Устройство для преобразования прямоугольных координат в полярные

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскид Социалистических Республик(22) Заявлено 1701,79 (21) 2714722/18-24с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 2 3118 О. Бюллетень Йф 4 3Дата опубликования описания 23,1180 С 06 6 7/22 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ КООРДИНАТ В ПОЛЯРНЫЕ 2Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для преобразования пря.- моугольных координат в полярные,содержащее соединенные последовательно блоки преобразования, каждыйиэ которых содержит сумматор и элемент выбора максимума, входы которыхсвязаны с выходами предыдущего блока преобразования, а также компаратор и логический элзмент эквивалентность, блоки взятия модуля,стоящие на входах, и дешиФратор,входы которого соединены с выходамилогических элементов 2, Направление очередного поворота и одновременно содержимое очередного разрядакода аргумента определяется сравнением величин модулей, определенныхв предыдуцем и в следующем блокахцреобраэования,Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах, работа которыхтребует преобразования декартовыхкоординаТ в полярные,Известны аналогичные устройства,в которых определение модуля и аргумента вектора осуцествляетая выполнением ряда последовательных дискретных поворотов системы координат 10до обнуления одной иэ двух ортогональных составляюцих, при этом накаждом последующем шаге угол поворота уменьшается вдвое, а направление поворота на следующем шаге определяется знаком одной из получающихся ортогональных составляющихили сопоставлением величин модуля,вычисляемых для выбранных направлений 1) и 2), 20Известно устройство, содержацеерегистр, синусный и косинусный преобразователи, связанные с входамиустройства, подключенный к преобразователям сумматор, а также селектор знака суммы, компаратор и логический блок, определяюций направление очередной итерации (1,Недостаток устройства - суцественная сложность, 30 Недостаток устройства - низкая разрешаюцая способность преобразования, обусловленная необходимостью выявления малых разностей больших величин в блоках выбора максимума из-за искажения вычисляемых величин модуля вектора при прохождении их через нелинейные блоки выбора макВ.И. Чайковский, В.Я, Краковский и В.ф. КовальУ.У,Г1 ф,:Г 1 ъ 1,7 щОрдена Ленина институт кибернетики АН УкраКнской ССРнсимума, и все больыим сближением- сопоставляемых величин при увеличении числа итераций.Цель изобретения " повышениеразрешающей способности преобразования.Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для преобразования прямоугольных координат в полярные, содержащее первую группу из ыблоков взвешенного суммирования, первый-из которых связан первым суммирующим входом с первым входом устройства, а первый суммирующий вход :.каждого последующего блока соединенс выходом предыдущего, дополнительносодержит вторую группу иэ Н блоков 35взвешенного суммирования, И дискриМинаторов знака и две группы иэ Нсдвоенных двухпозиционных переключателей каждая, первый блок взвешенного суммирования второй группы 20связан первым суммирующим входом совторым входом устройства, а первыйсуммирующий вход каждого последующего блока соединен с выходом предыдущего, два крайних неподвижных кон такта в каждом из сдвоенных двухпоэи ционных переключателей соединены сшиной нулевого потенциала, среднийнеподвижный контакт и дна подвижныхконтакта 1-.го сдноенного двухпоэиционного переключателя первой группыфсоединены соотнетстненно с первымсуммирующим входом 1-го блока взвешенного суммирования второй группыблоков, а вычитающим и вторым суммирующим входами 1-го блока взвешенного суммирования первой группы бло"ков, средний контакт и два подвижныхконтакта 1-го сдвоенного днухпозиционного переключателя второй группысоединены соответственно с первым 40суммирующим входом 1-го блока взве-,шенного суммирования первой группыблоков, с вычитающим и вторым суммирующим входами 3.-го блока нзве-.ыенного суммирования втоРой групПы блоков, управляющий вход 1-то-,го сдвоенного двухпозиционного переключателя каждой группы связанчерез 1-тый дискриминатор знакас первым суммирующим входом 1-го:блока взвеыенного суммированияпервой группы, выходы дискриминаторов знака являются выходнымишинами кода аргумента, а выход 8-гоблока взвешенного суммирования второй группы блоков является выходом 55модуля вектора.На чертеже представлена блок"схемаустройства,Устройствб содержит две группыпО И блоков 1, 2 взвешенного сумин" 40рования, Н дискриминаторов знака 3,две группы по И сдвоенных двухпозиционных переключателей 4, 5, выход6 модуля вектора, выходные шины7 - 7 н йода аргумента. 65 Устройство работает следующимобразом.На первом шаге осуществляетсяповорот вектора (х,у) на 180 ф путемреализации соотношенийх = -х, у, = - у. (1)На 1-том шаге угол поворота равенЗЬОфЦ 1=-Я- р 1 = 1 г 2, ,Б (2)Направление поворота определяетсязнаком одной из проекциЯ предыдущегоположения вектора и зависит от заданного направления отсчета угла нсистеме координат (левой или правой),Например, если вектор поворачиваетсядо совмцения с осью у и угол отсчитывается от этой оси по часовой стрелке (геограФическая система координат), тов 1 дпЦ) = в 1 у х (3)Если в 1 Зп ( = + 1, то поворот век"тора осуцествляется против часовойстрелки, а при в 1 дп(= - 1 - по часовой стрелке.