Устройство для преобразования координат вектора Советский патент 1977 года по МПК G06G7/22 

I

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для решения навигационных и прочих задач, связанных с преобразованием и поворотом векторов.

Известные устройства, осуществляющие вычисление координат векторов при их повороте, содержат синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы 1.

Эти известные устройства имеют малое быстродействие и ограниченную точность, обусловленные налачием электромеханических блоков. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электронное устройство для преобразования координат вектора, содержащее два модулятора, входы которых подключены к источникам ортогональных составляющих вектора, а выходы - к сумматору, выход которого соединен с входом .фильтра, и генератор импульсов 2. Это устройство характеризуется ограниченными функциональными возможностями, так как оно осуществляет лишь преобразование координат неподвижного вектора из декартовых в полярные, возможность преобразования координат вращающегося вектора - отсутствует.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем вычисления координат вектора при повороте системы координат. В описываемом устройстве это достигается тем, что оно дополнительно содержит широтно-импульсный модулятор, соответствующие входы которого подключены к задатчику угла поворота вектора и к выходу генератора импульсов, формирователь симметричных прямоугольных колебаний, вход которого соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, а выход подключен к управляющему входу первого модулятора, интегратор и подключенный к выходу интегратора усилитель-ограничитель, причем вход интегратора подключен к выходу формирователя сим.метричных прямоугольных колебаний, а выход усилителя-ограничителя подключен к управляющему входу второго модулятора, а

также два фазочувствительных выпрямителя, подключенных к выходу фильтра, и соединенный с выходом генератора импульсов формирователь квадратурных коммутирующих напряжений, выходы которого подключены к

управляющим входам соответствующих фазочувствительных выпрямителей.

На чертеже показана структурная схема описываемого устройства.

Оно содержит генератор импульсов 1, широтно-импульсный модулятор 2, формирователь 3 симметричных прямоугольных колебаний, интегратор 4, усилитель-ограничитель 5, модуляторы 6 и 7, сумматор 8, фильтр 9, формирователь 10 квадратурных коммутирующих напряжений и фазочувствительные выпрямители 11 и 12.

По заданным прямоугольным координатам вектора и углу поворота ср системы координат устройство вычисляет прямоугольные координаты вектора в повернутой системе координат. В качестве промежуточного результата иреобразований устройством вырабатывается значение модуля вектора.

Генератор I вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов, следующих с периодом Т. Положение последних на временной оси задает начало отсчета фазовых Зтлов. Передними фронтами каждого импульса запускается широтно-импульсный модулятор 2, который вырабатывает последовательность импульсов с длительностью, пропорциональной управляющему напряжению U . поступающему от задатчика угла поворота. В момент окончания -импульса с модулятора 2 {например, в момент fi) запускается формирователь 3, вырабатывающий импульсы, длительность которых равиа полупериоду следования входных импульсов.

Таким образом, на выходе формирователя 3 образуется последовательность импульсов с длительностью, равной половине периода Т, передние фронты которых сдвинуты относительно момента запуска модулятора 2 на время, пропорциональное углу поворота ф.

Выходные импульсы формирователя 3 поступают на интегратор, вырабатывающий пилообразное напряжение, моменты перехода которого через нуль сдвинуты на 90° относительно передних фронтов входных импульсов. Усилитель-ограничитель 5 вырабатывает крутые фронты прямоугольных импульсов в моменты перехода пилообразного напряжения через нулевое значение. Выходные импульсы формирователя 3 и усилителя-ограничителя 5 поступают на входы модуляторов 6 и 7; последние вырабатывают прямоугольные импульсы, действующие в течение того же интервала времени, что и входные, но имеющие амплитуды, равные управляющим напряжениям Ux и Uy.

Таким образом, на выходах модуляторов 6 и 7 образуются две ортогональные последовательности Импульсов с длительностью, равной половине периода Т, передние фронты которых сдвинуты относительно момента запуска модулятора 2.

Выходные напряжения модуляторов 6 и 7 подаются на вход сумматора 8, осуществляющего геометрическое суммирование колебаний. Для выделения первой гармонической составляющей и выходное напряжение сумматора 8 поступает на фильтр 9, оусществляющий подавление высших гармоник. В результате на выходе фильтра 9 получается синусоидальный сигнал, амплитуда и фаза которого определяются модулем и аргументом вектора.

5 Выходной сигнал генератора 1 поступает на вход формирователя 10, который формирует на своих выходах последовательности прямоугольных импульсов с длительностью, равной длительности входного импульса, и необходимыми амплитудами для управления ключами фазочувствительных выпрямителей 11 и 12, причем на одном выходе формирователя 10 сигнал совпадает по фазе с выходным сигналом генератора 1, а на другом выходе - сдвинут относительно него на четверть периода. Постоянные составляющие сигналов на выходе фазочувствительных выпрямителей 11 и 12 пропорциональны искомым координатам вектора в повернутой системе координат.

Формула изобретения

Устройство для преобразования координат вектора, содержащее два модулятора, входы которых подключены к источникам ортогональных составляющих вектора, а выходы - к сумматору, выход которого соединен с входом фильтра, и генератор импульсов, отличающееся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей путем вычисления

0 координат вектора при повороте системы координат, устройство дополнительно содержит щиротно-импульсный модулятор, соответствующие входы Которого подключены к задатчику згла поворота вектора и к выходу генератора импульсов, формирователь симметричных прямоугольных колебаний, вход которого соединеН с выходом щиротно-импульсного модулятора, а выход подключен к управляющему входу первого модулятора, интегратор и подключенный к его выходу усилительограничитель, причем вход интегратора подключен к выходу формирователя симметричных прямоугольных колебаний, а выход усилителя-ограничителя подключен к управляющему входу второго модулятора, а также два фазочувствительных выпрямителя, подключенных к выходу фильтра, и соединенный с выходом генератора импульсов формирователь квадратурных коммутирующих напряжений,

0 выходы которого подключены к управляющим входам соответствующих фазочувствительных выпрямителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1- Лебедев А. Н. Счетно-рещающие устройства. Мащиностроение, 1966, с. 194.

2. Патент Франции № 2116393, кл. G 06G 7/00, опублик. 1972.