Преобразователь декартовых координат Советский патент 1982 года по МПК G06G7/22 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕКАРТОВЫХ КООРДИНАТ

I

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.

Известен преобразователь декартовых координат, в котором по заданным прямоугольным координатам формируется суммарное гармоническое колебание, из которого затем в определенные моменты времени, определяемые заданным углом поворота координат, выделяются мгновенные значения, соитветствующие повернутой системе координат Г1 .

Недостаток этого преобразователя заключается в малом быстродействии, поскольку для выделения преобразованных координат требуется время, большее, чем период одного колебания.

Известен также преобразователь координат, в котором преобразование осуществляется дискретными поворотами до обнуления одной из двух составляющих. В нем для убыстрения процесса преобразования предварительно определяется номер октанта, которому принадлежат аргумент 22 .,

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является npeot, разователь декартовых координат, в котором значения прямоугольных координат задают амплитуду и фазу колебания консервативного звена, образованного двумя интеграторами и шшертором, аргумент приводится к первому квадранту, в момент времени, соответствующий приведенному аргументу, консервативное

10 звено размыкается, и значения координат, накопленные интеграторами, записываются в аналоговый запоминающий блок

ГЗ .

Недостаток известного устройства за15ключается в том, что его быстродействие ограничено щ)еменем развертки, соответствующим четверти периода колебания.

