогового множительно-суммирующего блока соединен с выходом соответствующего цифрового фильтра, подключенного каждым i-ым () входом к выходу (i+j-l)-oй  чейки регистра со сдвига (где j - номер фильтра), информационный вход которого  вл етс  входом аппроксиматора, а уп00 равл ющий вход соединен с выч ходом генератора тактовых импульсов и с управл ющими входами ключей, .A PIECE-SQUARE APPROXIMATOR containing a clock generator. output pulses and quadratic functionality, a converter containing two integrators, the first of which is connected by an output to the signal input of the second one, is distinguished by the fact that, in order to increase the accuracy of the approximation, keys, the shift register are added to it. hectare, digital filters, three-channel digital-analogue multiply ae-summing auxiliary unit, a source of reference voltages and a second and third quadratic functional converters containing two integrators, the first of which is connected to the output of the second input, and the signal inputs of the first integrators of all quadratic functional The transducers are connected to. The corresponding outputs of the source of the reference voltages, which are connected to the rest of the outputs through the corresponding switches with the inputs for the installation of the initial conditions The first and second integrators of all quadratic functional converters, and the output of the second integrator of each quadratic functional converter are connected to the analog input of the corresponding three-channel digital signal channel of the analog-summing unit, (L whose output is the output of the approximator, and the digital input of each channel of the three-channel digital analogue multiply-summing unit connected to the output of the corresponding digital filter connected to each i-th () input The output to the (i + j-l) -th shift register cell (where j is the filter number), whose information input is the input of the approximator, and up00 the equalizing input is connected to the calculator of the clock generator and to the control inputs of the keys,.

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и мож найти применение, в частности, в устройствах восстановлени  функций по дискретным данным и в устройства аппроксимации непрерывных функций. Известен кусочно-квадратичный аппроксиматор, содержащей цифроаналоговый преобразователь и функци нальный преобразователь с параболи ческой характеристикой ij . Известен также кусочно-квадратич ный аппроксиматор, содержащий цифро аналоговые преобразователи, суммато ры и функциональные преобразователи Общим недостатком данных аппроксиматоров йвл етс  конструктивна  сложность из-за необходимости испол зовани  дл  определени  параметров аппроксимирукщего сплайна специализированных вычислительных устройств Известен кусочно-квадратичный аппроксиматор, содержащий генератор тактовых импульсов и квадратичный функциональный преобразователь, содержащий два интегратора, первый из которых подключен выходом к сигналь ному входу второго интегратора и к первому входу сумматора, а смгнальным входом - к шлходу блока 4 1ксации , соединенного управл ющим входо с выходом генератора тактоилх импульсов , а сигнальным входом - с выходом делител  напр жени , подклю ченного входом к выходу блока вычитани , соединенного первым входом с выходом сумматора, а вторым входом - с выходом цифроанапогового преобразовател , вход которого  вл етс  входом аппроксиматора, причем . второй вход сумматора подключен к выходу аппроксиматора и к выходу второго интегратора квадратичного функционального преобразовател  3j Недостатком известного аппроксиматора  вл етс  пониженна  точность аппроксимации. Цель изобретени  - повышение точности аппроксимации. С этой целью в кусочно-квадратичный аппроксиматор, содержащий гене , ратор тактовых импульсов и квадратич ньй функциональный преобразователь, содержащий два интегратора, первый из которых подключен выходом к сигнальному входу второго интегратора, дополнительно введены ключи, регистр сдвига, цифровые фильтры, трехканаль иый цифроаналоговый множительно-суммирукадай блок, источник опорных напр жений и второй и третий квадратичные функциональные преобразователи , содержащие по два интегратора, первый из которых соединен выходом с сигнальным входом второго, причем сигнальные входы первых интеграторов всех квадратичных функциональных преобразователей подключены к соответствующим выходам источника опорных напр жений, соединенного остальными выходами через соответствующие ключи с входами установки начальных условий первых и вторых интеграторов всех квадратичных функциональных преобразователей, а выход второго интегратора каждого квадратичного функционального преобразовател  под-. ключен к аналоговому входу соответствую1чего канала трехканального цифроанапогового множительно-суммирующего блока, выход которого  вл етс  выходом аппроксиматора, причем цифровой вход каждого канала