Устройство для моделирования центральных кривых второго порядка

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (1 I ) (sr)s G 06 G 7/26

ГОСУДАРСТВЕ -Ы) Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

j9,0 i>

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ аФ44," „0

Еа (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ЦЕНТРАЛЬНЫХ КРИВЫХ ВТОРОГО ПОРЯДКА (57) Изобретение относится к автоматике и . вычислительной технике и может найтй прйИзобретение относится к аналоговым моделирующим устройствам и может быть центральные кривыЕ BTopolo порядка, прОизвольно расположенные в координатной использовано в составе моделирующих ком-. плексов и системах генерации изображения

ПЛОСКОСТИ.

Наиболее близким техническим решев.реальном масштабе времени для воспронием к изобретению; позволяющим моделиизведенияцентральныхкривыхвторогопорядка. ровать центральны.е кривые второго

Известны различные варианты время-: порядка, является кусочно-нелинейный функциональный преобразователь, содеримпульсных устройств, предназначенных жащий блок пороговых элементов, подклюдля моделирования различных нелинейностей и содержащих аналоговые ключи, гене- ченный входом к входу преобразователя, а раторы напряжения специальной формы, выходами — к управляющим входам двух блок выработки интервала, устройства срав-: сумматоров с программируемыми коэффинения. Известно также устройство для фор- . циентами передачи, первый из которых сомирования функции эллипса, содержащее генератор синусоидального напряжения, единен входом первого. слагаемого с входом преобразователя, а вход второго фазовращатель, два фазочувствительных слагаемого — с шиной входа опорного навыпрямителя сфильтрами,,сумматоры. Дан- .Пряжения и входом первого слагаемого втоное устройство позволяет воспроизводить рого сумматора с программируемыми

1 (21) 4788615/24 (22) 06.02.90 (46) 15.04,92. Бюл, 3Ф 14 . (71) Томский политехнический институт им.

С.M.Êèðîâà (72) С.И.Сергейчик и H.Ô.Çéñåí .(53) 681.335 (088.8) (56) Смолов В;Б. и др. Времяимпульсные вычислительные устройства. М.: Радио и связь, 1983, с. 151.

Авторское свидетельство СССР

М 1133600,. кл. G 06 G 7/26, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 1562940, кл. G 06 G 7/26, 1988. менение в аналоговых и гибридных моделирующих системах и комплексах, где требуется моделирование центральных кривы>: второго порядка. Цель изобретения — расширение класса решаемых задач, повышение точности и упрощение. Устройство для моделирования центральных кривых второго порядка содержит генератор синусоидального напряжения 1, фазовращатель 2, усилитель-ограничитель З,.формирователь стробирующих импульсов,4. сумматоры 5 и

8, фазочувствительный выпрямитель 6, фильтр нижних частот 7 и инвертор 9. Расширение класса решаемых задач достигается за счет моделирования кривых второго порядка общего вида (произвольно расположенных в плоскости координат). Исключение из структуры выделителей модуля позволяет упростить устройство и повысить его точность. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1727141 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 стробирующих 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 и 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 элемен-. том r, ограниченными частотными и точностными 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 управляющим 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

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

50 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-HE 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 котороro 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 синусо.идального 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, tK-триггер 15.

Устройство обеспечивает моделирование центральных кривых второго порядка, произвольно расположенных на плоскости системы координат. Алгоритм моделирова ния указанных кривых состоит в следую.щем. Для любой точки эллипса в системе координат )Й7. совмещенной с осями выполняется соотношение

Ux = !ОЙ!совр Uv = Kv URl stnp, где tURI — модуль синусоидального напряжения„постоянного по амплитуде:

p — угол поворота вектора UR относи-.. тельно опорного напряжения Ui, совмещенного условно с осью ОХ;

Ux, Uv — координаты некоторой точки на эллипсе в системе XOY.

5 . 1727.141

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

Ux= Kpx Йв! sin px, (1)

Ux Кю GAURI slnpv, (2) где

ЧР +м о

sin О+ К соз „0

px--p+ ах ру =p+аУ ах = arctg (1 gy tg О)), av - arctg (tg 0 /Kv), (4)

О- угол поворота осей системы координат

XOY относительно ХОУ, С учетом (1) и (2) можно записать, что

Uy=-)UR) KRvз1п(рх — ах-ау ). (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 им- . пульсов, 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 положител ьный полупериод си нусоидал ьного напряжения, на выходе генератора 1, Момент появления переднего фронта импульсов относительно напряжения генератора синусоидального напряжения 1 может быть определен из выражения гсн

tcp = T (6)

2л где pap = arcsln (Ux/(UR/KRx)) — фазовый гсн сдвиг, определяющий момент появления переднего фронта импульсов; 55

Т вЂ” период синусоидального напряжения генератора 1, Учитывая, что в соответствии с (3) и (4)

pX arcsIn (UX/(lUR/KRX)), (3) получим, что (7)

На сигнальный вход фаэочувствительного выпрямителя 6 поступает напряжение

UR с выхода фазовращателя 2, постоянное по амплитуде и сдвинутое по фазе оТНосительно напряжения генератора 1 на угол - hrp+_#_/2, где величина hp определяется выражением

hp =ay+ax. (8)

Тогда суммарный фазовый сдвиг момента появления переднего фронта импульсов, поступающих на управляющий вход фазочувствительного выпрямителя 6, относительно момента перехода через нулево» значение положительной полуволны напряжения UR на выходе фазовращателя 2 определится как

94 Рр Р+ (9)

С учетом функциональной характври. стики фаэочувствительного выпрямителя н;: выходе фильтра нижних частот 7 будем иметь напряжение

Uy =1UR(соз фр = IUR) sin py, (10) что соответствует в другом масштабе выражению (2).

Сумматор 8 масштабирует напряжение

Uy в KRv раз и смещает на величину Uvo, Таким образом, напряжение на выходе сумматора 8 будет полностью соответствовать выражению (2) и будет определять точку, лежащую на центральной кривой второго порядка, оси которой смещены на uxo, Uvo и повернуты на некоторый угол Оотносительно главной системы координат ХОУ, 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 Kv > 0, в уравнениях (1)-(4) полученные значения параметров настройки будут соответствовать верхней части центральной кривой, а значения параметров при Ку <О— 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 устройстве отсутствуют два выделителя модуля, что упрощает его по сравнению с прототипом.

В устройстве отсутствует контур автоматического регулирования, что позволяет

172714k

ыхоЭ

его значительно упростить, повышает быстродействие и точность.

Формула изобретения

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 тл 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.

5 2.Устройство поп.1,отл ича ю щеес я тем, что формирователь стробирующих импульсов содер>кит два компаратора, элементы И, ИЛИ и И-HE u lK-триггер, подключенный выходом и управляющим входом к

10 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

15 которого соединены с выходами элементов

ИЛИ и И.-НЕ соответственно. причем элемент ИЛИ подключен первым входом к выходу первого компаратора.и первому входуэлемента И-НЕ, а вторым входом — к второ20 му входу элемента И-НЕ и выходу второго компаратора, соединенного неинвертирующим входом с третьим сигнальным входом формирователя стробирующих импульсов, а инвертирующим входом — с первым сиг25 нальным входом формирователя стробирующих импульсов и неинвертирующим входом первого компаратора, инвертирующий вход которого подключен к второму сигнальному входу формирователя

30 стробирующих импульсов.

1727141 .

Составитель С. Сергейчик

Редактор В. Фельдман Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова

Заказ 1280 Тираж Подписное

ВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина. 101