SU1424017A1 - Apparatus for computing integral operators - Google Patents

Apparatus for computing integral operators Download PDF

Info

Publication number
SU1424017A1
SU1424017A1 SU874228299A SU4228299A SU1424017A1 SU 1424017 A1 SU1424017 A1 SU 1424017A1 SU 874228299 A SU874228299 A SU 874228299A SU 4228299 A SU4228299 A SU 4228299A SU 1424017 A1 SU1424017 A1 SU 1424017A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
block
inputs
elements
outputs
output
Prior art date
Application number
SU874228299A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Федорович Верлань
Бахром Бориевич Абдусатаров
Шахобитдин Абидович Акбаров
Абдукаххар Шакамалович Шакамалов
Джалол Джаппарович Мансуров
Маджит Маликович Каримов
Original Assignee
Ташкентский Политехнический Институт Им.А.Р.Бируни
Институт Проблем Моделирования В Энергетике Ан Усср
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 Ташкентский Политехнический Институт Им.А.Р.Бируни, Институт Проблем Моделирования В Энергетике Ан Усср filed Critical Ташкентский Политехнический Институт Им.А.Р.Бируни
Priority to SU874228299A priority Critical patent/SU1424017A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1424017A1 publication Critical patent/SU1424017A1/en

Links

Landscapes

  • Complex Calculations (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к цифровой вычислительной технике и примен етс  дл  решени  интегральных уравнений Вольтерра-Гаммерштейна в задачах, ГП « /71fj св занных с расчетом прохождени  сигналов в лини х св зи, теплопереноса и т.д. Целью изобретени   вл етс  повышение точности вычислений и быстродействи . Устройство содержит регистр 1 шага, первый блок элементов И 2, первьш накапливающий сумматор 3, первый блок сравнени  4, регистр 5 граничного значени , второй и третий блоки элементов И 6, 7, блок 8 вычислени   дра уравнени , четвертый блок элементов И 9, второй накапливающий сумматор 10, блок 11 вычислени  подынтегральной функции, первый блок умножени  12, второй блок сравнени  13, второй блок умножени  14, элемент ИЛИ 15, элемент НЕ 16, первый коммутатор 17, п тый блок элементов И 18, элемент задержки 19, блок 20 сдвига, второй коммутатор 21, шестой блок элементов И 22, блок 23 элементов ИЛИ, третий накапливающий сумматор 24, 2 ил. «fci-Ш |Х (Л 4 1С 4The invention relates to digital computing and is used to solve the Volterra-Hammerstein integral equations in problems of GP / 71fj related to the calculation of the signal flow in the communication lines, heat transfer, etc. The aim of the invention is to improve the accuracy of calculations and speed. The device contains a register of 1 step, the first block of elements AND 2, the first accumulating adder 3, the first block of comparison 4, the register 5 of the limit value, the second and third blocks of elements AND 6, 7, the block 8 for calculating the equation frame, the fourth block of elements And 9, the second accumulating adder 10, block 11 calculating the integrand function, first multiplying unit 12, second comparing unit 13, second multiplying unit 14, OR 15 element, NOT 16 element, first switch 17, Fifth block of AND elements 18, delay element 19, block 20 shift, the second switch 21, the sixth block lementov AND 22, OR block elements 23, the third accumulator 24, 2 yl. "FC-W | X (L 4 1C 4

Description

Изобретение относитс  к цифровой вычислительной технике и может найти применение в составе специализированного вычислительного устройства дл  вычислени  интегральных операторов Вольтерра - Гаммерштейна с  драми об щего вида дл  решени  задач анализа и оптимизации нелинейных электрических цепей измерени  и контрол  napaметров , моделировани , управлени  и регулировани  объектов и процессов, св занных с преобразованием и передачей энергии, например преобразование энергии в различных датчиках, прохождение сигналов в лини х св зи,  влени теп.по- и массопереноса, химические;, и  дерные превращени  .и т.д.The invention relates to digital computing and can be used as part of a specialized computing device for calculating Volterra-Hammerstein integral operators with general form dramas for solving problems of analyzing and optimizing nonlinear electrical circuits for measuring and controlling naprometers, modeling, controlling and controlling objects and processes associated with the conversion and transmission of energy, such as energy conversion in various sensors, the passage of signals in the communication lines, is Yeni tepop- and mass transfer, chemical;, and nuclear transformations, etc.

