SU913402A1 - Устройство для преобразования прямоугольных координат в полярные 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в навигационных вычислителях.

Известно устройство, работа которого основана на методе неявных функций. Оно содержит синусно-косинусный преобразователь, усилитель, сервосистему и квадрантный переключатель (1 3 .

Однако устройство характеризуется малым быстродействием, обусловленным применением электромеханического исполнительного механизма.

Известно также устройство для преобразования прямоугольных координат, содержащее цифро-аналоговые блоки синусного и косинусного преобразования, регистр, анализатор кода, селектор знака, сумматор, логический блок управления. В устройстве реализован цифровой интерационный алгоритм поиска полярных координат путем слежения за изменением знака г и по2

следовательного формирования на основании полученной информации искомого кода Ч , начиная со старших разрядов [2] .

Однако организация циклического уравновешивания для каждого текущего значения х и у значительно ухудшает динамический диапазон устройства, что ограничивает его применение.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является аналого-цифровое устройство преобразования прямоугольных координат в полярные [3] Устройство содержит блоки определения полярности входных величин х и у, входы которых связаны со входами устройства, а выходы - с первым и вторым входами цифрового блока управления; формирователи модулей входных величин, компаратор, входы которого подключены к выходам формирователей модулей, а выход связан с управляющим входом аналогового переключателя и третьим входом

3 913402

цифрового блока управления; функциональные блоки для вычисления в анапоговом виде, полярного радиуса г и синуса полярного угла Ч по формулам

г = + уТ · 5 ! η Ч = ,......

с последующим преобразованием значений г и 5ίηЧ в цифровой двоичный код; постоянное запоминающее устройство, в котором хранится таблица синуса угла Ч в диапазоне от 0⁰ до 85°, память для хранения выраженного в двоичных кодах полярного угла для значения 90⁰, 180⁰ и ЗбО° и цифровой сумматор.

Реализация приведенных формул в аналоговом виде предъявляет жесткие требования по точности к функциональным блокам, так как погрешность вычислений в сильной степени определяется уровнями входных сигналов х и у и резко возрастает, если значения х и у располагаются в начале шкалы устройства.

Цель изобретения - повышение точности.

Цель достигается тем, что устройство для преобразования прямоугольных координат в полярные, содержащее два блока формирования модуля, входы которых соединены с соответствующими входами устройства, а выходы - с соответствующими входами первого компаратора, выход которого соединен с первым входом переключающего блока и с управляющим входом переключателя, сигнальные входы которого соединены с входами устройства, второй и третий компараторы, первые входы которых соединены с соответствующими входами устройства, а выходы - соответственно с вторым и третьим входами переключающего блока, содержит блок синусно-косинусного преобразования, четвертый компаратор, два реверсивных счетчика и генератор импульсов, выход которого соединен со счетными входами реверсивных счетчиков, при этом выход переключателя через четвертый компаратор связан с четвертым входом переключающего блока, первый выход которого соединен с управляющим входом первого реверсивного счетчика, а второй выход - с управляющим входом второго реверсивного счетчика, выходы реверсивных счетчиков, яв ляющиеся выходами устройства, под4

ключены к соответствующим входам блока синусно-косинусного преобразования, первый выход которого соединен с вторым входом второго компаратора,

5 а второй выход - с вторым входом третьего компаратора.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит компараторы 1 10 и 2, блоки 3 и 4 формирования модуля, компаратор 5, переключатель 6, переключающий блок 7, компаратор 8, блок 9 синусно-косинусного преобразования, реверсивные счетчики 10 и 11, генера,5 тор импульсов 12.

Устройство работает следующим образом.

Полярные координаты г, Ч вычисляются в нем путем решения системы урав2о нений

х - г соз Ж = 0, у-гз1пЛ9=0

методом неявных функций, т.е. с использованием принципа обратной связи.

Вся область изменения полярного угла Ч (от -ф до +Л ) разбивается на 4 участка таким образом, что каждый участок находится в двух соседних квадрантах. На каждом участке полярные координаты г иЧ определяются из решения системы рассогласований х - г созЗГЧ =£_{и 1}

у - г з ϊ η ЛЧ = £ιχ

следующим образом, На первом участке коэффициент при г большой в первом уравнении (созЛЧ), а большой наклон по Ч определяется вторым уравнением. Следовательно, для получения высокой точности и скорости отыскания поляр-. ных-координат команда направления

Л д

счета для г здесь должна формироваться рассогласованием ; команда для 4“ соответственно, рассогласованием На втором участке большой коэффициент при г определяется вто⁴⁵ рым уравнение^ (δΐηΐψ), наклон поЧ определяется первым уравнением (наклон противоположного знака по сравнению с участком 1). Следовательно, команды направления счета для г и Ч ⁵⁰ на втором участке формируются рассогласованиями ξιχ иЕ^ соответственна. Аналогично формируются команды для г и Ч на участках 3 и 4, и, таким образом, получается исходная система ⁵⁵' логических зависимостей для синтеза устройства преобразования координат во всем диапазоне изменения полярного угла Ч .

