SU955113A1 - Функциональный преобразователь - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к аналогово вычислительной технике. Известен функциональный преобразователь , содержащий генератор синусоидального сигнала, фазовращатель, амплитудный модул тор, два блока сравнени , масштабный блок, сумматор два линейных выпр мител  и два фильт ра нижних частот, который воспроизво дит центральные.кривые второго пор дка 1 .. Егонедостатком  вл етс  то, что он не позвол ет моделировать одновременно верхнюю и нижнюю полуокружности эллипса, а также не позвол ет непрерывно воспроизводить центральные кривые второго пор дка полностью без предварительной перестройки собт ветствующих блоков преобразовател . Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  функциональный преобразователь, содержащий источник синусоидального напр жени , сумматор, фазовращатель, включенный между выходом источника синусоидального напр жени  и первым входом сумматора, амплитудный модул -; тор, опорный вход которого соединен с выходом источника синусоидального напр жени , выход - с вторым входом сумматора, а управл ющий вход  вл етс  входом преобразовател , блок преобразовани  напр жени  в фазу, включенный между выходом источника синусоидального напр жени  и третьим входом сумматора, выход которого  вл етс  выходом функционального преобразовател  и подключен к первому входу блока сравнени , соединенного выходом с управл ющим входом блока напр жени  в фазу, а вторым входом с выходом источника синусоидального напр жени  2 , Недостатком этого функционального преобразовател   вл етс  то, что он не позвол ет воспроизводить одно3 временно верхнюю и нижнюю части центральных кривых второго пор дка, а также осуществл ть ими аппроксимацию других не.линейных зависимостей. Цель изобретени  - расширение класса задач, решаемых преобразователем ,-и повышение его точности. Указанна  цель достигаетс  тем, что функциональный преобразователь, содержащий источник синусоидального напр жени , сумматор, блок сравнени  фазовращатель, включенный между выхо дом источника синусоидального напр жени  и первым входом сумматора, амплитудный модул тор, опорный вход которого соединен с выходом источник синусоидального напр жени , а выходс втооым вхопом сумматора,, блок преобразовани  напр жени  в фазу , включенный между выходом источника синусоидального- напр жени  и третьим вхо дом сумматора, выход которого подклю чей к первому входу блока сравнени  соединенного выходом с управл ющим входом блока преобразовани  напр жени  в фазу, а вторым входом - с выходом источника синусоидального напр жени , дополнительно содержит фильтр нижних частот, дополнительный блок сравнени , блок масштабного преобразовани , дополнительный сумматор, переключатель, линейный выпр митель, вход которого подключен к выходу амплитудного модул тора, а выход через фильтр нижних частот к первому.входу дополнительного блок сравнени , выход дополнительного бло ка сравнени  подключен к управл ющему входу амплитудного модул тора а зторой вход  вл етс  входом функци опального преобразовател , четвертый вход первого сумматора соединен с выходом источника синусоидального напр жени , а выход соединен с входом блока масштабного преобразовани , выход которого соединен с первым входом переключател  и первым входом дополнительного сумматора, второй вход дополнительного сумматорасоединен с выходом фазовращател ,а выход - с вторым входом переключател , выход которого  вл етс  выходом функционального преобразовател , а управл одий вход соединен с.вторым входом дополнительного блока сравнени . На фнг.1 приведена блок-схема функциональногопреобразовател ; на 34 фиг.2 диаграмма напр жений, по сн юща  его работу. Функциональный преобразователь содержит источник 1 синусоидального напр жени , блок 2 преобразовани  напр жени  в фазу, фазс(вращатель 3, амплитудный модул тор 4, основной 5 и дополнительный 6 сумматоры, линейный выпр митель Т, фильтр 8 нижних частот, дополнительный блок 9 сравнени , блок 10 масштабного преобразовани , основной блок 11 сравнени , переключатель 12. Работа функционального преобразовател  основана на реализации алгоритма , полученного путем использ.овани .векторно-электрического метода и применени  аффинного преобразовани , которое в данном случае заключаетс  в линейном раст жении или сжатии центральных кривых второго пор дка. Это можно по снить следующим образом . Уравнение эллипса в собственной системе координат, совпадающей с ос ми эллипса, можно записать в виде . и; 1,.