Цель изобретени  - повышение точности вычислений и быстродействи . На фиг. 1 представлена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временна  диаграмма работы блоков устройства.The purpose of the invention is to improve the accuracy of calculations and speed. FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device; in fig. 2 is a temporary diagram of the operation of the device blocks.

Устройство содержит регистр 1 niara, HcpBbiii блок 2 элементов И, первьп накаплипаюпр1Й сут-матор 3, первый блок 4 сравнени , регистр 5 граничного значени , второй 6 и третий 7 блоки элементов II, блок 8 вычисле- ПИЯ  дра уравнени , четвертый блок 9 элементов Н, второй наканливающий cjT.ii.jaTop 10, блок 11 вычислени  подынтегральной функции, первый блок 12 умножени , второй блок 13 сравнени , второй блок 14 умножени ,элемент ИПИ 15, элемент НЕ 16, nepBbtfi коммутатор 17, п тый блок 18 элементов И, элемент 19 задержки, блок 20 сдвига , второй коммутатор 21, шестой блок 22 элементов И, блок 23 элементов Ш1Н, третий накат1пиваюи(ий сумматор 24.The device contains a register 1 niara, HcpBbiii block 2 elements And, a first day matrix 3, the first block 4 comparison, the register 5 limit value, the second 6 and the third 7 blocks of elements II, block 8 calculations of the core of the equation, the fourth block 9 elements H, second emitting cjT.ii.jaTop 10, block 11 calculating the integrand function, first multiplying unit 12, second comparing unit 13, second multiplying unit 14, IPI 15 element, HE 16 element, nepBbtfi switch 17, Fifth unit 18 elements And , delay element 19, shift unit 20, second switch 21, sixth unit 22 elements And, a block of 23 elements Ш1Н, the third run-up (its adder 24.

Описание физическшс процессов при решепии задач сводитс  к решению нелинейного интегрального уравнени  Вольтерра-Гаммерштейна 2-го родаThe description of physical processes in solving problems is reduced to solving a Volterra-Hammerstein nonlinear integral equation of the second kind.

y(t)-J k(t,s)(s)ds f(t), (1)y (t) -J k (t, s) (s) ds f (t), (1)

CLCL

где y(t) - исследуемьш сигнал, k(t;,s) -  дро интегрального уравнени , которое несет информацию об исследуемом объекте;where y (t) is the signal under investigation, k (t;, s) is the core of the integral equation that carries information about the object under study;

F - заданна  нелинейна  функци ;F is a given non-linear function;

f(t) - отклик объекта на исследуемый сигнал; t - врем .f (t) is the response of the object to the signal under study; t - time

Эффективность решени  интегрального уравнени  (1) зависит от того, насколько успешно будет реализован вход щий в него интегра/1ьный операторThe efficiency of solving the integral equation (1) depends on how successfully the integral integrator is implemented.

«fC"FC

t) k(t,s)F(f (s)ds (2)t) k (t, s) f (f (s) ds (2)

От успешной реализации интегрального оператора зависит производительность и экономичность сепциализиро- ванных процессора и устройства, реализующих интегральньй оператор и уравнение Вольтерра-Гаммерштейна.The performance and efficiency of a separate processor and device that implement the integral operator and the Volterra – Hammerstein equation depend on the successful implementation of the integral operator.

