Функциональный преобразователь двух переменных Советский патент 1984 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в счетно-решающих устройствах различного назначения, где требуется воспроизведение различ ных функциональных зависимостей двух переменных, заданных электрическими напряжениями. Известны функциональные преобразователи двух переменных, выполненные на основе диодов с переменными точками отпирания СИ. Недостаток их - наличие методической погрешности при воспроизведении гладких поверхностей, имеющих кривизну. Наиболее близким к изобретению является функциональный преобразова тель двух переменных, содержащий источник синусоидального напряжения два сумматора, фазовращатель, включ ный между выходом источника сину- . соидального напряжения и первым входом сумматора, два амплитудных модулятора, опорный вход одного из которых соединен с выходом источника синусоидального напряжения, выход - с вторым входом первого сумматора, а управляющий вход является первым входом функционального преобразователя, два блока преобразования напряжения в фазу, вход одного из к .торых соединен с выходом источника .синусоидального напряжения, блок масштабного преобразования, блока сравнения, первый вход одного из которых соединен с выходом источника синусоидального напряжения, а выход с управляющим входом первого блока преобразования напряжения в фазу, опорный вход второго амплитудного модулятора соединен с выходом фазовр щателя, а выход - с третьим входом первого сумматора, а управляющий вход является вторым входом преобразователя, четвертый вход первого сумматора соединен с выходом источни ка синусоидального напряжения, а выход через второй преобразователь напряжения в фазу подключен к первому входу второго блока сравнения и первому входу второго сумматора, другой вход второго сумматора соединен с выходом фазовращателя, третий вход - с выходом первого блока преоб разования напряжения в фазу, а выход с вторым входом первого блока сравне ния и входом блока масштабного преоб разования, выход которого является выходом функционального преобразователя, второй вход второго блока сравнения соединен с выходом источника синусоидального напряжения, а выход подключен к управляющему входу второго блока преобразования напряжения в фазу. Известный функциональный преобразователь позволяет осуществлять точ ное (без методической ошибки) моде.лирование эллипсоидов вращения, а также реализовывать аппроксимацию других функций двух аргументов-указанными поверхностями L23. Однако наличие двух связанных контуров автоматического регулирования снижает быстродействие и увеличивает динамическую ошибку преобразователя, затрудняет оптимальную, настройку указанных контуров регулирования, требует в некдторых случаях применения специальных мер по обеспечению их статической устойчивости. Кроме того, преобразователь позволяет воспроизводить только ограниченный класс центральных поверхностей второго порядка - эллипсоиды вращения. Цель изобретения - расширение класса воспроизводимых функций, повышение точности и упрощение. Цель достигается тем, что функциональный преобразователь двух переменных, содержащий генератор гармони- чёского напряжения, выход которого соединен с входом питания первого модулятора и через первый фазовращатель - с входом питания второго модулятора, выходы первого и второго модуляторов соединены с входами первого сумматора, второй сумматор и блок сравнения , содержит второй фазовращатель, третий, четвертый и пятый сумматоры, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, два выпрямителя и два фильтра, при этом первый и второй информационные входы преобразователя соединены.с первыми входами соответственно второго и третьего сумматоров, второй вход каждого из которых соединен с шиной опорного напряжения, а выход - с информационным входом соответствующего модулятора, выход первого сумматора соединен с первым входом четвертого сумматора и через последовательно соединенные второй фазовращатель и усилитель с регулируемым коэффициентом усиления - с вторым входом четвертого сумматора, выход которого через последовательно соединенные первый выпрямитель и первый фильтр соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной опорного на пряжения, а выход - с управляющим вход усилителя с регулируемым коэффициен том усиления, выход которого через последовательно соединенные второй выпрямитель и второй фильтр соединен с первым входом пятого сумматор второй вход которого соединен с. шиной опорного напряжения, а выход является выходов преобразователя. На чертеже представлена структур ная схема преобразователя. Функциональный преобразователь содержит генератор 1 гармонического напряжения, модуляторы 2и 3, фазовращатель А, сумматоры 5-8, выпрямители 9 и 10,- сумматор 11, фазовращатель 12, усилитель 13 с регули руемым коэффициентом усиления, филь ры 14 и 15, сумматор 16. .Преобразователь позволяет модели ровать эллипсоидные поверхности с тремя различными полуосями. Эллипсоид, главные оси которого параллельны осям координат XY , может быть получен аффинным преобразованием (растяжением или сжатием) сферической поверхности вдоль осей системы координат, при этом независимых направлений преобразования может быть только два, причём аффинное преобразование сферы вдоль осей аргументов (X или V ) может быть осуществлено простым масштабированием напряжения. Моделирование сферической поверх ности в преобразователе осуществляется следующим образом. Сначала выполняется векторное суммирование напряжений на плоскости XOY- Полученное напряжение () определяет проекцию точки функции на плоскость уОу .Формируется векторное напряжение, соответствующее сфере радиусом DO Ua-UjTY Uii lUc,l Uo, где U| - вертикальная составляющая вектора, регулируемая- по амплитуде для достижения приведенных равенств. Для получения выходного сигнала надо промасштабировать полученное напряжение J в соответствии с. за- ; данным коэффициентом аффинного подобия и сложить с постоянным напряжением, определяющим смещение центра эллипсоида вдоль оси 2. . Функциональный преобразователь работает следующим образом. Напряжение с выхода генератора 1 поступает на опорный вход модулятора 2 и через фазовращатель 4, сдвинутое по фазе на JT/2, на опорный вход модулятора 3. Входной сигнал постоянного тока Ux поступает на первый вход сумматора 5 с коэффициентом передачи, равным k , второй вход которого с коэффициентом передачи, равным kx Uxo lUol соединен с шиной . источника опорного напряжения Uo .Напряжение Ui K5.() с выхода сумматора 5 поступает на вход модулятора 2; Входной сигнал постоянного тока Ua поступает на первый вход сумматора 6 с коэффициентом передачи 5 второй вход этого сумматора с коэффициентом передачи, равным ,j|U(5 J подключен к шинам опорного напряжения. Выходное напряжение сумматора 6 Uq t(Utj-UxQi подается на вход модулятора 3, на выходе которого формируется напряжение Uj сдвинутое относительно и«. на ОГ/2, которое поступает на вход сумматора 8. На выходе сумматора 7 формируется, таким образом, горизонтальная составляющая вектора. Вектор, конец которого соответствует заданной точке сферы, формируется сумматором 8. При этом вертикальная составляющая вектора регулируется усилителем 13 до достижения равенства амплитуды сзт«1марного напряжения и величины опорного найряжения, сравниваемых в блоке сравнения. В этом случае выходное напряжение усилителя 13 равно ординате точки, лежащей на сферической поверхности с радиусом Uct в системе )(Y2 J аффинно подобной воспроизводимой эллипсоидной поверхности. После выпрямления напряжения О г выпрямителем 10 и вьщеления постоянной составляющей фильтром 15 оно поступает на первый вход сумматора 16 с коэффициентом передачи . Второй вход этого сумматора с коэффициентом передачи И Uj /Uo соединен с щиной источника опорного на51