трехканального цифроанапогового множительно-суммирующего блока соединен с выходом соответствующего цифрового «льтра, подключеиного каждым L-ЫМ (Uii3) входом к выходу (i+j-l)-aft  чейки регистра сдвига (где j - номер фильтра), информационный вход которого  вл етс  входом аппроксиматора , а управл Еощий вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов и с управл юпщми входами ключей. На чертеже изображена блок-схема кусочно-квадратичного аппроксиматора. Аппроксиматор содержит генератор 1тактовых импульсов, источник 2 опорных напр жений, трехканальный ци45)Оаналоговый множительно-суммирующий блок 3, регистр 4 сдвига, цифpoB{9ie фильтры 5-7 и кпючи 8, квадратичные функциональные преобразователи 9-П. Каждый из преобразователей 9-11 содержит по два интегратора 12 и 13, первый из которых подключен выходом к сигнальному входу второго интегратора 13. Сигнальные входы первых интеграторов 12 преобразователей 9-11 подключены к соответствующим выходам источника 2опорных напр жений, соединенного остальными выходами через соответствующие ключи 8 с входами установки начальных условий первых и вторых 3 интеграторов 12 н 13 преобразователей 9-11. Выход второго интеграто ра 13 каждого из преобразователей 9-11 подключен к аналоговому входу соответствующего канала трехканального цифроаналог юго множительносуммнрун цего блока 3, выход которого  вл етс  выходом 14 аппроксичатора . Блок 3 может быть реализован , например, на трех цифроаналого вых преобразовател х н сумматоре, входы которого подключены к выходам цифроаналогового преобразовател . Ци Фовой вход каждого канала блока 3 соединен с выходом соответствующе цифрового фильтра 5-7. Входы фильт ров подключены к выходам  чеек реги тра 4 сдвига, информационный вход которого  вл етс  входом аппроксиматора , а управл ющий вход соединен с выходом генератора 1 и с управл ю 1ЦИМИ входами ключей 8. Кроме того, аппроксиматор может содержать анало цифровой преобразователь 15 и входн ключ 16, фильтр 5-7 подключе к выходам  чеек регистра 4 таким образом, что каждый 1-ьй вход ( j-ro()фильтра соединен с выхо дом (i+j)oii  чейки регистра 4. ПРИНЦИП работы аппроксиматора ос нован на замене исходной функции f(x) на каждом участке (х;, х) аппроксимирующим сплайном S(х) второй степени дефекта вида S(x) ..(x) 1Ч-2 J J где b: - коэффициенты аппроксимации , выбираемые из условий совпадени  друг с другом аппроксимирующего сплайна и исходной функции дл  слу чаев, когда исходна  функци  есть полином 0-ой, 1-ой, или 2-ой степеН1{ , т.е. Ч I Ij-rUxO) Bj - локальные сплайны, определ емо на каждом участке (х-, х-, ) в виде функций:, B;.,(x)Z,(t)4 (l-tr 2 В;., (x)EZ2(t) -2 +t-t Ч r / . Ч.2 К; (x)5Z3(t) t где t .-Г5Г- относительна  переменна , принимакит а  на каждом текущем участке аппроксимации значени  от О до 1. 1874 Аппроксиматор работает следующим образом. Генератор 1 формирует короткие импульсы с периодичностью, равной длине участка, на которые разбиваетс  аппроксимирующа  функци . Эти импульсы поступают на управл ющие входы ключей, в результате чего в начале каждого участка происходит кратковременное замыкание этих ключей и на интеграторах 12 и 13 преобразователей 9-11 устанавливаютс  необходимые начальные услови , от источника 2. За счет этого, а также и результате поступлени  на сигнальные входы интеграторов 12 преобразователей 9-1 определенных напр жений от источника I, каждый преобразователь формирует в течение участка разбиен11е одну из функций: преобразователь 9 формирует Z(t), 10 формирует ) и II - Zj(t). Эти функции поступают на аналоговые входы трехканального цифроаналогового множительно-суммирующего блока 3. Кроме того, в начале каждого участка замыкаетс  ключ 16 и очередное значение аппроксимируемой функции передаетс  на информационный вход регистра 4. Это значение заноситс  в первую  чейку, бывшее содержание первой  чейки переноситс  во вторую и т.д., а бывшее содержимое п той  чейки устран етс . Перенос содержимого  чеек происходит по команде от генератора 1. С  чейками регистра 4 соединены входы цифровых фильтров 5-7, поэтому в начале каждого участка на каждьй цифровой фильтр поступают по три значени  функции f(x), где они преобразуютс  согласно формуле (2), в результате чего на выходе каждого из фильтров получаем в цифровой форме один из коэффициентов Ь: , вход щих в формулу (1). Затем эти величины поступают на цифровые входы блока 3, где и происходит перемножение и суммирование. согласно формуле (1), в результате чего на выходе блока 3 в течение каждого участка получаем в аналоговом виде аппроксимирующий сплайн (1). В начале спедук цего участка генератор 1 выдает очередной .импульс и все описанные процессы повтор ютс . В результате на выходе 14 аппроксиматора , соединенном с выходом блока 3, йоЛучаем аппроксимирукщий сплайн S(x) по всей области определени  функции. Таким образом, предлагаемый аппроксиматор реализует кусочно-квадратичную Гсплайновую)аппроксимацию любой непрерывной функции, и обеспечивает большую точность аппроксимации , при разделении области определени  функции на одно и то же число участков, как и в прототипе. С другой стороны, дл  получени  одинаковой точности аппроксимации с прототипом длина участка разбиени  функции в предлагаемом устройстве будет больше т.