автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Структурный синтез функционально-ориентированных устройств с число-импульсным кодированием

ОЙ «оя I«8

харківський державнии технгчнии

УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ

ЛАРЧЕНКО ЛІНА ВІКТОРІВНА

УДК 681.32; 681.586

СТРУКТУРНИЙ СИНТЕЗ ФУНКЦІОНАЛЬНО - ОРІЄНТОВАНИХ ПРИСТРОЇВ З ЧИСЛОТМПУЛЬСІШМ КОДУВАННЯМ

05. ІЗ. 12 - системи автоматизації проектування

АВТОРЕФЕРАТ

/ ■ -■ дисертації на здобуття наукового ступеня

і /¿¿V . ’

^ //- і л-" кандидата технічних наук

І/ У

Харків - 1998

Дисертацією с рукопис.

Робота виконана в Харківському державному технічному університеті радіоелектроніки. Міністерство освіти України.

Науковий керівник кандидат технічних наук, професор

Лобода Віталій Гаврилович Харківський державний технічний університет радіоелектроніки, професор кафедри АІ10Т .

Офіційні опоненти : доктор технічних наук, професор

Загарій Геннадій Іванович Харківська державна академія залізничного транспорту, зав. кафедрою мікропроцесорних інформаційно - управляючих систем;

кандидат технічних наук, доцент Гусятін Володиміф Михайлович Харківський державний технічний університет радіоелектроніки, доцент кафедри ЕОМ.

Провідна організація - Харківський військовий університет

(кафедра обчислювальних систем та мереж), Міністерство Оборони України.

р. о годиш на

Захист відбудеться^1998 р. о засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64. 052. 02 н Харь державному технічному університеті радіоелектроніки за адресою: 310726. м. Харків, пр. Леніна, 14. FAX : (0572) 40-91 - 13.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Харківського державного технічного університету радіоелектроніки, м. Харків, пр. Леніна, 14.

Автореферат розісланий <ДЗ» « №0$ТМ&- » 1998р.

Вчений секретар _____..

спеціалізованої вченої ради Бсзкоровайний В.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

А ггуальиість теми. Функціонально - орієнтовані пристрої (ФОЛ) -і чнслоімп} льсшш кодуванням використовуються в багатьох галузях науки і техніки. Для них загальною вимогою с здатність обчислювати та відтворювати з заданою похибкою функції з числоімпульс-пою формою зображення аргументу.

Найбільшого розвитку в останній час зазнають ФОП цього класу у більшості обчислювальних, вимірювальних, управляючих і інших автоматичних систем, де вошг є основним засобом нелінійної обробки інформації, зображеній в імпульсній формі, а у ряді випадків виступають у ролі периферійних процесорів - функціональних розширювачів високоефективних обчислювальних систем.

Процес проектування цих пристроїв традиційно орієнтований на виявлення властивостей обчислювальних та відтворюваних функцій з подальшим їх використанням при розробці математичних, операторних та структурно - функціональних моделей ФОП.

Аналіз стану проблеми свідчить про те, що більшість існуючих .математичних моделей не забезпечують оптимальне функціонування ФОП з точки зеру похибки та часу обчислення (відтворення) функцій. Ті ж з них. які забезпечують таке функціонування, в\"?ькоспеціалізовані і не можуть бути використані при відтворені функцій іншого вигляду.

Останнє не дозволяє при розробці операторних та структурно -ф>національних моделей ФОП використовувати вузли та блоки одного типу, з метою їх уніфікації.

Зв’язок теми дисертації з планом основних наукових досліджень. Дисертаційна робота р^гонана згідно з планом науково - технічних робіт ХТУРЕ в рамках держбюджетної теми «Розробка математичного забезпечення та програмно - апаратних засобів систем контролю і управління виробничими та технологічними процес .ми», що є частиною програми 40 Міносвіти України '<Методи побудови та створення комп'ютеризованих систем і технологій», а також в рамках теми N 97 -36 «Система збору, оперативної обробки та аналізу інформації про стан засобів наземного автоматизованого комплексу упразліш;л г:ссмітпшми апаратами

Мета роботи - розробка математичного забе??::чеіпія САПР ФОП з числошпудьсшш кодуванням, же забезпечує оттяльне

фуШЗЦОНуоаИИЯ З ТОЧКИ ЗОру Часу Та ПОХКбКЇГ С-бчИСЛСТГГ-- С'ЛіЬгіЧ?':йХ

функцій оизначепого класу та технічних засобів, ідо їх регяізуп’ ь.

