Функциональный преобразователь двух переменных

 

ФУНКЦИОНАЛЬНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДВУХ ПЕРЕМЕННЫХ, содержащий генератор гармонического напряжения, выход которого соединен с входом питания первого модулятора и через первый фазовращатель - с входом питания второго модулятора, выходы первого и второго модуляторов соединены с входами первого сумматора, второй сумматор и блок сравнения, отличающийся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, повышения точности и упрощения, преобразователь содерям7 второй фазовращатель, третий, четвертый и пятый сумматоры, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления , два выпрямителя идва фильтра, при этом первый и второй информационные входы преобразователя соединены с первыми входами соответственно второго и третьего сумматоров, второй вход каждого из которых соединен с шиной опорного напряжения, а выход - с информационным входом соответствующего модулятора, выход первого сумматора соединен с первым входом четвертого сумматора и через последовательно соединенные второй фазовращатель и усилитель с регулируемым коэффициентом усиления - с вторым входом четвертого сумматора, выход которого через последовательно соединенные первый выпрямитель и первый фильтр соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения , а выход -.с управляющим входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого fjepe3 последовательно соединенные СО второй вьшрямитель и второй фильтр соединен с первым входом пятого сумматора , второй вход которого Соединен с шиной опорного напряжения, а выход является выходом преобразователя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) 3(59 G Об G 7/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;:".::

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3582925/ 18-24

:{22) 19.04.83. .(46) 23.08.84. Бюл. Ф 31 .(72) С.И. Сергейчик (71) Томский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт им. С.M. Кирова (53) 681.3(088.8) (56) 1. Вычислительная техника.

Справочник под ред. Г.Хаски и Г.Кориа.

T. 1. "Энергия", 1964, с. 219.

2. Авторское свидетельство СССР

У 962996, кл. G 06 G 7/26, 1981 (про. тотип). (54) (57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДВУХ ПЕРЕМЕННЫХ, содержащий генератор гармонического напряжения, выход которого соединен с входом питания первого модулятора и через первый фазовращатель — с входом питания второго модулятора, выходы первого и второго модуляторов соединены с входами первого сумматора, второй сумматор и блок сравнения, отличающийся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, повышения точности и упрощения, преобразователь содержит второй фазовращатель, третий, четвертый и пятый сумматоры, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, два выпрямителя и два фильтра, при этом первый и второй информационные входы преобразователя соединены с первыми входами соответственно второго и третьего сумматоров, второй вход каждого из которых соединен с шиной опорного напряжения, а выход — с информационным входом соответствующего модулятора, выход первого сумматора соединен с первым входом четвертого сумматора.и через последовательно соединенные второй фазовращатель и усилитель с регулируемым коэффициентом усиления — с вторым входом четвертого сумматора, выход которого через последовательно соединенные первый выпрямитель и пер. вый фильтр соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения, а выход †.с управляющим входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого через последовательно соединенные которой выпрямитель и второй фильтр соединен с первым входом пятого сумматора, второй вход которого:соедйнен с шиной опорного напряжения, а выход является выходом преобразователя.

1109766

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в счетно-решающих устройствах различного назначения, где требуется воспроизведение различных функциональных зависимостей двух переменных, заданных электрическими напряжениями.

Известны функциональные преобразователи двух переменных, выполнен- 10 ные на основе диодов с переменными точками отпирания 513, Недостаток их — наличие методической погрешности при воспроизведе, нии гладких поверхностей, имеющих 15 кривизну.

Наиболее близким к изобретению является функциональный преобразователь двух переменных, содержащий источник синусоидального напряжения, два сумматора, фазовращатель, включен. ный между выходом источника синусоидального напряжения и первым входом сумматора, два амплитудных модулятора, опорный вход одного из которых соединен с выходом источника синусоидального напряжения, выход — с вторым входом первого сумматора, а управляющий вход является первым входом функционального преобразователя, два блока преобразования напряжения в фазу, вход одного из icoторых соединен с выходом источника .синусоидального напряжения, блок масштабного преобразования, блока сравнения, первый вход одного из которых соединен с выходом источника синусоидального напряжения, а выход— с управляющим входом первого блока преобразования напряжения в фазу, опорный вход второго амплитудного модулятора. соединен с выходом фазовращателя, а выход — с третьим входом первого сумматора, а управляющий вход является вторым входом преобра45 зователя, четвертый вход первого сумматора соединен с выходом источника синусоидального напряжения, а выход через второй преобразователь напряжения в фазу подключен к первому входу второго блока сравнения и первому входу второго сумматора, другой вход второго сумматора соединен с выходом фазовращателя, третий вход — с выходом первого блока преоб- разования напряжения в фазу, а выход с вторым входом первого блока сравнения и входом блока масштабного преобразования, выход которого является выходом функционального преобразователя, второй вход второго блока сравнения соединен с выходом источника синусоидального напряжения, а выход подключен к управляющему входу второго блока преобразования напряжения в фазу.

Известный функциональный преобразователь позволяет осуществлять точное (без методической ошибки) моде-.лирование эллипсоидов вращения, а также реализовывать аппроксимацию дру:Ф гих функций двух аргументов указанными поверхностями C2 J.

Однако наличие двух связанных контуров автоматического регулирования снижает быстродействие и увеличивает динамическую ошибку преобразователя, затрудняет оптимальную настройку указанных контуров регулирования, требует в некоторых случаях применения специальных мер по обеспечению их статической устойчивости. Кроме того, преобразователь позволяет воспроизводить только ограниченный класс центральных поверхностей второго порядка — эллипсоиды вращения.

Цель изобретения — расширение класса воспроизводимых функций, повышение точности и упрощение.