е. уменьшаетс  количество замеров аппроксимируемой функции. Например , при аппроксимации с помощью рассмотренного устройства аналитического сигнала, имеющего форму колокообразного импульса, при длине участка разбиени , равного половине среднеквадратичной ширины импульса, максимальна  относительна  погрешность не превышает 0,5%. В этих же услови х применение устройства-прототипа создает погрешность не менее 4%. Дл  того, чтобы прототип обеспечил погрешность 0,5%, длина участка разбиени  указанного импульса должка быть примерно в 10 раз меньше.The invention relates to automation and computing and can be used, in particular, in devices for restoring functions from discrete data and in devices for approximating continuous functions. A piecewise quadratic approximator containing a digital-analogue converter and a functional converter with a parabolic characteristic ij is known. A piecewise quadratic approximator containing digital-analogue converters, summators, and functional converters is also known. A common drawback of these approximators is constructive complexity because of the need to use to determine the parameters of an approximate spline of specialized computing devices. A piecewise quadratic approximators have been used. and quadratic functional converter containing two integrators, the first of which is The key is connected to the signal input of the second integrator and to the first input of the adder, and the smgnal input to the gate of the 4x block 4 connected to the control input with the output of the clock pulse generator, and the signal input to the output of the voltage divider connected by the input to the output of the block a subtraction connected by a first input to an output of an adder, and a second input to an output of a digital-to-voltage converter, the input of which is an input of an approximator, moreover. the second input of the adder is connected to the output of the approximator and to the output of the second integrator of the quadratic functional converter 3j. A disadvantage of the known approximator is the reduced accuracy of the approximation. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the approximation. To this end, a piecewise quadratic approximator containing a gene, a clock pulse rampter and a quadratic functional transducer containing two integrators, the first of which is connected to the signal input of the second integrator, additionally includes keys, shift register, digital filters, a three-channel digital-analogue multiplier - sum up the block, the source of the reference voltages and the second and third quadratic functional converters, each containing two integrators, the first of which is connected to the output with a sig the second input, the signal inputs of the first integrators of all quadratic functional converters are connected to the corresponding outputs of the source of reference voltages connected by other outputs through the corresponding keys to the installation inputs of the initial conditions of the first and second integrators of all quadratic functional converters, and the output of the second integrator of each quadratic functional converter under-. is connected to the analog input of the corresponding channel of the three-channel digital-anapic multiplying-summing unit whose output is the output of the approximator, and the digital input of each channel of the three-channel digital-threshold multiplying-summing unit is connected to the output of the corresponding digital ltr connected to each L-YM (Uii3) input (i + jl) -aft shift register cells (where j is the filter number), the information input of which is the input of the approximator, and the control The live input is connected to the output of the generator so ovyh pulses with controlled yupschmi input keys. The drawing shows a block diagram of a piecewise quadratic approximator. The approximator contains a generator of 1-stroke pulses, a source of 2 reference voltages, a three-channel circuit 45) Analogue multiplying-summing unit 3, a shift register 4, digitB {9ie filters 5-7 and capacitor 8, quadratic functional converters 9-P. Each of the converters 9-11 contains two integrators 12 and 13, the first of which is connected to the signal input of the second integrator 13. The signal inputs of the first integrators 12 of the converters 9-11 are connected to the corresponding outputs of the source 2 reference voltages connected by other outputs through the corresponding switches 8 with the installation inputs of the initial conditions of the first and second 3 integrators 12 n 13 converters 9-11. The output of the