В устройстве реализуетс  квадратурный метод численной реализации интегрального оператора (2) посредством расчетного выражени  IThe device implements a quadrature method for the numerical implementation of the integral operator (2) by means of the calculated expression I

(ti)h Ajk(tj,t;)F f(tj), (3)(ti) h Ajk (tj, t;) F F (tj), (3)

J.OJ.O

где Aj where is Aj

0,5 при j О, j 1; 1 при О i. j 4 i.0.5 at j O, j 1; 1 at O i. j 4 i.

5 . 5five . five

00

5five

5five

т.е. реализуютс  квадратурна  формула трапеций с шагом дискретизации h const.those. the quadrature trapezoid formula with a discretization step h const is realized.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Перед началом работы значение шага h заноситс  в первый регистр 1, а значение b верхней границы интегрального оператора - в регистр 5.Все остальные операционные блоки устанавливаютс  в О. После подачи управл ющего сигнала Пуск на шину Выдача кода первого 3 и второго 10 накапливающих сумматоров (первый такт работы процессора) значение t: ь tp О с сумматора 3 поступает на первый вход первого блока 11 сравнени , на второй вход которого с регистра 5 поступает значение Ь в результате этого в первом блоке 4 сравнени  выполн етс  сравнение tg с. Ь, Одновременно значение переменной t t О поступает на первый вход второго блока 13 сравнени , на второй вход ко торого с накапливающего сумматора 10 поступает значение переменной t tp О, в результате чего на втором блоке 13 сравнени  происходит сравнение переменной tj t с переменной t tg. Кроме того, одновременно значение переменной t; О поступает на п-входовый элемент ИЛИ 15 (на выходе которого в результате вьтолне- ни  логической операции ИЛИ вьфабаты- ваетс  нулевой сигнал, выполн ющийBefore starting, the step value h is entered into the first register 1, and the upper limit value b of the integral operator is entered into register 5. All other operational blocks are set to O. After the control signal is applied Bus start, the output of the code of the first 3 and second 10 accumulating adders ( The first processor clock cycle) the value t: Ь tp О from the adder 3 is fed to the first input of the first comparison unit 11, the second input of which from the register 5 receives the value b as a result of this, the comparison tg with is executed in the first 4 comparison block. B. At the same time, the value of the variable t t О is fed to the first input of the second comparison unit 13, the second input of which from the accumulating adder 10 receives the value of the variable t tp 0, with the result that at the second comparison unit 13 there is a comparison of the variable tj t with the variable t tg. In addition, at the same time the value of the variable t; It arrives at the p-input element OR 15 (at the output of which, as a result of the execution of a logical operation OR, a zero signal is produced, which performs

функции управлени ) и на вход блока 11 (в нем вычисл етс  значение нелинейной функции F f(t )J.control functions) and to the input of block 11 (it calculates the value of the nonlinear function F f (t) J.

Во втором такте в первом умножителе 12 выполн етс  умножение значени  шага h, поступающего с регистра 1, на значение налинейной функции ), поступающей с блока 11. В результате получаем значение про- изведени  h- F(to)j, а значени  переменных tj О и t О через открытые управл ющим сигналом t . b с первого выхода первого блока 4 сравнени  второй 6 и третий 7 блоки элементов И проход т на , блок 8, в результате чего в нем вычисл етс  значение  дра k(te, to). Одновременно управл ющий сигнал tj tj (j i) поступает на вход элемента 19 задержки, на пину сброса третьего накапливающего сумматора, на первые входы первого 17 и второго 21 коммутаторов и открывает первый блок 2 элементов И, в результате чего на первом накапливающем сумматоре 3 вычисл етс  t t to + h h.In the second cycle, the first multiplier 12 multiplies the step value h from register 1 by the value of the linear function) from block 11. As a result, we get the value of the product h - F (to) j, and the values of the variables tj 0 and t 0 through the open control signal t. b from the first output of the first block 4 comparing the second 6 and third 7 blocks of the elements AND pass to, block 8, as a result of which the core value k (te, to) is calculated. At the same time, the control signal tj tj (ji) is fed to the input of delay element 19, to the reset pin of the third accumulating adder, to the first inputs of the first 17 and second 21 switches and opens the first block 2 of AND elements, with the result that the first accumulating 3 is calculated tt to + h h.