Поставлена мста роботи обумовила такі задачі дослідження: розробка методу обчислення та відтворення ступінчастих функцій одного класу з числоімпульсною формою зображення аргументу, оптимального з точки зору часу та похибки їх обчислення;

розробка алгоритмів виробки приростів відтворюваних функцій ступінчастим методом;

розробка операторних моделей ФОП та вибір технічних засобів відповідно до їх операторних компонент;

розробка структурно - функціональних моделей ФОП та інженерної методики їх розрахунку;

оцінка похибок запропонованих ФОП та їх частотних можливостей.

Наукова новизна. 1. Удосконалено метод відтворення ступінчастих функцій одного класу з числоімпульсною формою репрезентування аргументу, забезпечуючий оптимальність з точки зору часу та похибки їх відтворення для цілочислових значень аргументу.

2.Удосконавлено математичні вирази, які відображають взаємозв’язок параметрів функцій, похибок та цілочислових значень аргументу, яким відповідає початок кожного східця апроксимуючої функції. Проведено дослідження похибок у режимах обчислення та відтворення функцій.

3. Вперше на основі запропонованого методу відтворення функцій на прикладах дробово - ірраціональних, дробово - раціональних, ступе-невих та гіперболічних функцій розроблено єдиний алгоритм обчислювання їх приростів в технічних пристроях.

4.Удосконалено операторні моделі ФОП, що реалізують ці функції, і проведено вибір блоків та вузлів їх операторних компонент.

5.Удосконалено структурно - функціональні моделі ФОП. Показано, що в окремому випадку дробово - раціональні ФОП здатні виконувати функції лінійно - ступінчастих апроксиматорів, широко використовуваних при розробці контрольно - вимірювальної апаратури різного призначення.

6. Вперше на базі лінійно - ступінчастого апроксиматора синтезовано пристрої, які виконують арифметичні дії над частотно - імпульсними сигналами низького та інфранизького діапазонів частот, і багатофазовий генератор імпульсів.

7. Надано оцінки похибок, інженерна методика розрахунку розроблених ФОП та їх частотні можливості.

з

Практичне значення роботи полягає у тому, що розроблені моделі дозволяють для заданої функції та похибки її відтворення у цілочислових точках аргументу вибрати оптимальну структуру ФОП з точки зору часу відтворення заданої функції при порівняно простій технічній реалізації.

Розроблено схеми пристроїв, які можуть знайти застосування у різних галузях науки та техніки.

Впровадження результатів роботи. Результати виконаної роботи впроваджені у процесі виконання г - д N 61723 з Харківським заводом автотракторної електроапаратури при розробці автоматизованої системи контролю параметрів датчиків - розподілювачів запалювання.

Наукові положення та висновки, викладені в дисертації, були використані під час підготовки курсу « Функціонально - орієнтовані пристрої» на кафедрі АПОТ Харківського державного технічного університету’ радіоелектроніки.

Особистий внесок. Основні результати дисертації одержані особисто автором. В роботі [1] розроблено математичні та операторні моделі пристроїв ступекевих ФОП з дробовими показниками, одержана формула спільного члена числової послідовності, відповідної вузлам апроксимації відтворюваних функцій. В роботі [2] розроблено математичні та операторні моделі пристроїв для одержання частоти, яка дорівнює різниці двох частот імпульсних послідовностей. В роботі [3] автором розроблено математичні та операторні моделі гіперболічних ФОП, одержана формула спільного члена числової послідовності . відповідної вузлам апроксимації функцій. В роботі [4] розроблено математичні та структу рно - функціональні моделі ступенсвих ФОП з довільними показниками. В роботі [5] розроблено математичні та структурно - функціональні моделі частотно - імпульсних ФОП з кварцевою стабілізацією

Апробація результатів роботи. Основні результати дисертаційної роботи на протязі 1994 - 1996 років доповідались та обговорювались на науково - технічних конференціях викладачів, аспіратів та співробітників Харківського державного техні’пгого університету радіоелектроніки, а також на 1-му молодіжному форумі «Електроніка та молодь у 21

- му віці» (ХТУРЕ, Харків, 1998).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 6 друкованих робіт: 3 статті в журналах, два авторських свідоцтва і тези доповідей .

