SU129032A1 - The method of reproducing the functions of one or two variables and the device for implementing the method - Google Patents

The method of reproducing the functions of one or two variables and the device for implementing the method

Info

Publication number
SU129032A1
SU129032A1 SU634100A SU634100A SU129032A1 SU 129032 A1 SU129032 A1 SU 129032A1 SU 634100 A SU634100 A SU 634100A SU 634100 A SU634100 A SU 634100A SU 129032 A1 SU129032 A1 SU 129032A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
functions
variables
function
piecewise
reproducing
Prior art date
Application number
SU634100A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
С.А. Гинзбург
Original Assignee
С.А. Гинзбург
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 С.А. Гинзбург filed Critical С.А. Гинзбург
Priority to SU634100A priority Critical patent/SU129032A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU129032A1 publication Critical patent/SU129032A1/en

Links

Landscapes

  • Complex Calculations (AREA)

Description

В известных аналоговых вычислительных устройствах дл  воспроизведени  функций одной или двух переменных, заданных в виде гра411коБ или таблиц, примен ютс  диодные функциональные преобразователи , построенные на способе суммировани  ломаных отрезков, или используетс  представление функции двух переменных функци ми одной переменной. Однако существующие способы построени  функциональных преобразователей не позвол ют непосредственно и независимо настраивать и измен ть апликаты функции, что ограничивает об.гасть применени  этих способов.In the known analog computing devices, to reproduce the functions of one or two variables specified in the form of charts or tables, diode functional converters are used, built on the method of summing up broken lines, or using the function representation of two variable functions of one variable. However, the existing methods of constructing functional converters do not allow directly and independently adjusting and modifying the functions of the function, which limits the use of these methods.

Предлагаемый способ воспроизведени  функций одной или двух переменных, основанный на кусочной аппроксимации, позвол ет строить функциональные преобразователи дл  щирокого класса функций и увеличивать точность их воспроизведени , дл  чего функцию образуют из р да элементарных функций (линий, поверхностей) и максимальную или минимальную из них выдел ют применением логических схем «ИЛИ и «И. На входы этих схем подаютс  напр жени , измен ющиес  непрерывно, а на выходе по в.г  ютс  напр жени , которые равны наибольшему или наименьщему из входных напр жений.The proposed method of reproducing functions of one or two variables, based on piecewise approximation, allows building functional converters for a wide class of functions and increasing their reproduction accuracy, for which the function is formed from a number of elementary functions (lines, surfaces) and the maximum or minimum of them are using logic circuits "OR and" I. Voltages that vary continuously are applied to the inputs of these circuits, and voltages that are equal to the largest or smallest of the input voltages are applied to the output voltage.

Устройство дл  осуществлеии  предлагаемого способа отличаетс  от известных тем, что дл  воспроизведени  треугольной функции от каждой из двух входных переменных оно содержит функциональные преобразователи , по матричной схеме подключенные к блокам умножени , а выходы последних подсоединены к сумматору.A device for carrying out the proposed method differs from the known ones in order to reproduce a triangular function from each of the two input variables it contains functional transducers connected to the multiplicator units in a matrix pattern, and the outputs of the latter are connected to an adder.

