линейно-квадратичный аппроксиматор

Формула изобретения

Линейно-квадратичный аппроксиматор, содержащий перемножитель, выход которого является его выходом, и вычитатель, выход которого соединен с первым входом перемножителя, а суммирующий и вычитающий входы подключены соответственно к первому и второму информационным входам линейно-квадратичного аппроксиматора, отличающийся тем, что в него введены булевый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, замыкающий и размыкающий ключи и компаратор, неинвертирующий вход которого соединен с входом замыкающего ключа и с суммирующим входом вычитателя, а инвертирующий вход - с входом размыкающего ключа и с вычитающим входом вычитателя, выход компаратора подключен к первому входу булевого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого является входом управления линейно-квадратичного аппроксиматора, а выход соединен с управляющим входом замыкающего и размыкающего ключей, присоединенных выходами к второму входу перемножителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др.

Известны линейно-квадратичные аппроксиматоры (см. например рис. 4.15 на стр. 62 в книге Тимонтеев В.Н., Величко Л.М., Ткаченко В.А. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Радио и связь, 1982.-112 с.), которые воспроизводят линейно-квадратичную функцию.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных линейно-квадратичных аппроксиматоров, относится ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что для взаимного замещения областей определения линейного и квадратичного участков воспроизводимой функции требуется изменение схемы аппроксиматора.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип линейно-квадратичный аппроксиматор (А. с. СССР 1193694, кл. G 06 G 7/26, 1985 г.), который содержит перемножитель и вычитатель и воспроизводит линейно-квадратичную функцию.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что для взаимного замещения областей определения линейного и квадратичного участков воспроизводимой функции требуется изменение схемы аппроксиматора (замена максимизирующего амплитудного селектора на минимизирующий).

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения взаимного замещения областей определения линейного и квадратичного участков воспроизводимой функции без изменения схемы аппроксиматора.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в линейно-квадратичном аппроксиматоре, содержащем перемножитель, выход которого является его выходом, и вычитатель, выход которого соединен с первым входом перемножителя, а суммирующий и вычитающий входы подключены соответственно к первому и второму информационным входам линейно-квадратичного аппроксиматора, особенность заключается в том, что в него введены булевый элемент "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", замыкающий и размыкающий ключи и компаратор, неинвертирующий вход которого соединен с входом замыкающего ключа и с суммирующим входом вычитателя, а инвертирующий вход - с входом размыкающего ключа и с вычитающим входом вычитателя, выход компаратора подключен к первому входу булевого элемента "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", второй вход которого является входом управления линейно-квадратичного аппроксиматора, а выход соединен с управляющим входом замыкающего и размыкающего ключей, присоединенных выходами к второму входу перемножителя.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:

- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений,

- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

- исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;

- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;

- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;

- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На фиг.1 представлена схема предлагаемого линейно-квадратичного аппроксиматора. На фиг. 2 и фиг. 3 изображены графики воспроизводимых им функций.

Линейно-квадратичный аппроксиматор содержит компаратор 1, булевый элемент "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 2, замыкающий и размыкающий ключи 3 и 4, перемножитель 5, вычитатель 6. Суммирующий вход вычитателя 6 подключен к неинвертирующему входу компаратора 1 и к входу ключа 3 и является первым информационным входом аппроксиматора, вычитающий вход вычитателя 6 соединен с инвертирующим входом компаратора 1 и с входом ключа 4 и является вторым информационным входом аппроксиматора, выход Z которого образован выходом перемножителя 5, подключенного первым и вторым входами соответственно к выходу вычитателя 6 и объединенным выходам ключей 3, 4, управляющий вход которых соединен с выходом элемента 2, подключенного первым и вторым входами соответственно к выходу компаратора 1 и входу управления аппроксиматора.

Работа предлагаемого линейно-квадратичного аппроксиматора осуществляется следующим образом. На его первый, второй информационные входы и вход управления подаются соответственно аналоговые сигналы x₁, x₂ и сигнал f {0,1}. Выходное напряжение аппроксиматора определяется выражением



где I(х) есть единичная функция, равная единице при x 0 или нулю при x < 0; Таким образом, линейно-квадратичный аппроксиматор при f = 0 воспроизводит функцию



а при f = 1 - функцию



графики которых изображены соответственно на фиг. 2 и фиг. 3. Согласно фиг. 2, области определения линейного и квадратичного участков воспроизводимой функции расположены соответственно слева и справа от точки сопряжения. Согласно фиг. 3, указанные области взаимно замещаются.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый линейно-квадратичный аппроксиматор обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает взаимное замещение областей определения линейного и квадратичного участков воспроизводимой функции без каких-либо схемных изменений.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в области автоматики и аналоговой вычислительной техники в качестве функционального узла аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др.;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".