Цель достигается тем, что функциональный преобразователь двух переменных, содержащий генератор гармонического напряжения, выход которого соединен с входом питания первого модулятора и через первый фазовращатель — с входом питания второго модулятора, выходы первого и второго модуляторов соединены с входами первого сумматора, второй сумматор и блок. сравнения, содержит второй фазовращатель, третий, четвертый и пятый сумматоры, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, два выпрямителя и два фильтра, при этом первый и второй информационные входы преобразователя соединены с первыми входами соответственно второго и третьего сумматоров, второй вход каждого из которых соединен с шиной опорного напряжения, а выход — с информационным входом соответствующего модулятора, выход первого сумматора соединен с первым входом четвертого сумматора и через последовательно соединенные второй фазовращатель и усилитель с регулируе6 4

Для получения выходного сигнала надо промасштабировать полученное напряжение U в соответствии с заданным коэффициентом аффинного подобия и сложить с постоянным напряжением, определяющим смещение центра эллипсоида вдоль оси 2

Функциональный преобразователь работает следующим образом.

Напряжение с выхода генератора поступает на опорный вход модулятора

2 и через фазовращатель 4, сдвинутое по фазе íà 3i /2, на опорный вход модулятора 3. Входной сигнал постоянного тока 0» поступает на первый вход сумматора 5 с коэффициентом передачи, равным Кх, второй вход которого с коэффициентом передачи, равным Кх U„o 10оIр, источника опорного напряжения U . Напряжение U- = Кхй„-U„,) с выхода сумматора 5 поступает на вход модулятора 2.

Входной сигнал постоянного тока U поступает на первый вход сумматора 6 с коэффициентом передачи второй вход этого сумматора с коэффициентом передачи, равным

gqUq0 (U> подключен к шинам опорного напряжения. Выходное напряжение сумматора 6 Ug = ф(0„-U„ ) подается на вход модулятора 3, на выходе которого формируется напряжение О, сдвинутое относительно 0 íà J) /2, которое поступает на вход сумматора 8. На выходе сумматора 7 формируется, таким г образом, горизонтальная составляющая вектора. Вектор, конец которого соответствует заданной точке сферы, формируется сумматором 8. При этом вертикальная составляющая вектора регулируется усилителем 13 до достижения равенства амплитуды суммарного напряжения и величины опорного напряжения, сравниваемых в блоке сравнения. В этом случае выходное напряжение усилителя 13 равно ординате точки, лежащей на сферической поверхности с радиусом Uс, в системе )(д, аффинно подобной воспроизводимой эллипсоидной поверхности.

После выпрямления напряжения Ug выпрямителем 10 и выделения постоянной составляющей фильтром 15 оно поступает на первый вход сумматора 16 с коэффициентом передачи kg . Вто-, рой вход этого сумматора с коэффициентом передачи K> U,. /U соединен с шиной источника опорного нао.=0; о;, о,f=u., где Ug — вертикальная составляющая вектора, регулируемая по амплитуде для достижения приведенных равенств.

3 110976 мым коэффициентом усиления — с вторым входом четвертого сумматора, выход которого через последовательно соединенные первый вь!прямитель и первый фильтр соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения, а выход — с управляющим входом

% усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого через 1р последовательно соединенные второй выпрямитель и второй фильтр соединен с первым входом пятого сумматора, второй вход которого соединен с шиной опорного напряжения, а выход 15 является выходом преобразователя.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Функциональный преобразователь содержит генератор 1 гармонического gp напряжения, модуляторы 2 и 3, фазовращатель 4, сумматоры 5-8, выпрямители 9 и 10, сумматор 11, фазовращатель 12, усилитель 13 с регулируемым коэффициентом усиления, фильт-р5 ры 14 и 15, сумматор 16.

Преобразователь позволяет моделировать эллипсоидные поверхности с тремя различными полуосями.

Эллипсоид, главные оси которого параллельны осям координат XY Может быть получен аффинным преобразованием (растяжением или сжатием) сферической поверхности вдоль осей

Ф системы координат, при этом незави35 симых направлений преобразования может быть только два, причем аффинное преобразование сферы вдоль, осей аргументов (Х или У ) может быть осуществлено простым масштаби- 4О рованием напряжения.

Моделирование сферической поверхности в преобразователе осуществляется следующим образом.

Сначала выполняется векторное суммирование напряжений на плоскости X0g, Полученное напряжение U

) определяет проекцию точки функции на плоскость )

50 сфере радиусом U

1109766

Составитель Г.Осипов

Техред С.Легеза

Редактор Н.Бобкова

Корректор С.Шекмар, Заказ 6086/35

Тираж 699 Подписное

ЭНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 пряжения 0 . Выходное напряжение постоянного тока U>, являющееся выходным сигналом функционального преобразователя, пропорционально ординате точки, лежащей на поверхности эллипсоида и соответствующей задан- ным значениям входных сигналов Ll„ и Uq

Функциональный преобразователь позволяет осуществлять модулирование без методической ошибки эллипсоидных поверхностей с тремя различными полуосями в отличие от известного, который воспроизводит только эллипсоиды вращения, две полуоси которого равны. Это расширяет функциональные

I возможности преобразователя, позволяет повысить точность аппроксимации при приближенном воспроизведению других функций двух переменных.

Аппроксимация эллипсоиДными поверхностями особенно удобна при воспроизведении выпуклых и вогнутых функций двух аргументов, имеющих большое значение при решении различных оптимизационных задач.

Существенным преимуществом пред- лагаемого преобразователя по сравнению с известным. является наличие только одного контура автоматического регулирования, что позволяет повысить динамическую точность, упростить настройку преобразователя.

15 В предлагаемом функциональном преобразователе не требуется генератор синусоидального.напряжения со ста бильной амплитудой, что позволяет использовать более простые и деше20 вые схемы указанных источников.