Устройство для формирования функции эллипса Советский патент 1985 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может найти применение в различных системах моделирования и автоматиче кого управления, где требуется точн воспроизведение центральных кривых второго порядка общего вида, включа щих в себя эллипсы и окружности, произвольно расположенные в плоскос системы координат. Известны устройства, работа кото рых основана на векторном суммирова нии гармонических напряжений. В одном из этих устройств выходно сигнал изменяется в соответствии с функцией эллипса lj . Однако это устройство имеет огра ниченные функциональные возможности (в нем не предусмотрено формировани кривых второго порядка общего вида) и невысокую точность. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является уст ройство для формирования ординат эллипса, содержащее генератор синусоидального напряжения, выход которого срединен с первым входом управляемого фазовращателя, с входом управляемого усилителя и с первым входом блока сравнения фаз, выходы управляемого усилителя и управляемого фазовращателя подключены к соответствующим входам первого сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения фаз, фазовращатель, линейный выпрямитель, фильтр нижних частот, второй и третий сумматоры, блок сравнения, первый вход которого является входом устройства при этом выход генератора синусоидального напряжения соединен с первы ми входами второго и третьего сумматоров, выход управляемого усилителя соединен с вторыми входами второго и Третьего сумматоров, выход первого сумматора через фазовращатель связан с третьими входами второго и третьег сумматоров, выход второго сумматора через последовательно соединенные выпрямитель и фильтр нижних частот соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом управляемого усилителя, а выход третьего сумматора является выходом, устройства 2 . , Недостатком устройства является наличие двух связанных контуров автематического регулирования, что создает определенные трудности в обеспечении устойчивости функционирования устройства, усложняет настройку, снижает динамические показатели точности устройства. Поскольку все три сумматора в данном преобразователе суммируют гармонические напряжения, это приводит к появлению фазовых погрешностей, компенсация которых связана с некоторыми сложностями. Кроме того, из-за изменения в широком диапазоне амплитуд сигналов, сравниваемых по фазе, возникают дополнительные погрешности. В тех случаях, когда выходным сигналом устройства должно быть напряжение постоянного тока, это требует установки дополнительного вьшрямителя и фильтра нижних частот, что дополнительно усложняет устройство, ухудшает его быстродействие. Целью изобретения является повышение точности и упрощение. Цель достигается тем, что устройство для формирования функции эллипса, содержащее генератор синусоидального напряжения, выход которого соединен с опорным входом управляемого фазовращателя, блок сравнения, выход которого соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, три сумматора, фильтр и фазовращатель, содержит два фазочувствительных выпрямителя и второй фильтр, при этом выход генератора синусо1здального напряжения соединен с входом фазовращателя и с первым входом первого фазочувствительного выпрямителя, выход фазовращателя соединен с первым входом второго фазочувствительного выпрямителя-, вторые входы фазочувствительных выпрямителей со.единены с выходом управляемого фазовращателя, а их выходы через соответствующий фильтр с первым и вторым входами первого и второго сумматоров, третий вход второго сумматора и первый вход третьего сумматора соединены с шиной опорного напряжения, второй вход третьего сумматора является входом устройства, выходы первого и третьего сумматоров соединены с входами блока сравнения, а выход второго сумматора вляется выходом устройства. На фиг.1 показана схема устройста; на фиг.2 - диаграмма напряжений. Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, управляе31мый фазовращатель 2, блок 3 сравнени третий сумматор 4, первый фазочувствительный выпрямитель 5, фильтр 6, первый сумматор 7, второй фазрчувстБительный выпрямитель 8, фильтр 9, фазовращатель 10, второй сумматор 11 Алгоритм работы устройства описывается уравнениями Uv-Uy cos0Ur-Knsin8Uj arg йд arccosCUj:/и) Ug UgSinCarg UQ) и,, U cosCarg йд) Uii U(, +U sinQ+Kj cosgUij , ;) JO X У .1 где U, ,Uy координаты центра эллипса;Ug,Uj, - полуоси эллипса, Ua/Ub; 0 - угол поворота ос сис темы координат ХОУ,сов падающей с осями эллип са, относительно систе мы координат ХОУ. Уравнение (1q) отражает перевод входного сигнала U, из внещней систе мы координат ХОУ в систему координат ХОУ, уравнение (1д) - обратный перевод выходного сигнала Un из системы ХОУ в систему ХОУ. При выполнении условия (16) модуль и ортогональной составляющей выходного напряжения управляемого фазовращателя , сов падающей по фазе с напряжением гене ратора Up, равен значению н зависимой переменной всистеме ХОУ. Модул UK ортогональной слагающей Ug ,сдви нутой относительно U на «/2, равен ординате центральной кривой второго порядка в системе ХОУ. Вьщеление модулей Uj и и отражается уравнени ми (1в) и (1г) . Устройство работает следующим образом. Напряжение входного сигнала постоянного тока поступает на вход сумматора 4 с коэффициентом передач 1,на второй вход которого с коэффициентом передачи, равным - UK Дт, подается опорное напряжение U. Выходное напряжение сумматора 4 поступает на вход блока 3 сравнения. На выходе управляемого фазовращател 2,на вход которого подается напря0жение генератора, устанавливается некоторое напряжение с фазой (f . Конец вектора U соответствует точке, лежащей на окружности с радиусом /Ug/ (фиг.2) и соответствующей заданному значению входного сигнала Uj,. Ортогональные слагающие этого напряжения U-j и U(: выделяются фазочувствительными выпрямителями 5 и 8. Напряжение Uj- поступает на вход сумматора 7 с коэффициентом передачи cos 0 и сумматора 11 с коэффициентом передачи sin6. Напряжение Ug - соответственно с коэффициентом передачи К- sin Q и К- cos & . Выходное напряжение сумматора, представляющее проекцию вектора U на ось X, подается на второй вход блока 3 сравнения. При выполнении условия (1а) фаза напряжения определяется вьфажением (16), а напряжение Uj и Uu соответствует координатам искомой точки эллипса с параметрами и,. , Ug, К;: в системе ХОУ. Сумматор 11, на третий вход которого с коэффициентом передачи UH /VQ поступает опорное напряжение U, суммирует поступающие его входы напряжения согласно (1д). Выходное напряжение UM этого сумматора равно ординате центральной кривой второго порядка общего вида в системе ХОУ. Таким образом, предлагаемое устройство имеет только один контур автоматического регулирования, что существенно его упрощает, улучшает быстродействие и повыщает точность. Напряжения, управляющие работой фазочувствительных выпрямителей, имеют большую и постоянную по величине амплитуду, что упрощает схему и повышает точность работы усилителейограничителей, входящих в состав выпрямителей. При этом постоянная фазовая погрешность усилителей-ограничителей может быть легко скомпенсирована. В предлагаемом устройстве отсутствует суммирование гармонических сигналов, что позволяет использовать в схемах сумматоров более простые операционные усилителя, с полосой пропускания, определяемой не несущей -частотой генератора синусоидального напряжения, а частотой входного сигнала, которая на несколько порядков ниже. Соответственно повышается точность операций суммирования.

511336006

Таким образом, предлагаемое уст-венно лучшие метрологические характеройство обладает более простой тех-ристики. Это оп ределяет технико-эконической реализацией, позволяет полу-комический эффект от использования

чить более высокую точность и сущест-изобретения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ФУНКЦИИ ЭЛЛИПСА, содержащее генератор синусоидального напряжения, выход которого соединен с опорным входом управляемого фазовращателя, блок сравнения, выход которого соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, три сумматора, фильтр и фазовращатель, отличающеес я тем, что, с целью повьшения точности и упрощения, оно содержит два фазочувствительных выпрямителя и второй фильтр, при этом выход генератора синусоидального напряжения соединен с входом фазовращателя и с первым входом первого фазочувствительного выпрямителя, выход фазовращателя соединен с первым входом второго фазочувствительного выпрямителя, вторые входы фазочувствительных выпрямителей соединены с выходом управляемого фазовращателя, а их выходы через соответствующий фильтр - с первым и вторым входами первого и второго сумi маторов, третий вход второго сумматора и первый вход третьего сумматора л соединены с щиной опорного напряжения, второй вход третьего сумматора является входом устройства, выходы первого и третьего сумматоров соединены с входами блока сравнения, а выход второго сумматора является выходом устройства.