second integrator 13 of each of the converters 9-11 is connected to the analog input of the corresponding channel of the three-channel digital-to-south south multiplier sum of block 3, the output of which is the output 14 of the approximator. Block 3 can be implemented, for example, on three digital-to-analog converters on an adder, the inputs of which are connected to the outputs of the digital-to-analog converter. Qi The background input of each channel of block 3 is connected to the output of a digital filter 5-7. The filter inputs are connected to the outputs of the cells of the shift register 4, the information input of which is the input of the approximator, and the control input is connected to the output of the generator 1 and to the control of the DIGITAL inputs 8 of the keys 8. In addition, the approximator may contain an analog digital converter 15 and an input key 16, filter 5-7 is connected to the outputs of the register 4 cells in such a way that every 1st input (j-ro () of the filter is connected to the output (i + j) oii register cell 4. PRINCIPLE of the approximator is based on the replacement the initial function f (x) at each segment (x ;, x) approximating spline S (x) of the second degree of the defect type S (x) .. (x) 1H-2 JJ where b: are the approximation coefficients chosen from the conditions of the approximating spline and the initial function to match each other for the case when the original function is a polynomial 0th, 1st, or 2nd degree H1 {, i.e. I Ij-rUxO) Bj are local splines that are defined at each segment (x-, x-,) as functions :, B; ., (x) Z, (t) 4 (l-tr 2 V;., (x) EZ2 (t) -2 + tt × r /. P.2 K; (x) 5Z3 (t) t where t.-Г5Г- is relative variable, takes on each current plot the approximation of values from O to 1. 1874 The approximator works as follows. Generator 1 generates short pulses with a periodicity equal to the length of the section into which the approximating function is divided. These pulses are sent to the control inputs of the keys, as a result of which at the beginning of each segment a short-term closure of these keys occurs and the necessary initial conditions are established at integrators 12 and 13 of the converters 9-11, as well as the result of The signal inputs of the integrators 12 of the transducers 9-1 of certain voltages from the source I, each transducer form one of the functions during the section: the transducer 9 forms Z (t), 10 forms) and II - Zj (t). These functions are fed to the analog inputs of a three-channel digital-analogue multiplying-summing unit 3. In addition, at the beginning of each section, the key 16 is closed and the next value of the approximated function is transmitted to the information input of register 4. This value is entered into the first cell, the former content of the first cell is transferred to the second etc., and the former content of the fifth cell is eliminated. Transferring the contents of cells occurs upon a command from generator 1. Registers 4 are connected to the digital filter 5-7 inputs, so at the beginning of each section, three values of f (x) are received for each digital filter, where they are converted according to formula (2) as a result, at the output of each filter, we obtain in digital form one of the coefficients b: entering into formula (1). Then these values are fed to the digital inputs of block 3, where multiplication and summation take place. according to formula (1), with the result that at the output of block 3 during each section we obtain in approximate form an approximating spline (1). At the beginning of the spin section of the generator, 1 generates another impulse and all the described processes are repeated. As a result, at the output 14 of the approximator connected to the output of block 3, we obtain an approximating spline S (x) over the entire domain of the function definition. Thus, the proposed approximator implements a piecewise quadratic Gspline) approximation of any continuous function, and provides greater approximation accuracy when dividing the function definition domain into the same number of sections as in the prototype. On the other hand, to obtain the same accuracy of approximation with the prototype, the length of the section of the partitioning function in the proposed device will be greater, i.e. the number of measurements of the approximated function decreases. For example, when approximating with the help of the considered device an analytical signal having the shape of a bell-shaped pulse, with the length of the partition of the section equal to half the root-mean-square width of the pulse, the maximum relative error does not exceed 0.5%. Under the same conditions, the use of a prototype device creates an error of at least 4%. In order for the prototype to provide an error of 0.5%, the length of the section for splitting the specified pulse must be approximately 10 times smaller.

