Устройство для моделирования центральных кривых второго порядка Советский патент 1992 года по МПК G06G7/26 

коэффициентами передачи, выход которого является выходом преобразователя, а вход второго слагаемого подключен к выходу фильтра нижних частот, соединенного входом с выходом фазочувствительного выпрямителя, генератор синусоидального напряжения, формирователь стробирую- щих импульсов, два блока выделения модуля, причем вход первого сумматора с программируемыми коэффициентами передачи подключен через первый блок выделения модуля к первому сигнальному входу формирователя стробирующих импульсов, .соединенного вторым сигнальным входом с: выходом второго блока выделения модуля, управляющим входом - с выходом усилителя-ограничителя, и выходом - с управляющим входом фазочувствительного выпрямителя, подключенного сигнальным входом к выходу генератора синусоидального напряжения vi входам второго блока выделения модуля и усилителя-ограничителя, а выход третьего слагаемого второго сумматора с программируемыми коэффициентами передачи соединен с входом преобразователя.

Недостатком данного преобразователя является невозможность моделирования центральных кривых второго порядка общего вида. Другой недостаток состоит в том, что схема преобразователя содержит два выделителя модуля сигналов, являющегося достаточно сложным нелинейным элемент том с ограниченными частотными иточност- ными характеристиками.

Целью изобретения является расширение класса решаемых задач, упрощение, повышение точности.

Цель достигается тем, что устройство для моделирования центральных кривых второго порядка, содержащее первый сумматор, подключенный входом первого слагаемого к. входу устройства, а входом второго слагаемого к шине опорного напряжения и входу первого слагаемого второго сумматора, соединенного выходом с выходом устройства, а входом второго слагаемого - с выходом фильтра нижних частот, вход которого подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя, соединенного ул- равляющим входом с выходом формирователя стробирующих импульсов, управляющий вход которого подключен че- , рез усилитель-ограничитель к выходу генератора синусоидального напряжения, устройство также содержит инвертор и фазовращатель, соединенный выходом с сигнальным входом фазочувствительного выпрямителя, а входом - с выходом генератора синусоидального напряжения и первым сигнальным входом формирователя стробирующих импульсов, подключенного, вторым сигнальным входом к выходу первого сумматора, а третьим сигнальным

входам - к выходу инвертора, вход которого соединен с выходом первого сумматора, при этом формирователь стробирующих им- пульсов содержит два компаратора, элементы И. ИЛИ, И-НЕ и IK-триггер,

подключенный выходом и управляющим входом к выходу и управляющему входу формирователя стробирующих импульсов соответственно, информационным входом - к шине логической единицы, а тактовым входом - к выходу элементе И, первый и второй входы которого соединены с выходами элементов ИЛИ и И-НЕ соответственно, причем элемент ИЛИ подключен первым входом к выходу первого компаратора и

первому входу элемента И-НЕ, а вторым входом - к второму входу элемента И-НЕ и выходу второго компаратора, соединенного неинвертирующим входом с третьим сигнальным входом формирователя стробирующихг импульсов, а инвертирующим входом - с первым сигнальным входом формирователя стробирующих импульсов и неинвертирующим входом первого компаратора, инвертирующий вход которого подключен к второму сигнальному входу формирователя стробирующих импульсов.

На фиг. 1 представлена схема устройства для моделирования центральных кривых второго порядка; на фиг. 2 - формирователь

стробирующих импульсов.

Устройство содержит генератор синусоидального напряжения 1, фазовращатель 2, усилитель-ограничитель 3, формирователь стробирующих импульсов 4, сумматор 5, фазочувствительный выпрямитель 6. фильтр нижних частот 7, сумматор 8, инвертор 9, компараторы 10-11, элементы И-НЕ 12, ИЛИ 13, И 14, IK-триггер 15.

Устройство обеспечивает моделирование центральных кривых второго порядка, произвольно расположенных на плоскости системы координат. Алгоритм моделирова- ния указанных кривых состоит в следующем. Для любой точки эллипса в системе

координат ХИ57. совмещенной с осями выполняется соотношение.

Ux-IClRlcosp Uv KYlORlsin$5. где ЮР - модуль синусоидального напряжения, постоянного по амплитуде; t.

р.- угол поворота вектора OR относи:

тельно опорного напряжения Ог, совмещенного условно с осью ОХ;

Ux, UY - координаты некоторой точки на эллипсе в системе XOY.

Координаты этой же точки Ux, Uv во внешней системе координат XOY определяют как

Ux-KRxlURl slnpx,(1)

Ux KRY 0R slnpY.(2)

где.