В третьем такте в первом блоке А сравнени  вьшолн етс  сравнение t j t с b, во втором блоке 13 срав нени  - tj с t| , в блоке 11 вычисл етс  значение нелинейной функции F L f (о) а на втором умножителе 14 произведение h k(tp, to ) х (to) .In the third cycle in the first block A, the comparison t j t with b is performed; in the second block 13 of the comparison, tj with t | , in block 11, the value of the nonlinear function F L f (o) is calculated and on the second multiplier 14 the product h k (tp, to) x (to).

В четвертом такте через открытыйIn the fourth bar through the open

управл ющим сигналом tj с tj с перво- го выхода второго блока сравнени  чевертый блок 9 элементов И значение шга h поступает на второй накапливающий сумматор 10, где вычисл етс  значение tj t tp + h h, в блоке 8 вычисл етс  значение  дра k(t , to ) в первом умножителе 12 - произведение (to) , в блоке 20 сдвига выполн етс  сдвиг на один разр д в в сторону младщих разр дов значени  произведени  h.k(t6,to) (t ) , в результате чего указанное значение произведени  умножаетс  на коэффициент AJ 0,5.the control signal tj with tj from the first output of the second comparison unit is a cheated block of 9 elements And the value of h h is fed to the second accumulating adder 10, where the value of tj t tp + hh is calculated, in block 8 the value of the core k is calculated (t, to) in the first multiplier 12 — the product (to); in the shift unit 20, a shift is performed by one bit in the direction of the lower bits of the value of the product hk (t6, to) (t), with the result that the specified value of the product is multiplied by a factor AJ 0.5.

В п том такте в первом блоке 4 сравнени  выполн етс  сравнение t t с b, во втором блоке 13 сравнени  tj t с t; t-, в блоке 11 вычисл етс  значение (to)l, во втором умножителе 14 - произведение h k(t , t,) (t ), а в третьем накапливающем сумматоре 24 - значени функции V (to) 0,5 h.k(tp, t) .In the fifth cycle, in the first comparison block 4, a comparison of t t with b is performed, in a second block of comparison 13, tj t with t; t-, in block 11, the value (to) l is calculated, in the second multiplier 14, the product of hk (t, t,) (t), and in the third accumulator 24, the value of the function V (to) 0.5 hk (tp , t).

5 5 5 5

Q Q

сwith

5 five

. F f (to) . Через врем  задержки X , достаточное дл  фиксации и выдачи результата , с элемента 19 задержки на шину сброса выходного накапливающего сумматора 24 поступает управл ющий сигнал, которьй очищает и подготавливает его к вычислению следующего значени  оператора (t).. F f (to). After a delay time X, sufficient for fixing and outputting a result, a delay signal arrives from the delay element 19 on the reset bus of the output accumulating adder 24, which clears and prepares it to calculate the next operator value (t).

Таким образом, :дикл работы устройства состоит из п ти тактов. Работа его иллюстрируетс  временной диаграммой (фиг. 2).Thus, the device's work cycle consists of five cycles. Its operation is illustrated by a timing diagram (Fig. 2).

Как видно из временной диграммы, распараллеливание вычислительного процесса позвол ет вычисл ть один член суммыAs can be seen from the time digram, paralleling the computational process allows one member of the sum

i.i.

