Синусно-косинусный преобразователь Советский патент 1983 года по МПК G06F7/544 

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано при построении быстродействующих следящих сис тем, например при решении навигационных задач для определения местоположения судна.

Известен цифровой функциональный преобразователь, содержащий реверсивный счетчик, дешифратор, блок коммутации, два элемента ИЛИ и четыре элемента И С1Д. .

Недостатком указанного преобра-зователя является низкая точность вычисления функции.

Наиболее близким к предлагаемому является синусно-косинусный преобразователь, содержащий первый и второй цифровые интеграторы, входы приращений независимой переменной которых соединены с информационными входами преобразователя, выход первого цифрового интегратора подключен к входу подынтегральной функции второго цифрового интегратора , выход которого соединен с входом подынтегральной функции первого цифрового интегратора C2J.

Недостатком известного преобразователя является низкая точность преобразования аргументов более 2 JT в условиях высокого быстродействия. Это объясняется тем, что и точность и время преобразования зависят от длины сетки- регистров цифровых интеграторов , причем с увеличением длины разрядной сетки регистров точность вычисления повышается, так как , .

2 . („

где Л2 - вес младшего разряда в

регистрах;

п - число разрядов в регистрах.

Одновременно растет и время преоразования, так как

, . (Z)

где Т - время преобразования; ДЬ - время отработки одного

разряда в регистрах. Погрешность преобразования, возникающая на интервале преобразования аргументов 0-2 Tf , приводит к тому, что при переходе аргумента через значение 2 57 в регистрах цифровых интеграторов значения функций синуса и косинуса оказываются записанными с ошибками, в то время как они должны повторить значения своих начальных условий и при дальнейшем увеличении аргумента преобразование функций синуса и косинуса будет проходить с егце большей погрешностью. Таким образом, при увеличении аргументов более 23Г

ошибка преобразования будет нарастать с каждым новым переходом аргумента через значения, кратные 2Л и может достигать значительной величины.

5 Цель изобретения - повышение точности образования.

Указанная цель достигается тем, что в синусно-косинусный преобразователь, содержащий первый и втоQ рой цифровые интеграторы, входы отрицательных и положительных приращений независимой переменной которых соединены соответственно с первым и вторым информационными

г входами преобразователя, выход пер.вого цифрового интегратора подключен к входу подынтегральной функции второго цифрового интегратора, выход которого соединен с входом подынтегральной функции первого циф0 рового интегратора, введены третий цифровой интегратор и элемент ИЛИ, причем первый и второй информационные входы преобразователя соединены соответственно с входами отрицатель5 ных и положительных приращений независимой переменной третьего цифрового интегратора, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, вход коэффициента коррекции

0 преобразователя соединен с входом подынтегральной функции третьего цифрового интегратора, вход начальной установки преобразователя подключен к второму входу элемента ИЛИ,

5 выход которого соединен с установочными входами первого и второго цифровых интеграторов.

На чертеже представлена блок-схема синусно-косинусного преобразова0 теля.

Синусно-косинусный преобразователь содержит первый, второй и тре.тий цифровые интеграторы 1-3, вход 4 положительных и вход 5 отрицательных приращений независимой перемен ной., регистры б и 7 подынтеграль- ной функции первого и второго цифровых интеграторов и регистры 8 и 9 приращений интеграла первого н второго цифровых интеграторов,

0 вход 10 коэффициента коррекции

преобразователя и вход 11 начальной установки преобразователя, элемент ИЛИ 12.

Дополнительно вводимые блоки

5 имеют следующее назначение.