Рассмотрим возможность изображени  заданной нелинейной функции одной непрерывной переменной (u) путем ее логического построени  из р да элементарных функций х,(и), у (и) . . . z(u) (в дальнейщем дл  простоты будем считать их линейными). Кривые, удовлетвор ющие условию F (и) О или условию F (и) О могут быть аппроксимированы касательными пр мыми соответственно следующим образом: № щ F 129032- 2 ) OrflSeeM /(ы)-макс yi(«X 2(«) Уn(), ; при fCwj О,преем/(«)-мин A-i(wX JCJ(M:) . л:„(м). ри®|м следу о.щее сокращенное обозначение этих функций: .,;-.«)г-о («); /(V.) Пример построени  функции вида Г{и) показан на фиг. 1. Кривые с несколькими экстремумами можно синтезировать с помощью указанных функций и вспомогательной кривой А(и), приход ей через точки F(u)0. Например, если крива  обладает трем  максимумами и двум  минимумами , то она может быть логически выражена следующим обраом: ( M) - мин { макс FI(II}, F(u), Р,(ч, A(tt}, Д(и), F.(ii)} макс { мин I/,r«), ЛД«), А(и, А(«). F,(ii F,(u). Таким же образом можно логически образовать функцию с любым числом экстремумов. Ниже рассматриваетс  возможность изображени  заданной функции двух переменных (x,y) путем ее логического построени  из р да элементарных функций двух переменных f(x,y); f2(x,y); fz(x, у)В простейшем случае будем считать, что эти элементарные ф нкции  вл ютс  линейными, то есть f(x,y) 2(х,у)а х+Ь2У+С; /з(л;,.г/)азЛ+ зУ+С и геометрически представл ютс  в виде плоскостей. Путем выполнени  логических операций между такими элементарными плоскост ми можно осуществить кусочно-плоскостную аппроксимацию заданной поверхности. В качестве примера на фиг. 2 приведена поверхность в виде пирамиды , сто щей на плоскости х, у. Если кажда  из боковых граней этой пирамиды выражаетс  функци ми fi(x,y); f2(x,y); fz(x,y), то вс  поверхность в целом в логической форме выражаетс : Р(х,у) макс{тп1 fiX,y), ,у), f.(x,y 0. В общем случае, когда функци  двух переменных задана в виде некоторого числа точек в пространстве х, у, z к необходимо построить кусочно-плоскостную аппроксимацию заданной поверхности, то это может быть выполнено путем соединени  этих точек. В результате будут образованы треугольники (фиг. 3). Если теперь между образованными плоскост ми выполнить логические операции «макс и «мин, то получитс  гранена  поверхность, аппроксимирующа  заданную функцию двух переменных. Сказанное выше вы вл ет преимущество предлагаемого способа перед известным методом суммировани  дл  случа  немонотонных функций . Значительна  часть таких кривых при методе суммировани  образуетс  как мала  разность больших величии, что может приводить к неустойчивой работе схемы. При использовании предлагаемого способа разности не образуетс , так как кажда  точка результирующей кривой создаетс  самосто тельно (образуетс  только одной из элементарных функций). Ниже описываетс  вариант построени  устройства, реализующего предлагаемый способ воспроизведени  функций двух переменных, в котором непосредственно задаютс  апликаты Zi, Т., Z, . . . . При этом интервалы х и &у между заданными абсциссами и ординатами посто нны .Let us consider the possibility of representing a given nonlinear function of one continuous variable (u) by its logical construction from a series of elementary functions x, (i), y (i). . . z (u) (in what follows, for simplicity, we will consider them linear). Curves that satisfy the condition F (and) О or the condition F (and) O can be approximated by the tangent lines, respectively, as follows: (),; with fCwj O, precede / (“) - min Ai (wX JCJ (M :). l:„ (m). Ri® | m next general meaning of these functions:.,; -. “ ) r-o («); / (V.) An example of constructing a function of the form T {u) is shown in FIG. 1. Curves with several extremes can be synthesized using the above functions and an auxiliary curve A (i), and its arrival through the points F (u) 0. For example, if a curve has three maxima and two minima, then it can be logically expressed as follows: (M) - min {max FI (II}, F (u), P, (h, A (tt}, D (and ), F. (ii)} max {min I /, r "), LD"), A (and, A ("). F, (ii F, (u). In the same way, you can logically form a function with any the number of extrema. Below we consider the possibility of representing a given function of two variables (x, y) by its logical construction from a series of elementary functions of two variables f (x, y); f2 (x, y); fz (x, y) In the simplest case we assume that these elementary functions are linear, then e Each of f (x, y) 2 (x, y) a x + b2y + c; / c (xl ;, g /) aa + cc + c is geometrically represented as planes. By performing logical operations between such elementary by planes, a piecewise-plane approximation of a given surface can be made.As an example, Fig. 2 shows a surface in the form of a pyramid, standing on the x, y plane. f2 (x, y); fz (x, y), then the entire surface as a whole is expressed in a logical form: P (x, y) max {tp1 fiX, y),, y), f. (x, y 0. In the general case, when the function is two the variables are given as a number of points in the space x, y, z, it is necessary to construct a piecewise-plane approximation of a given surface, this can be done by connecting these points. As a result, triangles will be formed (Fig. 3). If now between the formed planes we perform the logical operations "max and" min, then we get a faceted surface approximating a given function g the above variables reveal the advantage of the proposed method over the known summation method for the case of non-monotonic functions. A large part of such curves in the summation method is formed as a small difference of large magnitudes, which can lead to unstable operation of the circuit. since each point of the resulting curve is created independently (formed only by one of the elementary functions). The following describes a variant of constructing a device that implements the proposed method of reproducing functions of two variables, in which the applications Zi, T., Z, are specified directly. . . . At the same time, the intervals x and & y between the given abscissas and ordinates are constant.

