Устройство для формирования ординат эллипса Советский патент 1983 года по МПК G06G7/26 

Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения,управляемый фазовращатель 2, фазовращатель 3, управляемый усилитель 4, сумматор 5, блок сравнения фаз, сумматор 7, выпрямитель 8, фильтр 9 низких частот, блок 10 сравнения абсолютных значений, сумматор 11. Устройство реализует уравнение следующего вида: и;-..(1, где UQ, , Ur - напряжения, пропорциональные полуосям эллипса; - коэффициент аффинного n добия; и - напряжение, пропорциональное по величине ор динате точки,лежащей н окружности с радиусом, равным Uy. Напряжение, пропорциональное ордк 1нате точки, лежащей на эллипсе, может быть получено путем линейного из менения напряжения, пропорционального ординатам окружности, на величину коэффициента подобия. В векторной форме уравнение эллип са имеет вид: ) где 0ц - напряжение, соответствующее окружности радиуса R. Уравнение (2) позволяет моделировать эллипс только в системе координат, совпадающих с его осями. Длявоспроизведения эллипса общего вида в системе координат ХОУ, центр которой смещен относительно центра систелвз ХО, а оси повернуты на некоторый угол в, необходимо воспользовать ся ортогональным преобразованием координат : ( 1, (5Б), где Ujj, и - напряжения, величина ко тор.ых пропорциональна зависимой У и незавиСИМОЙ переменным в v системе ХОУ, (1, и - то же, в системе координат ХОУ; напряжения, определ- ющие положение центра эл липса. Устройство работает следующим образом. Напряжение 0; с выхода управляемо го усилителя 4, совпадающее по фазе с напряжением генератора 1,поступает на Bx6j5 сумматоров 5, 7 и 11. Напряжение UR с выхода управляемого фазовращателя 2 поступает на второй вход сумматора 5. На выходе сумматора 5 формйруетс я напряжение U , имеющее в общем случае произвольную величину и фазу. Напряжение 0 с выхода сумматора 5 подается на второй вход блока 6 сравнения фаз. Если разница фаз напряжения 0 и напряжения генератора 1 равна JT/2, то сигнал на выходе блока 6 равен нулю. В случае отклонения разности фаз этих нсшряжений от л/2 на выходе блока б появляется сигнал рассогласования, который подается на управляющий вход управляемого фазовращателя 2, в результате чего указанная разность фаз устанавливается равной Л/2. При этом на выходе сумматора 5 устанавливается напряжение 0 с фазой j Л/2 относительно напряжения Оп. При изменении его в определенных пределах конец вектора Напряжения 0 будет описывать окружности с радиусом, равным величине итого напряжения. Величина напряжения 0 при этом будет соответствовать ординате некоторой точки моделируемой окружности в системе координат ХОУ. С вЕохода фазовращателя 3 напряжение О, смещенное по фазе на Л/2, поступает на входы сумматоров 7 и 11. Таким образом, все напряжения, поступающие на входы сумматоров 7 и 11 совпадают по фазе, что позволяет осуществлять их алгебраическое суммирование. Коэффициент передачи сумматора 7 по каждому из входов устанавливают в соответствии с уравнением (3a)t по первому входу - ° второму - COS 9 , по третьему - sine. На выходе сумматора 7 напряжение имеет в общем случае произвольное значение. Это напряжение через выпрямитель 8 и фильтр 9 поступает на один из входов блока 10 сравнения абсолютных значений, на другой вход которого поступает напряжение входного сигнала (J, которым является напряжение постоянного тока. В случае равенства этих напряжений на выходе блока 10 напряжение равно нулю, а напряжение Ujj на выходе усилителя 4 соответствует величине входного сигнала U, в соответствии с выражением (Зс|). В случае неравенства напряжения Ох и напряжения на выходе сумматора 7 на выходе блока 10 появляется сигнал расогласования, который изменяет величину напряжений О- таким образом, чтобы уменьшить рассогласование. Коэффициент передачи сумматора 11 по каждому из входов устанавливается в соответствии с выражением (ЗБЬ по первому входу / Jreni по второму - sin0 по третьему - K.cosO . Напряжение (J на выходе сумматора 11 по величине пропорционально ординате точке эллипса в системе координат ХОУ и является выходным напряжением преобразователя. Из сказанного видно, что предлагаемый функциональный преобразовател позволяет осуществить точное (без методической погрешности ) моделирование центральных кривых второго порядка общего вида, реализация которых другими функциональными преобразователями затруднена. Предлагаемый функциональный преобразователь является обратимым, т.е. позволяет без изменения схемы получить обратное преобразование. Этот вывод следует из уравнения (2 ), которое является обратимым, так как ) Последнее уравнение дает алгоритм обратного преобразования. Отличие от прямого состоит в изменении на постоянную величину I/KOJ величины входного напряжения 0. Это достигается изменением коэффициента передачи сумматора 5 по соответствующему входу. Уравнение (4 ) дает алгоритм обратного преобразования в сиетеме координат ХОУ, совпадающей с осями эллипса. При моделировании эллипса общего вида для осуществления обратного функционального преоб разования в системе координат ХОУ, не совпадающей с осями эллипса ХОУ, необходимо воспользоваться преобразованием координат (3 ). В соответствии с (35) по первому входу сумматора 7 необходимо установить напряжение ° второму коэффициент пе редачи должен быть равен С05 9 , по третьему -sin9. В сумматоре 11 необ ходимо установить напряжение , по второму сделать коэффициент передачи равным Sin 9, по третьему При такой настройке функционаАзНого преобразователя на выходе сумматора 11 будем иметь напряжение, равное Ux. Отсутствие методической погрешнос ти при воспроизведении центральных кривых второго порядка общего вида, малая величина методической погрешности при моделировании других нелинейных зависимостей, относительная, аппаратурная простота и возможность микроминиатюризации определяют технико-экономический эффект от использования изобретения. Формула изобретения Устройство для формирования ординат эллипса, содержащее генератор синусоидального напряжения, выход которого соединен с первым входом управляемого фазовращателя, с входом управляемого усилителя и с первым входом блока сравнения фазувыходы управляемого усилителя и управляемого фазовращателя подключены к соответствующим входам первого сумматора, выход которого соединен с вторым входом бло- ка сравнения фаз, и фазовращатель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно содержит выпрямитель, фильтр низких частот, второй и третий сумматоры и блок сравнения абсолютных значений, первыП вход которого является входом устройства, при этом, выход генераторе, синусоидального нг пряжения соединен с первыми входами второго и третьего сумматоров, выход управляемого усилител.я соединен с вторыми входами второго и третьего сумматоров, выход первого сумматора через фазовращатель связан с третьими входами второго и третьего сумматоров, выход второго сумматора через последовательно соединенные выпрямитель и фильтр низких частот соединен с вторым входом блока сравнения абсолютных значений, выход которого соединен с управляющим входом управляемого усилителя, а выход третьего сумматора является выходом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 860089, кл. Q 06 G, 7/26, 1979. 2.Авторское свидетельство СССР № 488224, кл. Gi 06 G, 7/24, 1973 (.прототип ).