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із вступу', чотирьох розділів і висновків, містить 161 сторінку тексту, список літера-

тури з 82 найменувань на 6 сторінках , ЗО малюнків на 23 сторінках і додатки на 7 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі стисло розглянуто стан досліджень у даній проблемній галузі, обгрунтовано актуальність проблеми, сформульовано мету та завдання роботи, відмічено наукову новизну та практичну' цінність отриманих результатів.

У першому розділі розглянуті загальні питання проблемної та функціональної орієнтації засобів обчислювальної техніки, призначення

і місце функціонально - орієнтованих пристроїв , методи та засоби їх дослідження.

Відмічено, що сучасні складні обчислювальні системи мають у своєму складі засоби загального призначення для реалізації основних (базових) функцій і функціонально - орієнтовані (спеціалізовані) - для реалізації додаткових (сервісних) функцій.

У процесі еволюції функцій складних систем більш інтенсивно змінюються додаткові функції, які використовуються як засіб проблемної орієнтації системи.

Додаткові функції систем реалізують як апаратні засоби різного рівня організації, так і програмно - керовані ВІС для синтезу ядра обчислювальних систем на рівні передпроцесорної, посгпроцесорної обробки даних та функціонального розширення.

Підкреслено, що системні методи дозволяють формалізувати процедуру аналізу та синтезу ФОП. Основу системного підходу складає концептуальне проектування складних систем, яке використовує моделі предметної області.

Аналіз літературних джерел з відповідними висновками дозволив сформулювати такі основні задачі проектування ФОП з апаратурною реалізацією:

синтез концептуальних моделей ФОП заданого класу з використанням предметної бази знань;

формування дерева функцій ФОП з метою побудови базових операторних моделей ФОП різних підкласів;

відображення набору взаємозв’язаних функціональних операторів структури ФОП на типові технічні модулі.

У другому розділі з позицій узагальненого алгоритму концептуального проектування здійснено вибір класу вирішуваних задач і розг-

лянуті базові принципи побудови уніфікованих математичних моделей ФОЛ з чнслоімпульсним кодуванням аргументу х =1,2,3,... і значень у - 1, 2, 3,... апроксимуточих функцій.

Підкреслено, що в наш час широке застосування находять ФОП цього типу при апроксимації монотонно зростаючих безперервних функцій у - f - обмеженням яких є умови:

Не дивлячись на те, що з точки зору названих обмежень, всі ці функції мають одинакові властивості, аналіз літературних джерел і патентних матеріалів свідчить про відсутність єдиного підходу до питань синтезу ФОП, відтворюючих функції цього класу не тільки різного, а н;івіть одного вигляду.

У зв’язку з цим. в наш час залишається актуальною задача вироблення таких підходів до рішення задач їх синтезу, які з одного боку дозволяли б відтворювати більш широкий спектр функціональних залежностей одним методом, а з другого - використовували при технічній реалізації пристроїв, реалізуючих ці методи, однотипні вузли та блоки з метою їх уніфікації, забезпечуючи при цьому виконання заданих вимог до точності та часу обчислення (відтворення) апроксимуточих функцій.

В роботі запропоновано єдиний метод формування ступінчастих

функцій

х ,У* о

(і)

(2)

апроксимуючих відповідну безперервну У - f {х) > оптимальний з

точки зору часу і точності її відтворення в цілочислових точках % аргументу % :

час відтворення не. перевищує тривалості числоімпульсної послідовності х '■>

гранична абсолютна похибка 1^^] відтворення не перевищує заданої із інтервалу [ 0,5 ; 1).