Поворот осуществляется путем выполнения операцийх = х сов( - У.(в 1 п Ю (4)у;: усовф;+ хг с в 1 п 9 с,В результате В поворотов некторзаймет положение, отличающееся отоси у на угол, не пренышающий значения 6 щЗбд/2 о, угловое положениевектора н исходной системе координатс погрешностью, не превосходящей Ь,определяетсявыражениему = 180 +Х Ч; вИпс, (5)Ясли за величйну модуля принять значение уя,то"-погрешность определениямодуля не превысит значения 1-сов.В нервом каскаде устройства.опре"деляется знак первого входного напряжения и в зависимости от этогознака производится взвешенное сумми"рование входных напряжений, эквивалентное повороту вектора, заданногопервым и вторым входными напряжениями постоянного тока таким образом,чтобы уменьыить по абсолютной величине первое выходное напряженке. Аналогичные операции осуществляютсяв последующих каскадах, число которыхравно разрядности кода угла В и определяется допустимой погрешностью аопределения угла,Блоки 1, 2 взвешенного суммирования могут быть выполнены на дифференциальных операционных усилителях,коэФФициейты передачи которых покаждому входу определяются номером1 блока, в соответствии с выражениями (4) . Дискриминатор знака 3 может быть реализован стандартными, методами с использованием компараторов. Для повыыения помехоустойчивости выполняется компаратор в виде триггера 1 Житта с шириной петли гистереэиса, зависящей от величины модуля минимально возможного комплексного сигнала и требуемой разрядности кода аргумента.При 1 = 1 поворот вектора на 180 равносилен просто изменению знаков проекций вектора (1), поэтому можно отказаться от реализации первого разряда, считая, что вес старшего разряда равен постоянно + 1800 а изменение знака проекций учесть схемно, при реализации второго разряда, путем инвертирования направления поворота на 90 . Схема ячейки для реализации второго разряда (образованной блоками 1 у - 5) несколько упрощается по сравнению с типовой ввиду известных равенств г соз 90 ф= О, в 1 п 90 = 1. Схема ячейки для реализации последнего разряда тоже упрощается по сравнению с типовой, так как значение хн определять не нужно.Рассмотренное преобразование определяет так называемый энакоразрядный код в долях окружностиа,М = - +Х -") , где К принимают значения фф 0 при з 19 п= +1 и1 фпри з 1 дп ф = -1, Для перехода от такого кодак обычному двоичному коду достаточно инвертировать все разряды, сдвинуть их на один разряд влево и в освободившийся младший разряд записать единицу. Образуюцийся перенос, равный 1, при этом игнорируется, так как он представляет собой угол 360 При практической реализации дополнительных аппаратурных затрат для преобразования кода не требуется. В случае необходимости перевод долей окружности в градусы производится стандартными способами.Технико-зкономическая эфФективность от использования изобретения определяется возможностью построения достаточно точного спецвычислителя на простых элементах.Формула изобретенияУстройство для преобразования прямоугольных координат в полярные, содержащее первую группу иэ 0 блоков взвешенного суммирования, первый из которых связан первым суммирую 5 1 Ощим входом .с первым входом устройства, а первый суммирующий вход каждого последующего блока соединен с выходом предыдущего, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности, устройство содержит вторую группу из Б блоков взвешенного суммирования, Н дискриминаторов знака и две группы иэ В сдвоенных двухпозиционных переключателей каждая, первый блок взвешенного суммирования второй группы связан первым суммирующим входом со вторым входом устройства, а нер"вый суммирующий вход каждого после"дуваего блока соединен с выходомпредыдущего, два крайних неподвижныхконтактав каждом иэ сдвоенныхдвухпозиционных переключателей сое" динены с шиной нулевого потенциала,средний неподвижный контакт и два2 а подвижных контакта 1-го сдвоенногодвухпоэиционного переключателя первойгруппысоединены соответственно спервым суммирующим ъходом 1-го бло"ка взвешенного суммирования второйгруппы блоков, с вычитающим и вторым суммирующими входами 1-го блокавзвешенного суммирования первойгруппы блоков, средний контакт и дваподвижных контакта 1-го сдвоенногодвухпоэиционного переключателя втоца рой группы соединены соответственнО:с первым суммирующим входом 1"гоблока взвешенного суммирования первой группы блоков, с вычитающим ивторым суммирующим входами 1-го35 блока взвешенного суммирования второй группы блоков, управляющий вход1"того сдвоенного двухпозиционногопереключателя каждой группы соединенчерез 1-тыйдискриминатор знака с4 а первым суммирующим входом 1-гоблока взвешенного суммирования первой группы, выходы дискриминаторовзнака являются выходными шинамиКода аргумента, а выход Б-го блока.взвешенного суммирования второйгруппы блоков является выходоммодуля вектора,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЗа, 5,97, ,067/, 74,2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2675220/18-24,кл. 6 06 6 7/22, 1978 (прототип);,781834 42/55 Тиран 751 ВНИИПИ Государственного комитет по делам иэобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Рауюская на