Третий цифровой интегратор 3 в режиме масштабирования приращений предназначен для выработки приращений интеграла, которые будут являть0 ся сигналами начальной установки регистров 6-9 цифровых интеграторов 1 и 2. При этом два входа независимой переменной третьего цифрового интегратора подключены к соответ5 ствующим входам отрицательных 4 и положительных 5 приращений независимой переменной преобразователя, вход подынтегральной функци подкл чен к входу 10 коэффициента коррек ции преобразователя, а выход треть го цифрового интегратора подключен к входу элемента ИЛИ 12. Код коэффициента коррекции в ви де последовательного двоичного кода поступает от внешнего формирова теля синхронно с тактовой частотой преобразования. Этот код может быть получен любыми известными способами, наприме помещен в блок, памяти, за:шсан в кольцевой динамический регистр, собран на тактахкоммутатора и-т.д Элемент ИЛИ 12 предназначен для объединения сигналов начальной уст новки, поступающих по входу 11 или из третьего цифрового интегратора При этом второй вход элемента ИЛИ 12 подключен к входу 11 началь ной установки преобразователя, а выход - к установочным входам регистров цифровых интеграторов преобразователя. При таком выполнении схемы синусно-косинусного преобразователя исключается нарастание ошибки преобразования с каждым новым переход аргумента через значения, кратные 2Л , , т.е. повышается точность пр образования с малым временем преоб разования аргументов более 2.. . Синусно-косинусный преобразователь работает следующим образом.. Перед началом преобразования по сигналу начальной установки в регистры 6-9. цифровых интеграторов 1 и 2 записываются начальные уелоВИЯ, которые являются функциями си нуса и косинуса аргумента, равного нулю. Получение функциональной зави симости сводится к решению уравне-ния . 0, У - функция синуса (); вторая производная функция синуса . Приращения функций «s -dia поступают на вход цифрового интегратора 1. В результате интегрирования по независимой переменной dx , приращения которой поступают на входы 4 и 5, и инвертирования переполнений на выходе цифрового интегр тора 1, понижается порядок производ ной и с его выхода выдаются приращения первой производной с положительным знаком -( Значение первой производной пред ставляет собой значение функции косинуса, приращения которой поступают на вход цифрового интегратора. .2. В цифровом интеграторе 2 в результате интегрирования по независимой переменной также понижается,порядок. производной, в результате чего с его выхода выдаются приращения второй производной функции :/dx 6 :У::-d v,кo.тopaя является функцией синуса. Эти приращения по цепи обратной связи поступают на вход подынтегральной функции первого цифро- , вого интегратора 1. Когда алгебраическая сумма -поступивших прираще.ний независимой переменной станет равной числу шагов вычислейий функций на всем.интервале измейения аргумента от О до 2л и определяемое длиной разрядных сеток регистров 6-9 цифровых интеграторов 1 и 2 по формуле где- п - длина разрядной сетки регистров , значе ия функций синуса и косинуса должна стать равными своим начальным условиям. Параллельно с процессом преобразования в цифровых интеграторах 1 , и 2 по каждому пришедшему приращению независимой переменной код коэффициента коррекции, который по величине равен обратному числу шагов вычислений функций на интервале изменения аргумента от О до 2IT , т.е. поступает на вход .подынтегральной функции, третьего цифрового интегратора. Количество приращений интеграл ла, следующих с выходов этого интегратора, равно поступившему количеству приращений независимой переменной, умноженному на коэффициент коррекции, т.е. одно такое приращёние вырабатывается третьим цифровым интегратором только при приходе того количества приращений независимой переменной, которое соответствует изменению аргумента от О до 2л .. Это приращение, являясь сигналами начальной установки, пройдя через элемент ИЛИ 12, следует на установочные входы регистров 6-9 цифровых интеграторов 1 и 2 и в эти регистры вновь записываются начальные.условия, которые являются функциями синуса и косинуса аргумента, равного нулю, т.е. регистры 8 и 9 приращений интеграла первого и второго цифровых интеграторов и регистров б подынтегральной функции первого цифрового интегратора обнулятся, а регистр 7 подынтегральной ункции первого цифрового интегратоS 1064280

pa устанавливается в единичное сое-Следовательно, при преобразовании

тояние, так как .аргументов более 2J , нарастание

0-0 а о 0-1ошибки с каждым новым интервалом

преобразования отсутствует и погрешТаким образом, ошибка преобразо-ность синусно-косинусного преобравания, полученная на интервале изме-5 зователя целиком определяется понения аргумента от О до 2л, коррек-грешностью, возникающей на интерватируется .и не оказывает влияние нале изменения аргумента от О до 2Л .

дальнейший процесс вычисления. ЭтотПоэтому синусно-косинусный преобпроцесс повторяется при каждом пере-разователь при незначительных аппаходе аргум нта через значения, крат-10 ратных затратах позволит повысить

ные 2jr , как вперед, так и назад.точность следящих систем и устройств.

СИНУСНО-КОСИНУСНЫЙ ПРЕОБРАг ЗОВАТЕЛЬ, содержащий первый и второй цифровые интеграторы, входы отрицательных и положительных.приращений Независимой переменной которых соединены соответственно с первым и вторым информационными входами преобразователя, выход первого цифрот вого интегратора подключен к входу подынтегральной функции второго цифрового интегратора, выход которого соединен с входом подынтегральной функции первого цифрового интегратора, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены третий цифровой интегратор и элемент ИЛИ, причем первый и второй информат ционные входы преобразователя соединены соответственно с входами отрицательных и положительных приращений независимой переменной третьего цифрового интегратора, выход кото.рого подключен к первому входу элемента ИЛИ, вход коэффициента коррекции преобразователя соединен с входом подынтегральной функции третьего g цифрового интегратора, вход начальной установки преобразователя под(Л ключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочными входами первого и второго i цифровых интеграторов. О5 IsD СХ)