Квадратні дужки у виразах ( 2 ), ( 3 ) позначають цілу частину

числа.

Показано, що для безперервних функцій, що мають зворотні їм функції, х ~ 'Р {у) > цілочислові значення ху аргументу х >

які відповідають вузлам апроксимації, можуть бути обчислені за формулами

**, < Ч'Су-ІЯ.І+і. С)

Ч» (у -(і-|5_|0 «дг, (у -(Ч&4) + 1 <5)

при підстановці в них значень у =1,2,3,....

При цьому значення % , обчислені за формулою ( 4 ), забезпечують абсолютну похибку апроксимації $ в інтервалі

¡Ч&Л . а за Формулою ( 5 ) - в інтервалі

[і^шахі НЧ^і)] •

В окремому випадку, коли гранична абсолютна похибка

\§тъх І апроксимації у цілочислових точках ^ не перевищує поло-

вини ОДИНИЦІ МОЛОДШОГО розряду аріумешу, рішення ДЛЯ Ху має ви* глад

-0^)< Ху <ч{у -0,5)+1 . (6)

Вибір одного з розрахункових співвідношень (4), (5), (6) при синтезі ФОП визначається його перевагою по відношенню до двох інших , наприклад ,з точки зору простоти технічної реалізації.

Показано, що запропонований метод формування ступінчастих функцій може знайти широке застосування і при апроксимації монотонно спадаючих функцій на інтервалі відтворення. Відмінність полягає лише в тому, що поточне значення ступінчастої функції у

тут одержують не шляхом послідовного накопичення її приростів, а навпаки - шляхом їх послідовного віднімання від вихідного цілого числа. При цьому, точність і час обчислення (відтворення) визначаються тіма ж значеннями, що й для зростаючих функцій.

Аналогічно викладеному одержані формули

ч1 [ут-іу -') -М ^ -1) -|&4)+і.<7)

ч'Ь'.Лу -‘И'-ЩіК®

у (.»’«, - (у-')- °'5) * ж, < ч- О'» - [у - >) -1°'5)+1 ■ (9)

для обчислення значень д- , що відповідають початку формування

східців спадаючих апроксимуючих фучпецій.

Показано, що абсолютна похибка обчислення та відтворення

функцій у цілочислових точках х аргумету х завжди не перевищує заданого граничного значення |(5ПИХ| • Ця ж похибка апроксимації забезпечується при відтворенні зростаючих та спадаючих безперервних функцій ступінчастими ( 2 ), ( 3 ) відповідно і для дробових значень незалежної змінної Д .

Похибка апроксимації зростаючих та спадаючих функцій ступінчастими ( 3 ), (2 ) відповідно для дробових значень х буде більш

ніж задана на правому кінці кожного з інтервалів [ху~\ > Х^

на величину^/ (х,)~/(*,-*))• і Єу{/ [ху~^~ / (*,))

відповідно, де 0 < £ < 1 . . Зі збільшенням х ЦІ складові похибки

наближаються до нуля. Виключити їх вплив можна шляхом формування східців функції у в моменти часу, що відповідають дробовим зна-

В роботі на прикладі апроксимації безперервної функції

формування.

У третьому розділі, як приклад застосування запропонованого методу формування ступінчастих функцій розроблені математичні та операторні моделі дробово - ірраціональних, дробово - раціональних, ступеневих та гіперболічних ФОП.

Вибір функцій саме цього виду був обумовлений тим, що в наш час широка номенклатура відтворюваних на практиці елементарних функцій забезпечується апроксимацією раціональними дробами, оскільки вона у порівнянні з апроксимацією поліномами забезпечує задану похибку обчислення при нижчих ступенях поліномів чисельника та знаменника дробу.

З іншого боку, раціональний дріб є окремим випадком ірраціонального дробу, складові числівника та знаменника якого - ступеневі функції з дробовими показниками ступеня.

Вибір гіперболічної функції був обумовлений тим, що вона є типовим представником спадаючих функцій.

