Устройство для формирования функции эллипса

Устройство для формирования функции эллипса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ФУНКЦИИ ЭЛЛИПСА, содержащее генератор синусоидального напряжения, выход которого соединен с опорным входом управляемого фазовращателя, блок сравнения, выход которого соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя , три сумматора, фильтр и фазовращатель, отличающеес я тем, что, с целью повьшения точности и упрощения, оно содержит два фазочувствительных выпрямителя и второй фильтр, при этом выход генератора синусоидального напряжения соединен с входом фазовращателя и с первым входом первого фазочувствительного выпрямителя, выход фазовращателя соединен с первым входом второго фазочувствительного выпрямителя, вторые входы фазочувствительных выпрямителей соединены с выходом управляемого фазовращателя, а их выходы через соответствующий фильтр - с первым и вторым входами первого и второго сумi маторов, третий вход второго сумматора и первый вход третьего сумматора л соединены с щиной опорного напряжения , второй вход третьего сумматора является входом устройства, выходы первого и третьего сумматоров соединены с входами блока сравнения, а выход второго сумматора является выходом устройства.

0 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) ИИ

4(51) G 06 G 7/26.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PGH0MY CBMQETEllbCTBY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3655696/24-24 (22) 26.10.83 (46) 07.01..85. Бюл. Ó 1 (72) С.И. Сергейчик, А.С. Гусев и С.В. Гурин (71) Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.М. Кирова (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 934502, кл. G 06 G 7/26, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

В 100317, кл. G 06 G 7/26, 1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ.

ФУНКЦИИ ЭЛЛИПСА, содержащее генератор синусоидального напряжения, выход которого соединен с опорным входом управляемого фазовращателя, блок сравнения, выход которого соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, три сумматора, фильтр и фазовращатель, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности и упрощения, оно содержит два фазочувствительных выпрямителя и второй фильтр, при этом выход генератора синусоидального напряжения соединен с входом фазовращателя и с первым входом первого фазочувствительного выпрямителя, выход фазовращателя соединен с первым входом второго фазочувствительного выпрямителя, вторые входы фазочувствительных выпрямителей соединены с выходом управляемого фазовращателя, а их выходы через соответствующий фильтр — с первым и вторым входами первого и второго сумматоров, третий вход второго сумматора и первый вход третьего сумматора соединены с шиной опорного напряжения, второй вход третьего сумматора является входом устройства, выходы первого и третьего сумматоров соединены с входами блока сравнения, а выход второго сумматора является выходом устройства.

i 133600

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может найти применение в различных системах моделирования и автоматического управления, где требуется точное воспроизведение центральных кривых второго порядка общего вида, включающих в себя эллипсы и окружности, произвольно расположенные в плоскости системы координат. 1О

Известны устройства, работа кото,рых основана на векторном суммировании гармонических напряжений.

В одном из этих устройств выходной сигнал изменяется в соответствии с функцией эллипса Pl) .

Однако это устройство имеет ограниченные функциональные возможности (в нем не предусмотрено формирование кривых второго порядка общего вида) и невысокую точность.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для формирования ординат эллипса, содержащее генератор сину- 25 соидального напряжения, выход которого соединен с первым входом управляемого фазовращателя, с входом управляемого усилителя и с первым входом блока сравнения фаз, выходы управляемого усилителя и управляемого фазовращателя подключены к соответствующим входам первого сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения фаз, фазовращатель, линейный выпрямитель, фильтр нижних частот, второй и третий сумматоры, блок сравнения, первый вход которого является входом устройства, при этом выход генератора синусоидального напряжения соединен с первыми входами второго и третьего сумматоров, выход управляемого усилителя соединен с вторыми входами второго и третьего сумматоров, выход первого сумматора через фазовращатель связан с третьими входами второго и третьего сумматоров, выход второго сумматора через последовательно соединенные выпрямитель и фильтр нижних частот соединен с вторым входом блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом управляемого усилителя, а выход третьего сумматора является выходом устройства (2) .

55 . Недостатком устройства является наличие двух связанных контуров автоматического регулирования, что создает определенные труднос 1 и в обеспечении устойчивости функционирования устройства, усложняет настройку, снижает динамические показатели точности устройства.

Поскольку все три сумматора в данном преобразователе суммируют гармонические напряжения, это приводит к появлению фазовых погрешностей, компенсация которых связана с некоторыми сложностями. Кроме того, из-за изменения в широком диапазоне амплитуд сигналов, сравниваемых по фазе, возникают дополнительные погрешности.

В тех случаях, когда выходным сигналом устройства должно быть напряжение постоянного тока, это требует установки дополнительного выпрямителя и фильтра нижних частот, что дополнительно усложняет устройство, ухудшает его быстродействие. !

Целью изобретения является повышение точности и упрощение.