ZhAj k(ti,tj) (to)ZhAj k (ti, tj) (to)

00

5five

j oj o

за врем  t ц 5 N.ftt, где N - номер узла дискретизации, ut - квант времени , определ емый временем обработки информации в самом медленнодействующем операционном блоке устройства. Однако после заполнени  всех операционных блоков информацией врем  вьщачи результата вычислени  одного члена , суммы за счет перекрыти  циклов работы будет составл ть Т j 2 N , т.е. установивша с  производительность устройства будет всего лишь примерно в два раза меньше производительности его самого медленнодействующего операционного блока.during t t 5 N.ftt, where N is the number of the sampling node, ut is the time slice determined by the time of information processing in the slowest operating unit of the device. However, after filling all the operational blocks with information about the time spent on the result of calculating one member, the amount due to overlapping work cycles will be T j 2 N, i.e. having installed the device performance will be only about two times less than the performance of its slowest operating unit.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  вычислени  нелинейных интегральных операторов, содержащее элемент НЕ, регистр шага, регистр граничного значени  и блок вычислени  подьштегральной функции, отличающеес  тем, что, с целью повьш1е- ни  точности вычислений и быстродействи , оно содержит шесть блоков элементов И, блок вычислени   дра управлени , блок элементов ИЛИ, три накапливающих сумматора, элемент задержки, два блока умножени , элемент ИЛИ, два блока сравнени , два коммутатора, блок сдвига, причем выходы регистра шага соединены с входами первого сомножител  первого блока умножени  и первыми входами первого блока элементов И, выходы которого соединены с входами первого накапливающего сум-, матора, выходы которого соединены с входами первой группы первого и втоA device for calculating nonlinear integral operators comprising an element NOT, a step register, a limit value register and a subgroup calculation function block, characterized in that, in order to improve the calculation accuracy and speed, it contains six blocks of AND elements, the control calculation block, a block of OR elements, three accumulating adders, a delay element, two multiplication blocks, an OR element, two comparison blocks, two switches, a shift block, the outputs of the step register being connected to the inputs of the first multiply multiplying the first block and the first inputs of the first block of the AND, which outputs are connected to inputs of the first accumulator sum, Matora which outputs are connected to inputs of the first group of first and WTO рого блоков сравнени  и первыми входами второго блока элементов И выходы регистра граничного значени  соединены с входами второй группы первого блока сравнени , выход признака Больше которого соединен с вторыми входами второго и третьего блоков элементов, а выход признака Меньше - с выходом окончани  ВЫЧИС ланий устройства, выходы регистра шага соединены с первыми входами четвертого блока элементов И, выходы которого соединены с информационными входами второго накапливающего сумматора, выходы которого соединены с входами аргумента блока вычислени  подынтегральной функции, входами второй группы второго блока сравнени , входами второй группы элементов ИЛИ и первыми входами третьего блока элементов И, выходы которого соединены с входами первого аргумента блока вычислени   дра управлени , входы второго аргумента которого соединены с выходами второго блока элементовЙ, а выходы подключены к входам первого сомножител  второго блока умножени , выходы которого соединены с пер ВЫ14И входами п того и шестого блоков элементов И, выходы блока вычислени   дра уравнени  соединены с входами второго сомножител  первого блокаof the second block of elements and the outputs of the limit value register are connected to the inputs of the second group of the first block, the sign output. More than which is connected to the second inputs of the second and third blocks of elements, and the sign output Less is with the output of the device CALCULATIONS, outputs the step register is connected to the first inputs of the fourth block of elements I, the outputs of which are connected to the information inputs of the second accumulating adder, the outputs of which are connected to the inputs of the argument the computing unit of the integrand function, the inputs of the second group of the second comparison unit, the inputs of the second group of elements OR, and the first inputs of the third block of elements AND whose outputs are connected to the inputs of the first argument of the control calculation module, the inputs of the second argument of which are connected connected to the inputs of the first multiplier of the second multiplication unit, the outputs of which are connected to the first and sixth blocks of the elements AND, the outputs of the calculation unit of the core of the equation ineny to the inputs of the second factor of the first block 5five 00 5five 00 умножени , выходы которого соединены с входами второго сомножител  второго блока умножени , первый выход второго блока сравнени  соединен с первыми информационными входами первого и второго коммутаторов и вторым вхо-- дом четвертого блока элементов И, выход признака Меньше блока сравнени  соединен с входом сброса второго накапливающего сумматора, вторым входом первого блока элементов И, вторыми информационными входами первого и иторого коммутаторов и входом элемента НЕ, выход которого соединен с входом сброса третьего накапливающего сумматора, выходы которого подключены к информационным входам устройства , выход элемента ИЛИ соединен с п ервыми управл ющими «ходами первого и второго коммутаторов и входом элемента НЕ, выход которого подключен к вторым управл ющим входам первого и второго коммутаторов, вьЬсод перво- го коммутатора соединен с вторым входом п того блока элементов И, выходы которого через блок сдвига соединен с входами первой группы блока элементов ИЛИ, выходы которого соединены с информационными входами третьего накапливающего сумматора, выход второго коммутатора соединен с вторым входом шестого блока элементов И.multiplication, the outputs of which are connected to the inputs of the second multiplier of the second multiplication unit, the first output of the second comparison unit is connected to the first information inputs of the first and second switches and the second input of the fourth block of elements And, the output of the attribute Less than the comparison unit is connected to the reset input of the second accumulating adder , the second input of the first block of elements And, the second information inputs of the first and second switches and the input of the element NO, the output of which is connected to the reset input of the third accumulating The adder, whose outputs are connected to the information inputs of the device, the output of the OR element is connected to the first control switches of the first and second switches and the input of the NOT element, the output of which is connected to the second control inputs of the first and second switches, and the first switch of the first switch. with the second input of the fifth block of elements And, the outputs of which through the shift block are connected to the inputs of the first group of the block of elements OR, the outputs of which are connected to the information inputs of the third accumulating adder, the output to This switch is connected to the second input of the sixth block of elements I.
SU874228299A 1987-02-16 1987-02-16 Apparatus for computing integral operators SU1424017A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874228299A SU1424017A1 (en) 1987-02-16 1987-02-16 Apparatus for computing integral operators

