Тригонометрический преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G06G7/22 G06G7/26 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных устройствах, воспроизводящих тригоно метрические соотношения, например, в системах управления манипулятором Известны функциональные преобразователи, основанные на формировани временных интервалов при сравнении гармоническю: напряжений с входными. Известен преобразователь, содержащий генератор гармонического напряжения и подключенные к нему модул торы, фазоврацатель и формирователь Схема сравнения, связанная входами с выходами модуляторов, определяет момент регистрации интервала времени и значения гармонической функции Недостаток устройства - невысока точность и ограниченные функциональ ные возможности. Наиболее близким по технической сущности является функциональный преобразователь, содержащий генератор гармонического напряжения, выход которого соединен с входом модулятора и через формирователь - с входом блока регистрации, при этом .гармонический сигнал модулируется первым входным напряжением, промодулированное напряжение сравнивается с .вторым входным напряжением, в момент сравнения срабатывает регистратор, на выходе которого вырабатываются обратные тригонометрические функции 2. Недостаток устройства - ограниченный класс воспроизводимых функций. Цель изобретения - расширение класса воспроизводимых функций.. Указанная цель достигается тем, что тригонометрический преобразователь, содержа 1ий генератор гармонического напряжения, формирователь и блок сравнения, выход которого соединен с входом блока регистрации, содержит коммутатор, блок запоминания временного интервала, двуполярный источник опорного напряжения и .блок управления, при этом четыре входа комг татора являются соответствующими входами преобразователя, пятый вход соединен с нулевым выходом двуполярного источника опорного напряжения, первый выход кокмутатора соединен с первым входом блока сравнения и с первым выходом генератора гармонического напряжения. второй выход коммутатора соединен ч с вторым входом блока сравнения, с вторьм выходом генератора гармонического напряжения, с выходом блока запоминания временного интервала и с первым выходом блока регистрации, выход блока сравнения соединен с установочным входом генератора гармонического напряжения, с первым уцравляющим входом блока запоминания временного интервала и через формирователь - с входом блока управления , первый, второй и третий выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами генератора гармонического напряжения, четвертый и пятый выходы - соответс твенно с управлякяцими входами коммутатора и блока регистрации, шестой выход с вторым управляющим входом блока запоминания временного интервала. Причем генератор гармонического напряжения содержит первый интегратор, инвертор и второй интегратор, соединенные последовательно, при этом выход инвертора является первым выходом генератора, выход второго интегратора подключен к входу первого интегратора и является вторым выходом генератора, эапускакхцие входы интеграторов соединены с первым управляющим входом генератора, шины установки начальных условий ин теграторов соединеЛл ,с установочным входом генератора, шины исходного положения и останова интеграторов подключены соответственно к второму и третьему управляющим входам генератора. При этом блок управления содержи последовательно соединенные генерато импульсов, счетчик и дешифратор, а также распределитель импульсов, пер вый вход которого соединен с выходо дешифратора, а второй является входо блока управления, выходы распредели теля импульсов служат выходами блок управления. На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого преобразователя; на фиг.2 - схема генератора гармонического напряжения; на фиг.З - блок управления . Преобразователь содержит коммутатор 1, блок 2 сравнения, генератор гармонического напряжения, блок 4 ре гистрации, блок 5 запоминания времен ного интервала, формирователь 6,двупол ярный источник 7 опорного напряже ния, блок 8 упр авления, интегратор инвертор 10, интегратор 11, генератор 12 импульсов, счетчик 13, дешифратор 14, распределитель 15 импульсо Позициями 16-18 обо.з.начены управ ляквдие входы генератора гармонического напряжения, а позициями 3, 19, 20 - выходы, 21 - установочный вход Преобразователь работает следующим образом. При наличии начальных условий Х, на интеграторах 9 и 11 их выходные сигналы в процессе решения описываются выражениями x(t) sin (iwt-arctg 2-) , (1) V, (t) Vx2+v2 sin(u t+arctg ) . (2) Рассмотрим п роперационно работу преобразователя при получении выходного сигнала, описываемого выражением UBbK U4CosCarctg i -arcsLnj) , (3) 5 Ь где Цд - входные сигналы. 1. По сигналу с блока 8 управления к первому входу блока 2 сравнения через коммутатор 1 подключается третий (общий) выход двуполярного источника 7 опорного напряжения . Этим осуществляется запись в блок 5 напряжения, соответствующего нулевому временному интервалу. 2.Сигналом с блока 8 управления чарез коммутатор 1 на второй вход блока 2 сравнения подается напряжение Ц , первый выход 19 генератора 3 подключается к первому входу блока 2 сравнения, выход которого соединен с входом 21 генератора 3. Таким образом, устанавливается начальное условие Хц U в первый интегратор 9. 3.По сигналу с блока 8 управления через коммутатор 1 на первый вход блока 2 сравнения подается напряжение и. Тем самым на втором интеграторе 11 устанавливается начальное условие .(о и т. 4а. Сигналом с блока 8 управление по третьему управляющему входу 17 осу ществляется запуск генератора 3, т.е. модулирование функций (1),(2). 4б. Момент выработки сигнала запуска генератора 3 фиксируется в 8 управления, как начало временного интервала. 4в. Этим же сигналом первый вход блока 5 подключается к первому выходу источника 7. Происходит запись временного интервала в блоке 5 путем заряда конденсатора интегратора. 