Интерпол ци  осуществл етс  следующим образом. Текущее значение Z внутри четырехугольника с апликатами Zi,j; Zi, .ц.у; Z,+ i,y+i определ етс  как взвещенна  сумма заданных апликат. При этом вес пропорционален произведению текущих координат х и у от заданной апликаты , диаметральной по отнощению к взвещиваемой.Interpolation is carried out as follows. The current value of Z is inside the quad with aplicates Zi, j; Zi. Z, + i, y + i is defined as the sum of the specified items. At the same time, the weight is proportional to the product of the current x and y coordinates of the given aplicate diametrically with respect to the height.

Таким образомIn this way

,,) (/-3,.)-f 2/,у + , (/-«J Ру (+ьу«/ (1-8у) +Z,+ b,4, а, (1),,) (/-3,.)-f 2 /, y +, (/ - “J Ru (+ yu“ / (1-8y) + Z, + b, 4, a, (1)

Така  интерпол ци  приводит к необходимости образовани  функций а, р, 1-а, 1--р и суммы произведений этих функций.Such interpolation leads to the necessity of the formation of the functions a, p, 1-a, 1-p and the sum of the products of these functions.

Рассмотрение перехода от одного интервала к другому показывает, что указанные функции должны быть «треугольными, то есть линейно возрастающими в предществующем интервале, линейно убывающими в последующем интервале и равными нулю во всех остальных интервалах.Consideration of the transition from one interval to another shows that these functions must be "triangular, that is, linearly increasing in the previous interval, linearly decreasing in the subsequent interval and equal to zero in all other intervals.

Обозначим эти треугольные функции -(х) и Х (у). Общую формулу дл  аппроксимации двух переменных при заданных апликатах можно записать в следующей форме:Denote these triangular functions - (x) and X (y). The general formula for approximating two variables with given applicants can be written in the following form:

/ j П/ j P

Z-. S Z,/.,-,()X,.-,(y)--Z,,,.-.,X,.-,(A-)X;)-Z,+,,/,(x)A,..,()-f (2) -}-Zi+,j+,x)lj(y).Z-. SZ, /., -, () X, .-, (y) - Z ,,, .-., X, .-, (A-) X;) - Z, + ,, /, (x) A, .., () - f (2) -} - Zi +, j +, x) lj (y).

При любых значени х хну все члены этой суммы, за исключением четырех, дл  которых 0, обращаютс  в нуаь. Оставшиес  четыре члена образуют интерпол ционную формулу (1).At any value of henna, all the members of this sum, with the exception of four, for which 0, turn to zero. The remaining four members form the interpolation formula (1).

На фиг. 4 показана структурна  схема моделировани  интерпол ционной формулы.FIG. Figure 4 shows a structural scheme for modeling an interpolation formula.