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874228299A SU1424017A1 (en) 1987-02-16 1987-02-16 Apparatus for computing integral operators

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1424017A1 true SU1424017A1 (en) 1988-09-15

Family

ID=21297718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874228299A SU1424017A1 (en) 1987-02-16 1987-02-16 Apparatus for computing integral operators

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1424017A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 840921, кл. G 06 F 7/64, 1980. Авторское свидетельство СССР № 188163, кл. G 06 F 7/64, 1973. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1424017A1 (en) Apparatus for computing integral operators
SU1631556A1 (en) Arithmetic device for fast fourier transform processor
SU960806A1 (en) Device for computing polynoms
SU1631555A1 (en) Arithmetic device for fast fourier transform processor
SU1383393A1 (en) Device for converting by walsh functions
SU742952A1 (en) Haar spectrum analyzer
SU651341A1 (en) Multiplying arrangement
SU1076912A1 (en) Device for calculating values of function (x-y)y
SU596952A1 (en) Arrangement for solving differential simultaneous equations
SU1688257A1 (en) Linear algebraic equations systems solver
SU1515162A2 (en) Integration-arithmetic device
SU714409A1 (en) Digital device for solving linear simultaneous equations
SU1113798A1 (en) Device for computing values of trigonometrical and hyperbolic functions
SU798862A1 (en) Device for solving simultaneous linear equations
SU962973A1 (en) Device for computing polynomial values
SU1076911A1 (en) Device for calculating values of function z(x-y)/(x+y)
SU1658150A2 (en) Device for square root extraction
SU873148A1 (en) Digital harmonic analyzer
SU1024914A1 (en) Device for computing simple functions
SU991414A1 (en) Multiplication device
SU1140115A1 (en) Device for calculating value of polynominal of degree n
SU1569827A1 (en) Device for exbtraction of square root
SU551643A2 (en) Device for calculating sums of products
SU1569823A1 (en) Multiplying device
RU2012051C1 (en) Device for fast fourier transform