и где Кд Uoj/U, - коэффициент аффин-. ного подоби ; JQ Ч -напр жени , пропор-циональные большой а и малой b полуос м эллипса; UY напр жение,пропорциональное ординате некоторой точки окружности с радиусом , равным Ug; UK. и; -напр жени , величина которых пропорциональна независимой . X и зависимой Y переменным , св занным уравнением эллипса . Из равнени  (1) видно, что эллипс можно моделировать с помощью окружности , аффинно подобной воспроизводимому эллипсу с радиусом, равным одной из полуосей эллипса. При моделировании эллипса в системе координат , не совпадающей с его ос ми, необходимо сформировать два дополнительных синусоидальных напр жени  (вектора) UXQ и Uyo . сдвинутых по фазе на и определ ющих положение центра моделируемой окоуж .5 . ности (фиг.2). Поскольку одному зна чению независимой переменной Од соответствуют два значени  зависимой пе10еменной Ux и Оу (фиг.2), то, если не принимат ь дополнительных ме функ1диональный преобразователь может воспроизводить без дополнительной перестройки основного блока 11 сравнени  и блока 2 преобразовани  напр жени  в фазу только верхнюю или нижнюю части эллипса или окружности . Однако, если настроить функц ональный преобразователь на воспроизведение только одной, например верхней, части эллипса, нижн   част может быть воспроизведена с помощью простой операции суммировани . Первы корень, соответствующий положительному знаку в уравнении (1), может быть определен из геометрических построений по фиг.2 следующим образом: . где U - ордината соответствующей . точки верхней части элли са в собственной с истеме координат эллипса XOY. Нижний корень U можно опреде лить из уравнени  Uv.-U.,. Совместное решение уравнений (2) и (З) дает ураневние дл  воспроизве дени  нижней части эллипса без дополнительной перестройки основного блока .1 1 сравнени  ,-и;. Дл  реализации уравнени  k необхо димо ввести дополнительный сумматор 6. Поскольку при непрерывном моделировании полного эллипса или окруж ности требуетс  при периодическом изменении входного напр жени  Ux в пределах от Ux-( (ixo К. до U)f2 .о и((|фиг.), осуществл ть поочередное воспроизведение верхней и нижней частей эллипса, то необходимо дополнительно ввести еще переключатель 12. Он должен подават на выход функционального преобразовател  поочередно напр жени  Uy и UY . Переключение должно осуществл тьс  в момент достижени  входным сигналом значени  напр жений U n-Ux2И ) 3 Приближенное воспроизведение широкого класса выпуклых, вогнутых и монотонных функций осуществл етс  путем их аппроксимации указанными центральными кривыми. Параметры настройки функционального преобразовател  при этом наход тс  решением задачи аппроксимации , аппроксимирующим выражением в которой  вл етс  уравнение эллипса указанного вида. Это уравнение может быть записано в следующем виде, удобном дл  аппроксимации: -т lUx-Uxol. (5) С помощью уравнени  (5) и уравнени  или таблицы значений аппроксимируемой функции составл етс  система урав нений по одному из известных математических методов, например по методу наименьших квадратов. Полученна  система уравнений решаетс  относительно параметров аппроксимирующего элUYO Ua липса : и Воспроизведение функций осуществл  етс  следующим образом. Напр жение Up - с выхода источника 1 синусоидального напр жени  поступает на входы преобразовател  2 напр жени  в фазу, фазовращател  3, амплитудного модул тора t, первый вход сумматора 5 и первый вход основного блока 11 сравнени . Напр жение с выхода фазовращател  3 сдвинутое по фазе на ttl 72 относительно напр жени  поступает на второй вход 5 и первый вход сумматора 6. Напр жение с выхода блока 2 преобразовани  напр жени  в фазу, имеющее, в общем случае, произвольную фазу, поступает на третий вход сумматора 5. Напр жение с выхода модул тора поступает на четвертый вход сумматора 5 и через последовательно соединенные линейный выпр митель 7 и фильтр 8 нижних частот на первый вход дополнительного блока 9 сравнени , на другой вход которого подаетс  входной сигнал. При равенстве напр жений на входах блока 9 сравнени  на выходе амплитудного модул тора устанавливаетс  синусоидальное напр жение U , пропорциональное по величине входному сигналу. На выходе сумматора 5 формируетс  напр жение О у + + UYQ + Un - U)( , имеющее, в общем случае, произвольную величину и фазу Напр жение Оу поступает на второй