На схеме: / - функциональные преобразователи дл  воспроизведени  треугольных функций; 2-блоки умножени ; 3-элементы дл  задани  апликат и 4-сумматор. Выходы функциональных преобразователей подключены по матричной схеме к блокам умножени , а выходы последних - к сумматору.In the diagram: / - functional transducers for reproducing triangular functions; 2 multiplication blocks; 3-elements for specifying the aplicat and 4-adder. The outputs of the functional converters are connected in a matrix scheme to the multiplication units, and the outputs of the latter are connected to an adder.

Если заданы апликаты функции дл  т абсцисс х и п ординат yjто все устройство дл  аппроксимации функции двух переменных потребует: п+т треугольных функций, т-п блоков умножени  двух переменных , столько же элементов дл  задани  апликат и один сумматор.If appliqué functions are specified for abscissas and ordinates, then the entire device for approximating the function of two variables will require: n + m triangular functions, mn multiplicative blocks of two variables, the same number of elements to specify an item and one adder.

Электрические схемы дл  получени  треугольных функций могут строитьс  на логической основе, как показано выще.Circuit diagrams for obtaining triangular functions can be constructed on a logical basis, as shown above.

С целью уменьщени  числа схем умножени  осуществл етс  кусочно-плоскостна  аппроксимаци  функции путем применени  логических операций выбора максимальной или минимальной из двух величин.In order to reduce the number of multiplication schemes, a piecewise-plane approximation of the function is carried out by applying the logical operations of choosing the maximum or minimum of two quantities.

Поставим себе задачу осуществить кусочно-плоскостную аппроксимацию функций двух переменных.We set ourselves the task of implementing a piecewise-plane approximation of functions of two variables.

Следовательно, интерпол ци  между четырьм  апликатамиTherefore, the interpolation between the four aplicates

Zij,- Zi+i,j; Zi,j+ и Z,i-i,,-+i также должна быть кусочно-плоскостной. Пусть, как и в случае интерпол ционной формулы (1), апликата дл Zij, - Zi + i, j; Zi, j + and Z, i-i ,, - + i must also be piecewise-plane. Let, as in the case of the interpolation formula (1), the application for

центра четырехугольника Xcp - -i Xi.); (yi-yj+i) естьthe center of the quadrilateral Xcp is -i Xi.); (yi-yj + i) is

средне-арифметическа  апликат его верщин, то естьMedium-arithmetic application of its verbs, i.e.

- 3 -№ 129032- 3 - № 129032

О.ГоуO.Gou

где ,. Дл- - ,where For -,

№ 129032 - 4 1У + 1 (-М ; + l№ 129032 - 4 1U + 1 (-M; + l

Кусочно-плоскостна  интерпол ци  получаетс  путем соединени  пр мыми лини ми точки 2, с точками Z,,у Z;,y+/,. 4+лу и ,,+, В целом кусочно-плоскостна  аппроксимаци  функции двух переменных в данном случае образуетс  в виде граненой поверхности, причем кажда  грань представл ет собой плоский треугольник, две из вершин которого определ ютс  смежными заданными координатами, а треть  - средней координатой.Piecewise plane interpolation is obtained by connecting straight lines of point 2, with points Z, at Z ;, y + / ,. 4 + lu and, +, In general, the piecewise-plane approximation of the function of two variables in this case is formed as a faceted surface, each face being a flat triangle, two of whose vertices are determined by adjacent given coordinates, and a third is the middle coordinate .

Кусочно-плоскостна  аппроксимаци  заданной функции может быть получена путем замены в интерпол ционной формуле (1) функций а, (1-а)р., (1-р)аи (1-а)(1-j3) на кусочно-плоскостные аппроксимации этих функций. При умножении двух переменных функци  изображаетс  поверхностью 2-го пор дка. Рассмотрим аппроксимацию такой функции граненой поверхностью в пределах изменени  переменных О а 1. О : р 1 и при условии, что в точках , (Piecewise planar approximation of a given function can be obtained by replacing the functions a, (1-а) р., (1-р) аи (1-а) (1-j3) with piecewise-plane approximations in the interpolation formula (1) these functions. When multiplying two variables, the function is represented by a 2 nd order surface. Consider the approximation of such a function by a faceted surface within the variation of the variables O and 1. O: p 1 and provided that at the points, (