Оскільки дробово - ірраціональні та дробово - раціональні функції у загальному випадку в аналітичному вигляді не мають зворотніх собі функцій, обчислення ху 33 формулами (4), (5), (6) зустрічається з істотними труднощами.

У зв’язку з цим в роботі запропоновано алгоритмічний шлях обчислення ху Я®14их функцій у технічному пристрої, що базується на паралельному обчисленні значень двох ірраціональних (раціональних) функцій у темпі надходження імпульсів послідовностей х та у і

формуванні східців апроксимуючих функцій в момент їх рівності.

Оскільки значення обчислювальних функцій мають велику

розрядність при значних х 1 У > технічна реалізація такого способу

ченням незалежної змінної х ■

показана процедура такого

порівняння вимагає суттєвих апаратурних затрат.

З мстою спрощення структури ФОП доцільно порівнювати не поточні їх значення, а прирости між кожними двома су сідніми вузлами апроксимації, з урахуванням різниці, одержаної на попередньому кроці порівняння.

Так, наприклад, при відтворенні дробово - раціональної ступінчастої функції

кожен черговий східець у = 1, 2, 3, ... вихідної функції формується при послідовному виконанні кожної нерівності системи

Оскільки складові чисельника та знаменника виразу (10) є цілі числа, похибка в обчисленні лівих та правих частин нерівностей системи (11) відсутня. Похибка ж в обчисленні функції у виникає лише

внаслідок ділення чисельника на знаменник і може бути забезпечена не гірше 0, 5 одиниці молодшого розряду аргументу % шляхом урахування постійної 0, 5 в системі нерівностей (11).

У порівнянні з відомими запропонований алгоритм формування дробово - раціональних функцій більш швидкодіючий, тому що здійс-

(Ю)

ЇИа,х\ Т.Ь,х\

к І

Ам='^о,х,-'ЕаіХ,-і + ^у-2 ~У _1і ІЖлу-і’

*0-Д0 = о

нює формування її східців у темпі надходження поодиноких приростів аргументу і функції.

Запропонований алгоритм обчислення дробово - ірраціональних функцій принципово нічим не відрізняється від алгоритму обчислення дробово - раціональних. Відмінністьполягає лише в тому, що в системі нерівностей (11) цілочислові показники і та j при аргументі %

■ а ті PJ - •

замінюються дробами — та — відповідно.

«/ Ъ

Ця відмінність приводить до того, що виникає похибка обчислення лівих та правих частин нерівностей (11). Показано, якщо цю похибку забезпечити ке гірше 0, 5 одиниці молодшого розряду аргументу, похибка обчислення функції буде у межах одиниці у широкому діапазоні змінень аргументу % .

Одержані формули

п ( а г

(12)

(13)

спільного члена числових послідовностей, що відповідають вузлам

т

апроксимації сіупеневих функцій з дробовими показниками — і загс

пропоновано два алгоритми їх формування.

Перший з них передбачає у процесі одержання ху оперувати з

двома числовим рядами, один з яких 1“ ,2т ,Зт,... є арифметичним

рядом т - го, а другий [(1-5)"] = [(2,5)"] , [(3,5)”| ,. . квазіариф-

метичним радом п - го порядку.

Другий алгоритм оперує з двома числовими рядами

1т г\п г*т о” от пп • лп чп

• 2 ,2 -І , З -і,... і 1,2 ,і ,... ууі -гота уі -го порядків відповідно.

У порівнянні з відомими обидва алгоритми забезпечують мінімально можливу абсолютну похибку |^гоах| = 0.5 і час обчислення. Другий з них - кращий з точки зору зручності обчислення та простоти технічної реалізації.

На основі одержаної формули спільного члена числової послідовності % для спадаючих функцій розроблено алгоритм відтворення

гіперболічної функції. Одержана формула для обчислення членів арифметичного ряду різниці першого порядку цієї послідовності, яка функціонально пов’язує кожен наступний член д цього ряду з попереднім ■■

Чу-Чу,+

4 + Д,~І

гУт-{гУ~')

(14)

де V ■ максимальне цілочислове значення гіперболічної функції

V

С

+ 0.5

, що відповідає мінімальному цілочисловому значенню

д; діапазони можливих значень незалежної змінної х і £ - ціле фіксоване додатне число;

Д _2 * чисельник дробової частини

Чу-г

4 + Д

у-г

, одер-

2 у - [г V - з)

✓ шах ч. ✓ /

жаний на попередньому кроці при обчисленні коефіцієнта ділення п : ' 1 у-1

Ч, *

У порівнянні з відомими запропонований алгоритм простіше реалізується. Абсолютна похибка апроксимації гіперболічної функції знаходиться у межах одиниці молодшого розряду аргументу.