5

913402

Участок	1 )х 1 7 1 У1 ,	х 7 0,
	Рг = θ>	РЧ = ь-
Участок	2 1х1 < 1у 1 ,	у > 0
	Рг = Ь ,	РЧ = а ,
Участок	3 1x1 > 1у1	х < 0
	= а ι	Рч = ь ·
Участок	4 1хК|у1,	у < 0 ,
	рг= Ь,	РЧ = ас
	• команда направления сче-
	та при формировании г;
Рц> -	команда направления сче-
	та при формировании Ч .
а и Ь -	команды, формируемые рас-

согласованиями ξ_Λ и соответственно 15

Операцию определения'' знака £. (формирование команд а и Ь) реализуют компараторы 1 и 2. Блоки 3 и 4 формируют модули входных величин х и у. Компаратор 5 производит сравнение модулей и формирует команду

20

- _ [1 , 1x1 7 1у1 25

^Ь (0, 1x1 < 1 у | ,

которая управляет переключателем 6 и поступает в переключающий блок 7· Переключатель 6 и компаратор 8 формируют команду

. [1 , х, у > 0 ,

10 , х, у _ч< 0 ,

т.е. определяется знак большей по модулю входной величины. По двоичным

командам а, Ь, с,	а	синтезируется	пе- 35
реключающий блок	7,
Кр = асе),	Кч	= Ьс8,
К 2 = Ьс8,	8¾	= асд ,
К р = ассТ,		= Ьс<Г,
Ьс5, _ · Λ·ί ________ _ -		= ас8 ,	40

где Кр ц- команда управления соответствующим счетчиком на ϊ-ом участке,

вырабатываемая блоком 7, ΐ = 1,2,3,4.

В полном диапазоне изменения полярного угла команды, управляющие счет- 45 чинами г и Ч , имеют вид

К_г= (а8+ а<3)с + (Ь<9 + Ь0 )с Кц = (Ь0 4 Ь<5) с + (ад + а<3)с .

По последним выражениям блок 7 может быть однозначно синтезирован на 50 элементах двоичной логики.

Блок 9 вычисляет аналоговые напряжения

и 1 = Г СО5Л ч, и г = г 5 ί η л Ч

55

по значениям г и Ч , поступающим из счетчиков 10 и 11 в виде цифровых двоичных кодов.

В результате рассогласования^ , ^сводятся к нулю, т.е. цифровые коды г и Ч отслеживают изменения входных аналоговых сигналов х и у.

Точность преобразования кординат определяется точностью цифро-аналогового блока синусно-косинусного преобразования и компараторов, формирующих рассогласования. Формирование модулей входных величин выполняется на обычных аналоговых элементах, так как определение границ участков изменения полярного угла с такой точность не оказывает влияния на точность работы и быстродействие устройства.

Применение современной интегральной схемотехники позволяет создать малогабаритное надежное аналого-цифровое устройство преобразования координат с высокими техническими характеристиками, что делает его весьма перспективным для использования в гибридной вычислительной технике. Это обстоятельство определяет технико экономический эффект от использования изобретения.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для преобразования прямоугольных координат в полярные, содержащее два блока формирования модуля, входы которых соединены с соответствующими входами устройства, а выходы - с соответствующими входами первого компаратора, выход которого соединен с первым входом переключающего блока и с управляющим входом переключателя, сигнальные входы которого соединены с входами устройства, второй и третий компараторы, первые входы которых соединены с соответствующими входами устройства, а выходысоответственно с вторым и третьим входами переключающего блока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, устройство содержит блок синусно-косинусного преобразования, четвертый компаратор, два реверсивных счетчика и генератор импульсов, выход которого соединен со счетными входами реверсивных счетчиков, при этом выход переключателя через четвертый компаратор связан с четвертым входом переключающего блока, первый выход которого соединен с управляющим входом первого реверсивного счетчика, а второй выход 7 913402 й

   с управляющим входом второго реверсивного счетчика, выходы реверсивных счетчиков, являющиеся выходами устройства, подключены к соответствующим входам блока синусно-косинусного 5 преобразования, первый выход которого соединен с вторым входом второго компаратора, а второй выход с вторым входом третьего компаратора. '0