79

вход основного блока 11 сравнени . Если разница фаз|напр жени :Цуи напр жени  исто-чника 1 равна 11 то сигнал на выходе основного блока 11 сравнени  равен нулю.

При отклонении указанной разницы фаз от 1Г/2 на выходе основного блока сравнени  по вл етс  сигнал рассогласовани , который подаетс  на управл ющий вход блока 2 преобразовани  напр жени  в фазу. В результате напр жение .Urj на выходе блока 2 преобразовани  напр жени  в фазу измен ет свою фазу таким обргГзом, что разность фаз между напр жени ми Uy и Uf устанавливаетс  равной При изменении входного напр жени  в определенных пределах конец вектора напр жени  U будет описывать ,,

дугу окружности с радиусом, равным величине этого напр жени  (фиг.2). Напр жение Оу , пропорциональное по величине ординате некоторой точки , лежащей на окружности, поступает на вход блока 10 масштабного преобразоаани . На выходе этого блока формируетс  напр жение, равное UY Кд UY и пропорциональное по величине ординате эллипса, соответствующей первому корню уравнени  (5) Далее это напр жение подаетс  на один из входов переключател  12 и второй вход сумматора 6. Пос/ едний настроен таким образом, что коэффициент передачи по первому входу раве 2 UYO /Up, а повторому - 1. На выходе сумматора 6 в соответствии с уравнением () формируетс  напр жение UY , соответствующее второму

:корню уравнени  5 . Выход сумматора 6 соединен с вторым входом переключател  12, который настраиваетс 

.таким образом,чтобы при периодическо изменении входного сиенала в, ripe eлах от и,( до периодически на, его вйходе напр жени  UY и UY Так, например,при возрастании напр жени  Ujj в указанных пределах имеем на выходе напр жение UY При достин (ении напр жением U напр жени  срабатывани  переключатель 12 осуществл ет переключение и на его выходе по вл етс  напр жение Uy . При последующем уменьшении напр жени  Uj; и достижении им напр жени  срабатывани  U)( переключатель 12 /станавливаетс  в исходное полржение и на его выходе по вл етс  напр кение UY (фиг.2).

TJ8

Така  схема полного непрерывного моделировани  центральных кривых второго пор дка позвол ет избавитьс  от перестройки основнЬго блока 11 сравнени  и блока 2 преобразовани  напр жени  в фазу. Это позвол ет значительно уменьшить врем  установлени  соответствующих значений выходного напр жени , уменьшить динамическую ошибку в моменты переключений .

Кроме этого, предлагаемый функциональный преобразователь позвол ет иметь одновременно оба корн  уравнени  (5) центральных кривых второго пор дка,-что может иметь значение при,решении сложных задач, где тре- . буетс  одновременное приближенное моделирование выпуклой и вогнутой функций.

Таким образом, предлагаемый функциональный преобразователь обеспечивает решение более широкого круга задач,чем прототип. Он позвол ет осуществл ть полное непрерывное моделирование цент|: альных кривых второго пор дка без методической погрешности и без перестройки соответствующих блоков функицонального преобра- зовател ,позвол ет одновременно воспроизводить оба корн  уравнени  центральных кривых второго пор дка и осуществл ть аппроксимацию широкого . класса нелинейных зависимостей указанными центральными кривыми, что позвол ет повысить точность его работы по сравнению с прототипом.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Функциональный преобразователь, содержащий источник синусоидального напр жени , сумматор, блок сравнени , фазовращатель, включенный между выходом источника синусоидального напр жени  и первым входом сумматора амплитудный модул тор, опорный вход которого соединен с выходом источник синусоидального напр жени , а выход - с вторым входом сумматора, блок преобразовани  напр жени  в фазу, включенный между выходом источника синусоидального напр жени  и третьим входом сумматора, выход которого подключен к первому входу блока сравнени ,соединенного выходом с управл ющим входом блока преобразовани  напр жени  в фазу, а вторым входом - с выходом источника сину- соидального напр жени , отлича ющийс  тем, что, с целью расш рени  класса решаемых задач, повышени  точности,юн содержит фильтр нижних частот, дополнительный блок сравнени , блок масштабного преобрэ зовани , дополнительный сумматор, переключатель, линейный выпр митель вход которого подключен к выходу амплитудного модул тора, а выход через фильтр нижних частот - к первому входу дополнительного блока сравнени , выход дополнительного блока сравнени  подключен к управл ющему входу амплитудного модул тора, а второй вход  вл етс  входом функционального преобразовател , четвертый вход первого сумматора соединен с выходом источника синусоидального напр жени , а выход подключен к вхо9 310 ду блока масштабного преобразовани , выход которого соединен с первым входом переключател  и первым входом дополнительного сумматора, второй вход дополнительного сумматора соединен с выходом фазовращател , а выход - с вторым входом переключТтел , выход которого  вл етс  выходом функицонального преобраэовател , а управл ющий вход соединен с вторым входом дополнительного блока сравнени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по за вке Н 2828251,кл. G 06 G 7/26,
2. 2.Авторское свидетельство СССР f kBB22k, кл. G Об G 7/2, 1975 ( прототип).

   ffjro cffue.t