На основі розроблених алгоритмів обчислення в роботі складені операторні моделі пристроїв, що їх реалізують.

Оскільки дробово - раціональні, ступеневі та гіперболічні функції є окремім випадком дробово - ірраціональних, однаковість обчислювальних процедур при реалізації зазначених алгоритмів дозволяє використовувати в таких моделях вузьку номенклатуру однотипних опе-раторних компонент, що дозволяє використовувати однотипні блоки та вузли при їх технічній реалізації.

У четвертому розділі розглядаються структурно - функціональні моделі ФОП, розроблені на основі запропонованих математичних та операторних моделей.

Проведений вибір технічних засобів, що відповідають компонентам операторних моделей, дозволив створити нові структури уніфікованих ФОП на широко використовуваній елементній базі.

Основним обчислювальним ядром ступеневих, дробово - раціональних і дробово - ірраціональних ФОП є пристрій порівняння паралельних кодів, що конструктивно являє собою накопичуючий суматор паралельного типу зі зворотнім зв’язком.

Показано, що ступеневі ФОП з дробовими показниками і дробово - раціональні ФОП можуть бути синтезовані на основі двох полі-номіальних ФОП з паралельними виходами, підключеними до паралельних входів суматора. При цьому, кожен вхідний імпульс ФОП заносить в суматор прямі, а кожен вихідний - доповнюючі коди чисел, що відповідають приростам поліномів.

У порівнянні з відомими пристроями аналогічного призначення вони відрізняються більш високою точністю обчислення (в межах 0,5 одиниці молодшого розряду аргументу), мають більш широкі функціональні можливості, прості в технічній реалізації і мають верхню частотну межу вхідного сигналу порядку 300 мгц.

Розроблена структура дробово - ірраціонального ФОП, що містить у своєму складі дві групи модулей сіупеневих ФОП з дробовими показниками. Доведено, що спільна гранична абсолютна похибка обчислення таких ФОП мало залежить від похибки, що вносить кожен модуль, і може бути забезпечена у межах одиниці молодшого розряду аргументу.

Показано, що задача синтезу гіперболічних ФОП може бути вирішена на базі лічильників імпульсів, виключаючи операцію додавання паралельних кодів у пристрої. У порівнянні з відомими це дозволяє при інших рівних умовах збільшити частоту надходження вхідних імпульсів таких ФОП до 500 мгц і, як наслідок, розширити верхню межу вхідних

частот цифрових перетворювачів інформації (наприклад, частота - код, фаза - код та ін.), основу яких вони складають. .

Окремим випадком дробово-раціональної функції е лінійна

функція.

В роботі на основі лінійно - ступінчастого апроксиматора синтезовані ФОП, що виконують арифметичні дії над частотно - імпульсними сигналами низького та інфранизького діапазонів частот.

Показано, що граничне значення відносної похибки у формування вихідної частоти пристроїв цього типу оцінюється за такими формулами:

у режимі додавання частот -

(И)

^ 0

у режимі віднімання -

2/, - , у =—- , якщо > /г . (16)

J 0

або

2 /■

г =~т1 ■ якщо /,>/,; <17>

J о

у режимі множення -

у = . (18)

У о

у режимі ділення на у на У^

/ ■/'+/' + /

^ = —— *-у- , (19)

У 2 •/ 0

де У , У2 - вхідні частоти пристроїв;

{ - частота еталонного генератора, за допомогою якої періоди

»/ 0

7і, = -і- і Т’г = “4“ вхідних сигналів перетворюються на відповідні У 1 У 2

числові еквіваленти Д/’, = у о • 'Р1 та ДГ2 =■ у • у2 .