. Р -- ; , аппроксимирующа  поверхность совпадает. R -- ; approximation surface matches

со значени ми функции 7 аРНа фиг. 5 показаны координаты совпадающих точек, уравнени  граней аппроксимирующей поверхности и ее вид в плане. На ребрах граненой поверхности показано, какие логические операции (макс или мин) должны быть выполнены между двум  соседними гран ми.with the values of the aPH function 7 of FIG. Figure 5 shows the coordinates of the coinciding points, the equations of the faces of the approximating surface and its plan view. On the edges of a faceted surface, it is shown which logical operations (max or min) should be performed between two adjacent faces.

Можно показать, что уравнение аппроксимирующей поверхности может быть выражено в следующей формеIt can be shown that the equation of the approximating surface can be expressed in the following form

. 5 J I мип(а.) + макс а-|-3-/), 0 I(-3). 5 J I mip (a.) + Max a- | -3- /), 0 I (-3)

Обознача  приближенное умножение по формуле (3) через Я(а,р) и подставл   его в интерпол ционную формулу (1), получим следующее выражение дл  кусочно-плоскостной интерпол ции.Denoting the approximate multiplication by formula (3) by I (a, p) and substituting it into interpolation formula (1), we obtain the following expression for piecewise-plane interpolation.

Z Z,,/7tX,i(;),,.i(y)-fZi,,.,-i(-c), XXy)-rZ;+„,.).,.,(у) fZ Z ,, / 7tX, i (;) ,,. I (y) -fZi ,,., - i (-c), XXy) -rZ; + „,.).,., (Y) f

г2,н-ь;+,Я),ХлХ v(y)jr2, nb; +, I), ChlH v (y) j

Это выражение изображаетс  поверхностью, изображенной на фиг. 6.This expression is depicted as the surface shown in FIG. 6

При кусочно-плоскостной аппроксимации функции двух переменных структурна  схема, приведенна  на фиг. 4, остаетс  прежней, по устройства умножени  приобретают другое содержание.In the piecewise-plane approximation of the function of two variables, the structural scheme shown in FIG. 4 remains the same; according to the multiplication device, they acquire other content.

Электрическа  схема «умножени  по формуле (3) показана на фиг. 7. С помощью диодов 5 к 6 выполн етс  операци  выбора минимального из двух напр жений аир. Сопротивлени  7, 8 vi 9 служат дли образовани  суммы а+р-1. Диод W служит дл  сравнени  этой суммы с нулем. Сопротивление 11 используетс  дл  суммировани  результатов двух логических операций.An electrical multiplication circuit according to the formula (3) is shown in FIG. 7. Using diodes 5 to 6, the operation is performed to select the minimum of the two voltages of air. Resistances 7, 8 and 9 serve to form the sum of a + p-1. A diode W is used to compare this sum with zero. Resistance 11 is used to sum the results of two logical operations.

Независимые переменные ввод тс  в устройство в виде напр жений посто нного тока. Изображаема  функци  получаетс  на выходе устройства также в виде напр жени  посто нного тока.Independent variables are introduced into the device in the form of direct current voltages. The depicted function is obtained at the output of the device, also in the form of direct current voltage.

Предмет изобретени Subject invention

1. Способ воспроизведени  функций одной или двух переменных, основанный на кусочной аппроксимации, отличающийс  тем, что, с целью расщирени  класса воспроизводимых функций и увеличени  точности их воспроизведени , функцию образуют из р да элементарных1. A method of reproducing functions of one or two variables, based on piecewise approximation, characterized in that, in order to extend the class of reproducible functions and increase the accuracy of their reproduction, the function is formed from a number of elementary

функций (линий, поверхностей) и выдел ютмаксимальную или минимальную из них применением логических схем «ИДИ и «И.functions (lines, surfaces) and highlight the maximum or minimum of them using logical circuits "IDI and" I.