Цель достигается тем, что устройство для формирования функции эллипса, содержащее генератор синусоидального напряжения, выход которого соединен с опорным входом управляемого фазовращателя, блок сравнения, выход которого соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, три сумматора, фильтр и фазовращатель, содержит два фазочувствительных выпрямителя и второй фильтр, при этом выход генератора синусоидального напряжения соединен с входом фазовращателя и с первым входом первого фазочувствительного выпрямителя, выход фазовращателя соединен с первым входом второго фазочувствительного выпрямителя, вторые входы фазочувствительных выпрямителей соединены с выходом управляемого фазовращателя, а их выходы через соответствующий фильтр с первым и вторым входами первого и второго сумматоров, третий вход второго сумматора и первый вход третьего сумматора соединены с шиной опорного напряжения, второй вход третьего сумматора является входом устройства, выходы первого и третьего сумматоров соединены с входами блока сравнения, а выход второго сумматора является выходом устройства.

На фиг.1 показана схема устройства; на фиг.2 — диаграмма напряжений.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, управляе(1а) 10

U„-U„=coseU--K- sineU) х (16) arg U = arccos(U-/U ) а к с|!

U- = U sin(arg П„)

U Uàcos(arg Па) (1в)

15 (1г) (1д) U =U,. +Ь sine+K- coseU, Jo ||

rpe UI U„— координаты центра эл липса;

U,U — полуоси эллипса, Па /" Ь вЂ” угол поворота осей системы координат Хоу,сов- 25 падающей с осями эллипса, относительно системы координат ХОУ.

Уравнение (1q) отражает перевод

I входного сигнала U из внешней систе| 30 мы координат ХОУ в систему координат

ХОУ, уравнение (1А) — обратный перевод выходного сигнала U- из системы

ХОУ в систему ХОУ. При выполнении условия (16) модуль U- „ортогональной составляющей выходного напряжения управляемого фазовращателя Б, совпадающей по фазе с напряжением генеl ратора Б„, равен значению независимой переменной в системе ХОУ. Модуль

U- ортогональной слагающей U<,сдвинутой относительно Ur на и/2, равен ординате центральной кривой второго порядка в системе ХОУ. Выделение модулей U- u U- отражается уравнениях Я

45 ми (1в) и (1г) .

Устройство работает следующим образом.

Напряжение входного сигнала постоянного тока поступает на вход 50 сумматора 4 с коэффициентом передачи

1, на второй вход которого с коэффициентом передачи, равным — U> /U о подается опорное напряжение Б . Выходное напряжение сумматора 4 поступает на вход блока 3 сравнения °

На выходе управляемого фазовращателя

2, на вход которого подается напряз 11336 мый фазовращатель 2, блок 3 сравнения, третий сумматор 4, первый фазочувствительный выпрямитель 5, фильтр 6, первый сумматор 7, второй фазочувствительный выпрямитель 8, фильтр 9, фазовращатель 10, второй сумматор 11.

Алгоритм работы устройства описывается уравнениями

В предлагаемом устройстве отсутствует суммирование гармонических сигналов, что позволяет использовать в схемах сумматоров более простые операционные усилителя, с полосой пропускания, определяемой не несущей частотой генератора синусоидального напряжения, а частотой входного сигнала, которая на несколько порядков ниже. Соответственно повышается точность операций суммирования.

4 жение генератора, устанавливается некоторое напряжение с фазой g .

Конец вектора U соответствует точке, лежащей на окружности с радиусом /uä/ (фиг.2) и соответствующей заданному значению входного сигнала

U>. Ортогональные слагающие этого напряжения U- u U - -выделяются фазох чувствительными выпрямителями 5 и 8.

Напряжение U- поступает на вход сумматора 7 с коэффициентом передачи

cos 8 и сумматора 11 с коэффициентом передачи sin9. Напряжение U- — соотМ ветственно с коэффициентом передачи

К- sin 8 и К- cos & .

Ч

Выходное напряжение сумматора, представляющее проекцию вектора 0, на ось Х, подается на второй вход блока 3 сравнения. При выполнении условия (1а) фаза напряжения определяется выражением (16), а напряжение

U- и U соответствует координатам искомой точки эллипса с параметрами

U„, U К„ -в системе ХОУ. чо

Сумматор 11, на третий вход которого с коэффициентом передачи П /U

"o поступает опорное напряжение U, суммирует поступающие его входы напряжения согласно (1д). Выходное напряжение U этого сумматора равно ординате центральной кривой второго порядка общего вида в системе .ХОУ.

Таким образом, предлагаемое устройство имеет только один контур автоматического регулирования, что суI щественно его упрощает, улучшает быстродействие и повышает точность.

Напряжения, управляющие работой ! фазочувствительных выпрямителей, имеют большую и постоянную по величи-. не амплитуду, что упрощает схему и повышает точность работы усилителейограничителей, входящих в состав выпрямителей. При этом постоянная фазовая погрешность усилителей-ограничителей может быть легко скомпенсирована.

1 133600 Дуг. 1

Фклкал ППП тект, г.Уагород, улЛроекуная, 4

Таким образом, предлагаемое устройство обладает более простой технической реализацией, позволяет получить более высокую точность и существенно лучшие метрологические характеристики. Это определяет технико-экономический эффект от использования изобретения.