Показано, що в широкому діапазоні вхідних частот £ і f 2

відносна похибка може бути забезпечена у межах (0,1 - 0,01) %.

У порівнянні з відомими розроблені частотно - імпульсні ФОП більш прості у технічному виконанні і мають більш широкі функціональні можливості з точки зору режимів їх роботи.

На базі лінійно - ступінчастого апроксиматора розроблено багатофазовий генератор імпульсних сигналів, вихідна частота якого задається безпосередньо у герцах. Фазовий зсув імпульсів у кожному з вихідних каналів може бути забезпечений у межах від 0 до 360 градусів з заданою дискретністю. Показано, що у широкому діапазоні вихідних частот похибка задания вихідної частоти та фазового зсуву може бути забезпечена не гірш ніж 0,1% та 0,1 градуса відповідно й менше.

У порівняні з відомими запропонований генератор має більш високу точність задания вихідних частот, фазових зсувів, довільну дискретність їх зміни і простіший в технічній реалізації.

ВИСНОВКИ

1. Проведено дослідження методів і засобів синтезу ФОП, широко використовуваних у багатьох галузях науки та техніки. На базі цього дослідження показані галузі застосування ФОП з числоімпульс-шш кодуванням і обгрунтована необхідність їх подальшого удоскона-

'ІСЇЇЇІЯ

2.3апропоновано метод формування ступінчастих функцій з цілочисловою формою зображення аргументу, апроксимуючих безперервні функції одного класу. Одержано математичні вирази, які дозволяють для заданої безперервної функції та граничної абсолютної похибки її відтворення у цілочислових точках аргументу знаходити вузли апроксимації. Перевагою запропонованого методу у порівнянні з відомими є те, що він оптимальний з точки зору часу та похибки обчислення (відтворення) ступінчастих функцій.

3. Розроблено уніфіковані алгоритми автоматичного обчислення у технічних пристроях значень незалежної змінної, що відповідають вузлам апроксимації відтворюваних функції. У порівнянні з відомими запропоновані алгоритми забезпечують більш швидке їх обчислення.

4. Для прикладу на основі запропонованих алгоритмів функціонування ФОП розроблено їх операторні та структурно - функціональні моделі для обчислення та відтворення дробово - ірраціональних, дробо-

во - раціональних, сіупсневих та гіперболічних функцій. У порівнянні з відомими розроблені ФОП , відрізняються більш високою точністю обчислення та відтворення функцій.більш широкими функціональними можливостями при порівняно простій технічній реалізації.

5. Ядром розроблених ФОП є схема послідовного порівняння двох паралельних кодів з урахуванням їх різниці на наступному кроці порівняння, виконана на накопичуючому суматорі паралельного типу зі зворотнім зв’язком.

6. На базі дробово - раціонального ФОП, працюючого у режимі відтворення лінійних функцій, розроблено спеціалізовані пристрої для виконання арифметичних операцій над частотно - імпульсними сигналами і багатофазовий генератор імпульсів. Проведена оцінка похибок розробок та надана інженерна методика їх розрахунку. У порівняні з відомими ці розробки відрізняються більш широкими функціональними можливостями з точки зору режимів їх роботи при більш простій технічній реалізації.

7. Надана оцінка частотні« можливостей запропонованих пристроїв. Показано, що запропоновані алгоритми функціонування ФОП забезпечують більш високу верхню частотну' межу вхідних сигналів.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Зозуля И.В., Ларченко Л.В., Лобода В.Г. О концептуальном проектировании одного класса функционально - ориентированных устройств для вычислительных систем отрасли // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности, 1995. - N 4-5. - С. 6 -9.

2.Ларченко Л.В., Лобода В.Г., Черкесов А.Б. О системном проектировании функционально - ориентированных устройств систем управления // Известия высш. уч. зав., сер. Электромеханика, 1996. - N 1-2.

- С. 110-112.

3. Ларченко Л.В., Лобода В.Г., Черкесова Л.В. Синтез операторной модели устройства воспроизведения гиперболических функций // Известия высш. уч. зав. сер. Электромеханика, 1997.- N 4 - 5.. - С. 77 -79.