Claims (1)

КУСОЧНО-КВАДРАТИЧНЫЙ АППРОКСИМАТОР, содержащий генератор тактовых импульсов и квадратичный функциональный, преобразователь, содержащий два интегратора, первый из которых подключен выходом к сигнальному входу второго, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности аппроксимации, в него дополнительно введены ключи, регистр сдви-. га, цифровые фильтры, трехканальный цифроаналоговый множительно-суммирующий блок, источник опорных напряжений и второй и третий квадратичные функциональные преобразователи, содержащие по два интегратора, первый из которых соединен выходом с сигнальным входом второго, причем сигнальные входы первых интеграторов всех квадратичных функциональных преобразователей подключены к соответствующим выходам источника опорных напряжений, соединенного остальными выходами через соответствующие ключи с входами установки начальных условий первых и вторых интеграторов всех квадратичных функциональных преобразователей, а выход второго интегратора каждого квадратичного функционального преобразователя подключен к аналоговому входу соответствующего канала трехканального цифроаналогового множительно-суммиругацего блока, выход которого является выходом аппроксиматора, причем цифровой вход каждого канала трехканального цифроаналогового множительно-суммирующего блока соединен с выходом соответствующего цифрового фильтра, подключенного каждым ΐ-ым (lii£3) входом к выходу (i+j-l)-ojl ячейки регистра сдвига (где д - номер фильтра), информационный вход которого является входом аппроксиматора, а управляющий вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов и с управляющими входами’ ключей. ·A PIECE-QUADRATIC APPROXIMATOR containing a clock pulse generator and a quadratic functional converter containing two integrators, the first of which is connected by the output to the signal input of the second, characterized in that, in order to increase the accuracy of approximation, keys are added to it, the shift register . hectares, digital filters, a three-channel digital-analog multiplier-summing unit, a reference voltage source and a second and third quadratic functional converters containing two integrators, the first of which is connected by the output to the signal input of the second, and the signal inputs of the first integrators of all quadratic functional converters are connected to the corresponding the outputs of the reference voltage source connected by the remaining outputs through the corresponding keys with the inputs of the installation of the initial conditions of the first second and second integrators of all quadratic functional converters, and the output of the second integrator of each quadratic functional converter is connected to the analog input of the corresponding channel of the three-channel digital-analog multiplier-sum multiplier block, the output of which is the output of the approximator, and the digital input of each channel of the three-channel digital-analog multiplier-sum multiplier block is connected to the output the corresponding digital filter connected by each ΐ-th (lii £ 3) input to the output (i + jl) - ojl of the shift register cell (where d is the filter number), the information input of which is the input of the approximator, and the control input is connected to the output of the clock generator and to the control inputs of the keys. ·
SU823540398A 1982-11-15 1982-11-15 Piecewise-square approximator SU1091187A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823540398A SU1091187A1 (en) 1982-11-15 1982-11-15 Piecewise-square approximator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823540398A SU1091187A1 (en) 1982-11-15 1982-11-15 Piecewise-square approximator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1091187A1 true SU1091187A1 (en) 1984-05-07

Family

ID=21045550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823540398A SU1091187A1 (en) 1982-11-15 1982-11-15 Piecewise-square approximator

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1091187A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР № 374622, кл. G 06 G 7/28, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 408329, кл. G 06 G 7/28, 1973. 3.Авторское свидетельство СССР 638978, 101. G 06 G 7/26, 1976 (прототип). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1091187A1 (en) Piecewise-square approximator
Karplus Error analysis of hybrid computer systems
US3573797A (en) Rate augmented digital-to-analog converter
SU1473795A1 (en) Apparatus for automatic control of oil desalination process
SU1064280A1 (en) Sine-cosine function generator
JPH0432563B2 (en)
SU1034174A1 (en) Vernier code/time interval converter
SU1716607A1 (en) Digital filter with multilevel delta modulation
SU1171759A1 (en) Device for controlling flow rate
SU731598A1 (en) Pulse frequency divider with variable division factor
SU858011A1 (en) Device for taking logarithms
SU970354A1 (en) Converter of binarycode to angular valve binary coded decimals
SU934481A1 (en) Function approximation device
SU1142848A1 (en) Interpolator
SU780175A1 (en) Pulse frequency multiplier
SU832556A1 (en) Follow-up frequency multiplier
SU888111A1 (en) Sine-cosine function generator
SU851425A1 (en) Non-linear interpolator
SU1131028A1 (en) Synchronous filter
SU960837A1 (en) Digital function converter
SU949662A1 (en) Multiplying-dividing device
SU771672A1 (en) Device for computing logarithmic functions
SU1376106A1 (en) Analog-to-digital integrating device
SU822211A1 (en) Antilogarithmic converter
SU1376082A1 (en) Multiplication and division device