KRX Vcos2@ + K sln20(

+ KY cos2j

(3)

KRY-VsJn: ох, #v $3+QV,

«х arctg (1 /(((у tg @)),

ov arctg (tg0/KY),(4)

Q- угол поворота осей системы координат XOY относительно XOY. С учетом (1) и (2) можно записать, что

UY -|URJ KRvsln(y x-ax-«Y ). (5)

Устройство работает следующим образом. Выходное напряжение сумматора 5, равное

Ux - (Ux - Uxo)/KRx,

где Ux - напряжение входного сигнала, поступает на первый сигнальный вход формирователя стробирующих импульсов 4, соединенный с инвертирующим входом компаратора 10. Через инвертор 9 выходное напряжение сумматора 5 подается также на второй сигнальный вход формирователя 4, соединенного с неинвертирующим входом второго компаратора 11, Третий сигнальный вход формирователя стробирующих импульсов 4, соединенный с другими входами компараторов 10 и 11. подключен к выходу генератора синусоидального напряжения 1, а управляющий вход формирователя стробирующих импульсов, соединенный с управляющим входом IK-триггера, подключен через усилитель-ограничитель 3 также к выходу генератора синусоидального напряжения 1. Формирователь стробирующих импульсов, приведенный на фиг. 2, формирует последовательность импульсов, передний фронт которых может появиться только в положительный полупериод синусоидального напряжения, на выходе генератора 1. Момент появления переднего фронта им- п.ульсов относительно напряжения генератора синусоидального напряжения 1 может быть определен из выражения

,пгсн,

,- (6)

где срн arcsin (Ux/( OR/KRX)) - фазовый сдвиг, определяющий момент появления переднего фронта импульсов;

Т - период синусоидального напряжения генератора 1.

Учитывая, что в соответствии с (3) и (4) р arcsin (UX/C/OR/KRX)),

получим, что

(7)

5

Ю.

15

20

25

30

35

40

45

50

55

На сигнальный вход фазочувствитель- ного выпрямителя 6 поступает напряжение OR с выхода фазовращателя 2, постоянное по амплитуде и сдвинутое по фазе относительно напряжения генератора 1 н.з угол - Atp -f-л/2, где величина определяется выражением

Ap GY -fox.(8)

Тогда суммарный фазовый сдвиг момента появления переднего фронта импульсов, .поступающих на управляющий вход фазочузствительного выпрямителя 6, относительно момента перехода через нулевое значение положительной полуполны напряжения OR на выходе фазовращателя 2 определится как

.(9)

С учетом функциональной характеристики фазочувствительного выпрямителя н;. выходе фильтра нижних частот 7 будем иметь напряжение

UY (UR|COS$ P {URlsiny Y , (10) что соответствует в другом масштабе выражению (2).

Сумматор 8 масштабирует напряжение UY в KRY раз и смещает на величину UYO. Таким образом, напряжение нз выходе сумматора 8 будет полностью соответствовать выражению (2) и будет определять точку, лежащую на центральной кривой второго порядка, оси которой смещены на Uxo. UYO и повернуты на некоторый угол в относительно главной системы координат XOY, в которой осуществляется моделирование указанной нелинейной зависимости.

Устройство позволяет моделировать только верхнюю или нижнюю части центральной кривой. Выбор требуемого корня обеспечивается соответствующей настройкой сумматоров 5 и 8, фазовращателя 2. При этом KY 0, в уравнениях (1)-(4) полученные значения параметров настройки будут соответствовать верхней части центральной кривой, а значения параметров при KY 0 - нижней части кривой.

Предлагаемое устройство в отличие от прототипа, позволяет воспроизводить центральные кривые второго порядка, произвольно расположенные в плоскости системы координат без методической напряженности. В данном устройству отсутствуют два выделителя модуля, что упрощает его по сравнению с прототипом

В устройстве отсутствует контур автоматического регулирования, что позволяет

его значительно упростить, повышает быстродействие и точность.

Формула изобретен и я 1. Устройство для моделирования центральных кривых второго порядка, содержащее первый сумматор, подключенный входом первого слагаемого к входу устройства, а входом второго слагаемого - к шине опорного напряжения и входу первого слагаемого второго сумматора, соединенного выходом с выходом устройства, а входом второго слагаемого - с выходом фильтра нижних частот, вход которого подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя, соединенного управляющим входом с выходом формирователя стробирующих импульсов, управляющий вход которого подключен через усилитель-ограничитель к выходу генератора синусоидального напряжения, о т- л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, повышения точности и упрощения, оно содержит инвертор и фазовращатель, соединенный выходом с сигнальным входом фазочувствительного. выпрямителя, а входом - с выходом генератора синусоидального напряжения и первым сигнальным входом формирователя стробирующих импульсов, подключенного вторым сигнальным входом к выходу первого сумматора, а третьим сигнальным входом - к выходу ин-. вертора, вход которого соединен с выходом первого сумматора.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что формирователь стробирующих импульсов содержит два компаратора, элементы И, ИЛИ и И-НЕ и IK-триггер, подключенный выходом и управляющим входом к

выходу и управляющему входу формирователя стробирующих импульсов соответственно, информационным входом - к шине логической единицы/а тактовым входом - к выходу элемента И, первый и второй входы

которого соединены с выходами элементов ИЛИ и И-НЕ соответственно, причем элемент ИЛИ подключен первым входом к выходу первого компаратора и первому входу элемента И-НЕ, а вторым входом - к второму входу элемента И-НЕ и выходу второго компаратора, соединенного неинвертирующим входом с третьим сигнальным входом формирователя стробирующих импульсов, а инвертирующим входом - с первым сигнальным входом формирователя стробирующих импульсов и неинвертирующим входом первого компаратора, инвертирующий вход которого подключен к второму сигнальному входу формирователя

стробирующих импульсов.

4

-0

Выход

Фиъ2