4г. Одновременно с запуском генератора 3 модулированного гармонического напряжения и началом записи временного интервала проводится срав нение модулированного гармонического напряжения (1) с постоянным напряжением и. Для зтого напряжение U через коммутатор 1 подключается k первому входу блока 2 сравнения. 4д. В момент t выполнения равенства формирователь 6 вырабатывает сигнал, соответствующий концу временного интервала. Этим сигналом второй вход блока 5 отключается от первого выхода источника 7, и блок 5 начинает работать в режиме хранения. Длительность полученного временного интервала t составляет u. (arcsin i.- -arctg) . ( ль 5,Аналогично пп. 2 и 3 вторично проводится установка начальных усло вий в интеграторы 9 и 11 генератора 3 модулированного напряжения Хд О, о л 6,По сигналу блока 8 управления повторно осуществляется запуск гене ратора 3. На его выходе 20 вырабатывается второе гармоническое напряжение, модулированное по амплитуде постоянным напряжением U. Ufa (t) U4cosu,t 7,Одновременно с запуском генератора 3 модулированного гармоничес кого напряжения начинается воспроиз ведение временного интервала it путем разряда конденсатора интегратора блока 5 и сравнением напряжения на его выходе с нулевым сигналом. Для этого второй выход источника 7 подключается к второму входу блока 5 его нулевой (средний) выход через коммутатор 1 подключается- к выходу блока 5. В момент равенства нулю напряжения на выходе блока 5 формирователь 6 вырабатывает сигнал, по которому прекращается воспроизведение временного интервала «kt и производится останов генератора 3, при этом на его вых.оде 20 сохраняется значение сигнала, соответствующее выражению (3) . Рассмотрим еще несколько примеро получения различных функциональных зависимостей. П р и м е р 1. Реализация функциональной зависимости вида Ug, . При первых начальных условиях Хо и 1 , 0 и, О получим напряжение Uj- (t) sinwt. В момент равенства этого напряжения второму входному сигналу Uj находим arcsin Uj. При вторых началь ных условиях xJ-, 04, о О получаем Vr(t) 04 sin (arcsinUj) lU sinuut, тогда UBM-. . Пример 2, Получение функци нальной зависимости вида ивь«. д |U При первых начальных условиях Хо Ц Vo 0 приняв 0 1, получа Uf-, (t) Ui sinu/t 1. ;, Отсюда ut i {arcsin ) . При вто рых начальных условиях х5 Од 5о получаем Ufa (t) U sinurt: U4 sin (arcsin ) , откуда Ufebin Пример 3. Реализация функциональной зависимости вида U, UJ Установив первые начальные усло вия Хо и, , о О, получаем U. (t) U, sintct Ua .UT. Отсюда bt - arcsin « arccos -j-i- (u|(u. За вторые начальные условия прием х и. и, , о О огда 3f (t) U cosurt: ccs(arcco5V -() Отсюда Uft, -/и|Чи Пример 4. Получение функиональной зависимости вида При первых начальных условиях о -Ь с U-, получаем при (t) UjSintDt - О - Тогда t i(arctg) iarcsin ,- . ) , При вторых начальных условиях 0 4 If 0 о получаем U. (t) sinuit sin (arcsin -V-J - - Отсюдс и Устройство позволяет также полуить тригонометрические зависимости ида ивы arcsin ; UjbiK arccos ; Ubb,, arctg i-. Технико-экономический эффект от использования предлагаемого изобретения обусловлен расширением функциональных возможностей при малых аппаратурных затратах благодаря многократному использованию одних и тех узлов. Формула изобретения 1. Тригонометрический преобразователь, содержащий генератор гармонического напряжения, формирователь и блок сравнения, выход которого соединен с входом блока регистрации, отличающийся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, преобразователь содержит коммутатор, блик запоминания временного интервала, двуполярный источник опорного напряжения и блок управления, при этом четыре входа коммутатора являются соответствующими входами преобразователя, пятый вход соединен с нулевым выходом двуполярного источника опорного напряжения, первый выход коммутатора соединен с первым входом блока сравнения и с первым выходом генератора гармонического напряжения, второй выход коммутатора соединен с вторьм входом блока сравнения, с вторым выходом генератора гармонического напряжения, с выходом блока запоминания временного интервала и с первым выходом блока регистрации, выход блока сравнения соединен с установочным входом генератора гармонического напряжения, с первым управляющим входом блока запоминания временного интервала, и через формирователь - с входом блока управления, первый,.второй и третий выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами генератора гармонического напряжения, четвертый и пятый выходы - соответственно управляющими входами коммутатора и блока регистрации, шестой выход - с вторым управляющим входом блока запоминания временного интервала.

2. Преобразователь по п.1,/о т личающийСя тем, что генератор гармонического напряжения содержит первый интегратор, инвертор и второй интегратор, соедийенные последовательно, при этом выход инgepTopa является первым выходом генератора, выход второго интегратора подключен к входу первого интегратора и является вторым выходом генератора, запускающие входы интеграторов соединены с первым управляющим

входом генератора,г шины установки начальных -условий интеграторов соединены с установочным входом генератора, шины исходного положения и останова интеграторов подключены соответственно к второму и третьему 5 управляющим входам генератора.

3. Преобразователь по п.1, о т личающийся тем, что блок управления содержит последовательно соединенные генератор .импульсов,

0 счетчик и дешифратор, а также распределитель импульсов, первый вход которого соединен с выходом дешифратора, а второй является входом блока управления, выходы распределителя

5 импульсов являются соответствующими выходами блока управления.

Источники информации, принятые во.внимание при экспертизе 0 1- Авторское свидетельство СССР № 483677, кл. G Об G 7/22, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 506027, кл. G 06 G 7/22, 1976 (прототип) .

П 1в

16

It

вь1)

А Л А А k

Bxoi

75

13