4. Рябуха (Ларченко) Л.В., Овчаренко А.И. Устройство для возведения в степень. Авторское свидетельство СССР N 1575176, М. кл. Є 06 ґ 7/552, 1990, Бюл. N 24.

5. Рябуха (Ларченко) Л.В., Овчаренко А.И. Устройство для получения разностной частоты двух импульсных последовательностей. Авторское свидетельство СССР N 1633398, М. кл. в 06 Ї 7/62, 1991, Бюл. N 9.

6. Ларченко Л.В. К синтезу функционально - ориентированных устройств средств вычислительной техники // Тезисы докладов 1-го международного молодежного форума « Электроника и молодежь в 21 веке», апрель, 1997, ХТУРЭ, Харьков. - С .237

АНОТАЦІЯ

Ларченко Л. В. Струкіурний синтез функціонально - орієнтованих пристроїв з числоімпульсним кодуванням. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.12. - системи автоматизації проектування. -Харківський державний технічний університет радіоелектроніки, Харків, 1998.

Запропоновано метод обчислення та відтворення у технічних пристроях ступінчастих функцій одного класу з цілочисловою формою зображення аргументу, оптимальніш з точки зору точності та часу обчислення.

На основі запропонованого методу для прикладу розроблено математичні, операторні, структурно - функціональні моделі та алгоритми функціонування ступінчатих апроксиматорів для обчислення та відтворення дробово - ірраціональних, дробово - раціональних, ступеневих та гіперболічних функцій; цифрових пристроїв, виконуючих арифметичні дії над частотно - імпульсними сигналами, і багатофазових генераторів імпульсів. Наведена оцінка похибок запропонованих технічних рішень, частотних можливостей та надана інженерна методика їх розрахунку.

Ключові слова: числоімпульсний код; функціонально - орієнтовані пристрої; ступінчаста (східцева) апроксимація: алгоритм функціонування; частотно - імпульсний сигнал; багатофазовий генератор.

АННОТАЦИЯ

Ларченко Л.В. Структурный синтез функционально - ориентированных устройств с числоимпульсным кодированием. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования. - Харьковский государственный технический университет радиоэлектроники, Харьков, 1998.

Предложен метод вычисления и воспроизведения в технических устройствах ступенчатых функций одного класса с целочисленной формой представления аргумента, оптимальный с точки зрения точности и времени вычислений.

На базе предложенного метода в качестве примеров разработаны математические, операторные, структурно - функциональные модели и алгоритмы функционирования ступенчатых аппроксиматоров для вычисления и воспроизведения дробно - иррациональных, дробно - рациональных, степенных и гиперболических функций; цифровых устройств, выполняющих арифметические операции над частотно - импульсными сигналами, и многофазных генераторов импульсов. Произведена оценка погрешностей предложенных разработок, частотных возможностей и представлена инженерная методика их расчета.

Ключевые слова: числоимпульсный код; функционально - ориентированные устройства; ступенчатая аппроксимация: алгоритм функционирования; частотно - импульсный сигнал: многофазный генератор.

ABSTRACT

Larchenko L.V. Structural synthesis of the functionally-oriented devices with the numeric-pulse coding. - Manuscript.

Thesis for a candidal’s degree by speciality 05.13.12 - systems of computer - aided design. - Kharkow State Technical University of Radioelectronics, Kharkow, 1998.

Method of calculation and reproduction in technical devices of certain class of the step functions with the integer form of the argument representation optimum from the point of view of accuracy and calculating time was offered.

On the offered method basis mathematical, operational, structure-functional models and algorithms of functioning step approximators for calculation and reproduction fraction-irrational, fraction-rational, power and hyperbolic fiinctions, digital devices, performing an arithmetic operation above pulse signals and multiphase generators of pulses as examples are developed. Valuation of the offered development errors, frequent opportunities and engineering technique of their account is submitted.

Key words: numeric-pulse code; functionally-oriented devices; step approximation; algorithm of functioning; pulse signal; multiphase generator.