пряжения DO . Выходное напряжение постоянного тока U , являющееся вьг ходным сигналом функционального Преобразователя, пропорционально ординате точки, лежащей на поверхности эллипсоида и соответствующей заданньм значениям входныхсигналов Ux

и Uy .

Функциональный преобразователь Позволяет осуществлять модулирование без методической ошибки эллипсоидных поверхностей с тремя различными полуосями в отличие от известного, который воспроизводит только эллипсоиды вращения, две полуоси которого равны. Это расширяет функциональные возможности преобразователя, позволяет повысить точность аппроксимации при приближенном врспроизведени других функций двзпк: переменных,.

097666

Аппроксимация эллипсоидными поверхностями особенно удобна при воспроизведении выпуклых и вогнутых функций двух аргументов, имеющих боль5 шое значение при решении различных оптимизационных задач.

Существенным преимуществом предлагаемого преобразователя по сравне10 нию с известным является наличие только одного контура автоматического регулирования, что позволяет повысить динамическую точность, упростить настройку преобразователя.

15 :В предлагаемом функциональном преобразователе не требуется генератор синусоидального.напряжения со стабильной амплитудой, что позволяет использовать более простые и деше20 вые схемы указанных источников.

ФУНКЦИОНАЛЬНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДВУХ ПЕРЕМЕННЫХ, содержащий генератор гармонического напряжения, выход которого соединен с входом питания первого модулятора и через первый фазовращатель - с входом питания второго модулятора, выходы первого и второго модуляторов соединены с входами первого сумматора, второй сумматор и блок сравнения, отличающийся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, повышения точности и упрощения, преобразователь содерям7 второй фазовращатель, третий, четвертый и пятый сумматоры, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, два выпрямителя идва фильтра, при этом первый и второй информационные входы преобразователя соединены с первыми входами соответственно второго и третьего сумматоров, второй вход каждого из которых соединен с шиной опорного напряжения, а выход - с информационным входом соответствующего модулятора, выход первого сумматора соединен с первым входом четвертого сумматора и через последовательно соединенные второй фазовращатель и усилитель с регулируемым коэффициентом усиления - с вторым входом четвертого сумматора, выход которого через последовательно соединенные первый выпрямитель и первый фильтр соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения , а выход -.с управляющим входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого fjepe3 последовательно соединенные СО второй вьшрямитель и второй фильтр соединен с первым входом пятого сумматора, второй вход которого Соединен с шиной опорного напряжения, а выход является выходом преобразователя.