Цель достигается тем, что преобра20зователь декартовых координат, содержащий первый интегратор, выход которого через первый ключ связан с входом второго интегратора, инвертор, вход которого связан с входами первого и второго ин,теграторов соответственно через второй и третий ключи, а вь1ход инвертора через четвертый ключ связан с входом первого интегратора, двухканальный аналого-; вый запоминающий блок, первый вход которого через пятый ключ соединен с входом инвертора, а второй вход через шестой ключ - с выходом инвертора, причем выходы аналогового запоминающего блока являются выходами преобразователя, входы начальной установки первого и второго интеграторов через седьмой и восьмой ключи соединены с соответствуннцими шинами задания декар товых координат, шина задания угла поворота через масштабир)уюышй резистор, а шина оперного напряжения через дискретный делитель напряжения соединены с первым входом компаратора, шина опорного напряжения через девятый ключ соединена с входом третьего интегратора вход начальной установки которого через десятый ключ связан с шиной нулевого потенциала, выход компаратора соединен с юсодо} блока управления, соответствую иие иыходы которого соединены с управляющими входами ключей, двухканального аналогового запоминающего блока и дискретного делителя напряжения, дополнительно содержит сумматор, блок вычитания и четыре ключа, управляющие входы которых связаны с соответствующими вы ходами блока управления, при этом обе шины задания декартовых координат соединены с соответствующими входами сумматора и блока вычитания, выход сумматора через первый дополнительный ключ соединен с входом началбной установки первого интегратора, выход блока вычитания через второй дополнительный ключ соединен с ЕЯОДОМ начальной установки второго интегратора, выход третьего интегратора через третий дополнительный ключ соединен, с вторым входом компаратора, который через четвертый дополнительный кгаоч соединен с шиной нулевого потенциала. На фиг. 1 изображена схема преобразователя декартовых координат; на фиг. 2 вариант вьшолнения блока управления, входящего в состав преобразователя. Преобразователь содержит интеграторы 1-3, инвертор 4, дискретный делитель напряжения (ДДН) 5, масштабирующий резистор 6,компаратор 7, двзгхканаль ный аналоговый запоминающий блок 8, блок 9 управле1шя, ключи 1О-23, сумматор 24, блок 25 вычитания. Блок 9 0 94 управления содержит генератор 26 импульсов, триггеры 27 и 28, одновибраторы 29-31, элемент И 32, реверсивный счетчик 33, дешифраторы 34 и 35, инверторы 36 и 37. Сущность предложения заключается в использовании неявной симметрии тригонометрических функций, которая при неизменном диапазоне изменения моделируемой входной величины, представляющей собой угол поворота системы йоординат, позволяет уменьшить диапазон изменения моделирующего аргумента. Преобразователь работает следующим -образом.. Цикл работы состоит из 5 тактов. Первый такт ( .) предназначен для выяснения, к какому из 8 октантов принадлежит входной аргумент, моделирую- . щий угол поворота декартовой системы координат во втором такте ( (l} устанавливаются начальные условия интеграторов 1-3; в третьем такте ( f з устройством вырабатываются выходные величины U)f и и . J в четвертом ( Тд ) и пятом ( tg ) тактах выходные величины U)(/| HU(y, последовательно записываются в блок 8. Второй, четвертый и пятый такты имеют фиксированные длительности, величины которых задаются одновибраторами 29-31. Длительности первого такта зависят от величины входного аргумента, моделирующего угол поворота, и третьего - от japeMeHH непосредственно преобрае.. зования; началом каждого из них является конец предь1дущего такта, а окончани ем - сигнал с компаратора 7. В первом такте замыкается ключ 23, а реверсивный счетчик 33 вырабатывает равномерно убывающий двоичный код, поступающий на трехразрядный дискретный делитель 5 напряжения. Если выходное сопротивление ДДН 5 постоянно {например, используется делитель на основе сетки ft -2 Я) и равно величине резистора 6, то на основе компаратора 7 образуется схема сравнения токов. В момент, когда выходной сигнал компаратора станет равным нулю, триггер 27 переходит в нулевое состояние, а на реверсивном счётчике 33 сохраняется номер октанта, которому принадлежит аргумент, моделируемый отношением напряжений U и Uij . Во втором такте замыкается ключ 11, а также два из ключей 12, 13, 20 и 21, соответствуюхцие установленному номеру октанта. Задний фронт/о (j устанавливает в единичное состояние триггер 28. В третьем такте работы - такте выработки устройством величин замкнуты ключи 1О, 14, 15, 17 и 22, Выходное напряжение интегратора 1 линейно возрастает и.г;Ч где Т - постоянная времейи интегратора 1. Напряжение с выхода интегратора 1 сравнивается на компараторе 7 с напряжением { и,, - U(j ), где п - номе октанта, в котором находится входной аргумент. В момент равенства входных сигналов компаратора отмечаемого. единичным сигналом на его йыходе Ь ( 2.1 1). Единичный сигнал компаратора сбрасывает в ноль триггер 28 размыкая ключи Ю, 14, 15 и 22, при этом интеграторы 2 и 3 превращаются кратковременные аналоговые запоминающие устройства, хранящие величины напр жений, соответствующих значениям коор динат в повернутой на угол ct системе. Соотношение постоянных времени интеграторов 1, 2 и 3 должно быть равно 4Jr. п „„„„,Q ТОГО, какому октан зависимости принадлежит аргумент cL , на интеграторах 2 и 3, устанавливаются различные начальные условия UjJ а напря жения и V и Uv Xi и и снимаются с различных точек: 1)В первом октанте ( п О) устройство работает так же, как известное устройство: в интегратор 2 записываетс и , в интегратор 3 - U , в первую ячейку блока 8 сигнал подается через ключи 16 и 18, а во вторую - через ключи 17 и 18. 2)Для второго октанта (и ) Х U+))5in d ). )COSd, В первую ячейку блока 8 сигнал Ux/ за писывается через ключи 16 и. 18, а во вторую - через ключи 17 и 18. 3)Для третьего октанта ( п rn i-XSir d -vycoscL, , (xcosA +V8ind j. Здесь в интеграторы 2 и 3 заносятся соответственно напряжения Uy и Usj , в одиннадцатую ячейку блока 8 напряжени записьгаается через ключи 17 и 18, а в шестую ячейку - через ключи 16 и 19. 4) Для четвертого октат-а ( « 3) Х ) )cosd-, ) i -x sindLv На интеграторы 2 и 3 подаются соответственно напряжения ,.)(). В блок 8 сигнал Uy-t заносится через ключи 17 и 18, а - через ключи 16 И 19. Работа преобразователя в последующих октантах отличается только изменением знака напряжений Uxi и и . Так, в пятом бктанте сигналы поступают в блок 8 с выхода инвертора 4 через ключ 19, а процесс вычисления соответствует случаю первого октанта. Аналогично шестой октант соответствует второму, седьмой - третьему, а восьмой - четвертому. Таким образом, введение сумматора 24 и блока 25 вычитания с соответствующей коммутацией элементов позволило примерно вдвое сократить время вычисления, что и определяет технико-окономический эффект от использования изобретения. Формула изобретения Преобразователь декартовых координат, содержащий первый интегратор, выход которого через первый ключ связан с входом второго интегратора, инвертор, вход которого.связан с входами первого и второго интеграторов соответственно через второй и третий ключи, а выход инвертора через четвертый ключ связан с входом первого интегратора, двухканаяьный аналоговый запоминающий блок, первый вход которого через пятый ключ соединен с входом инвертора, а второй вход через шестой ключ - с выходом инвертора, причем выходы аналогового запоминающего блока являются выходами преобразователя, входы начальной устано.вки первого и второго интеграто- ров через седьмой и восьмой ключи соединены с соответствующими шинами задания декартовых координат, шина задания угла поворота через масштабирукнший резистор, а шина бпорного напряжени через дискретный делитель напряжения соединены с первым входом компаратора, шина опорного напряжения через девя- Фый ключ, соединена с входом третьего интегратора нход начальной установки которого через десятый ключ связан с шиной нулевого потенциала, ЕЫХОД компаратора соединен с входом блока управления, соответствующие выходы которого соединесны с управляющими входами ключей, днухканального аналогового заломинакядего блока и дискретного делителя напряжения, отличают ийс я тем, что, с целью повышения быстро действия, преобразователь дополнительно содержит сумматор, блок вычитания и , четыре ключа, управляющие входы которых связаны с соответствующими выходами блока управления, при этом обе шины задания декартовых координат сое динены с-соответствующими входами сумматора и блока вычитания, выход сумматора через первый дополнительный ключ соединен с входом начальной установки первого интегратора, блока вычитания через второй дополнительный ключ соединен с входом йачальной установки второго интегратора, выход третьего интегратора третий дополнительный ключ соединен с вторым входом Компаратора который через четвертый дополнительный ключ соединен с шиной нулевого потенциала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 572800, кл. (5060 7/22, 1975. 2.Патент США № 3932740, кл. C,06Q 7/22, опублик. 1976. 3.Авторское свидетвтьство СССР № 638977, кл. G Об (3 7/22, 1976 (прототип).