2. Устройство дл  осуществлени  способа по гГ1, отличающеес   тем, что, с целью воспроизведени  функций переменных, оно содержит функциональные преобразователи дл  воспроизведени  треугольной функции от каждой из двух входных переменных, блоки умножени  и сумматор, а выходы функциональных преобразователей подключены по матричной схеме к блокам умножени , выходы которых подсоединены к сумматору.2. An apparatus for carrying out the method according to rG1, characterized in that, in order to reproduce the functions of the variables, it contains functional converters for reproducing a triangular function from each of the two input variables, multiplication blocks and an adder, and the outputs of the functional converters are connected in matrix form to the blocks multiply, the outputs of which are connected to the adder.

- 5 -№ 129032- 5 - № 129032

++

XfW (uj V Hcb XjfwjHCh x.fwj-WЫ У )XfW (uj V Hcb XjfwjHCh x.fwj-WY Y)

Фиг. FIG.

10,/,0)10, /, 0)

4-1-2 / ff/KC у I ... a /a „ / 2 4-1-2 / ff / KC in I ... a / a „/ 2

папеpapa

у at

а-2a-2

ИДО) иIDO) and

(jy; (i.i,yj)(jy; (i.i, yj)

иг.5ig.5

Фиг. 6FIG. 6

,y;, y;

Ln,Ln

3 t-/JyW3 t- / JyW

Фиг. 7FIG. 7

SU634100A 1959-07-17 1959-07-17 The method of reproducing the functions of one or two variables and the device for implementing the method SU129032A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU634100A SU129032A1 (en) 1959-07-17 1959-07-17 The method of reproducing the functions of one or two variables and the device for implementing the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU634100A SU129032A1 (en) 1959-07-17 1959-07-17 The method of reproducing the functions of one or two variables and the device for implementing the method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU129032A1 true SU129032A1 (en) 1959-11-30

Family

ID=48400210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU634100A SU129032A1 (en) 1959-07-17 1959-07-17 The method of reproducing the functions of one or two variables and the device for implementing the method

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU129032A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3483364A (en) * 1967-09-12 1969-12-09 Woodward Governor Co Electrical 3d cam

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3483364A (en) * 1967-09-12 1969-12-09 Woodward Governor Co Electrical 3d cam

Similar Documents

Publication Publication Date Title
GB992170A (en) Distinguishing matrix that is capable of learning, for analog signals
US3536904A (en) Four-quadrant pulse width multiplier
US3484589A (en) Digital-analog multiplier
SU129032A1 (en) The method of reproducing the functions of one or two variables and the device for implementing the method
US2899550A (en) meissinger etal
US3678258A (en) Digitally controlled electronic function generator utilizing a breakpoint interpolation technique
US3636338A (en) Continuous function generation
US3543288A (en) Apparatus and method for producing a square-law function
Kuroe et al. A learning method of nonlinear mappings by neural networks with considering their derivatives
US2938185A (en) Electrical function generator
GB1175341A (en) Curve Tracer for Oscillographic Display
US3708659A (en) Function generator
GB1074677A (en) Analogue computer for calculating bending moments and/or shearforces of ships
US3158739A (en) Three dimensional function generator
SU773642A1 (en) Device for reproducing functions of two variables
US3154678A (en) Analog device for least squares fitting
US3671730A (en) Electronic device for plane graphical representation with perspective effect
Gambin A method of large finite elements
SU620986A1 (en) Arrangement for taking square root
SU1239727A1 (en) Device for performing spectral analysis
JPH0371331A (en) Multiplier
SU407338A1 (en) FUNCTIONAL TRANSFORMER OF MANY VARIABLES
SU1305855A1 (en) Converter of resistive bridge disbalance to time interval
SU496569A1 (en) A device for determining the inverse of a predetermined
SU773884A1 (en) Follow-up electric drive