Функциональный преобразователь

ОП ИСАЙ ИЕИ ЗОБРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик в 962996(23) Приоритет -Опубликовано 30,09,82, Бюллетень 36Дата опубликования описания 30,09,82 Ь 06 Я 7/26 Государственный комитет СССР по делам изооретеяий и открыта(72) Авторы изобретения С, И, Сергейчик и А. С. Гусев Томский ордена Октябрьской Революции и Красного Знамени политехнический ин(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 1Изобретение относится к аналоговойвычислительной технике.Известен функциональный преобразователь, содержаший генератор синусоидапьного напряжения, фазовращатепь, амплитудный модулятор, два блока сравнения,5масштабный блок, сумматор, два линейных выпрямителя и два фильтра нижнихчастот, который воспроизводит центральные кривые второго порядка с.1 1,Недостатком данного преобразователяявляется то, что он не позволяет моделировать эллипсоиды вращения,Наиболее близким к предлагаемому по 15 технической сущности является функциональный преобразователь, содержащий источник синусоидального напряжения, сумматор, фазовращатель, включенный между выходом источника синусоидального напряжения и первым входом сумматора амплитудный модулятор, опорный вход которого соединен с выходом источника синусоидального напряжения, выход - со вторым входом сумматора, а управляю,щий вход является входом преобразователя,блок преобразования напряжения в фазу, включенный между выходом источника синусоидального напряжения и третьимвходом сумматора, выход которого является выходом преобразователя и подключен к первому входу блока сравнения,соединенного выходом с управпяюшим входом блока преобразования напряжения вфазу, а вторым входом - с выходомисточника синусоидального напряжения 2Однако данный преобразователь является преобразователем функций одной переменной и не позволяет осуществлятьточное (беэ методической ошибки) моделирование эплипсоидов вращения, а такжереализовать аппроксимацию функций двухаргументов указанными поверхностями,Цель изобретения - расширение классарешаемых задач и повышение точности работы преобразователя,Указанная цепь достигается тем, чтофункциональный преобразователь, содержа3 9629ший источник синусоидапьного напряжения, сумматор, фазоврашатель, вк 1 поченныймежду выходом источника синусоидапьного напряжения и первым входом сумматора, амплитудный модупятор, опорный входкоторого соединен с выходом источникасинусоидапьного напряжения, выход - со. вторым входом сумматора, а управляющий вход является первым входом преобразователя, блок преобразования напряжения в фазу, вход которого соединен с выходом источника синусоидального напряжения, блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом источника сину-соидапьного напряжения, а выход - с уп- д 5равпяюшим входом блока преобразованиянапряжения в фазу допопнитепьно содержит бпок масштабного преобразования идопопнительные сумматор, бпок преобразования напряжения в фазу, бпок сравнения,амппитудный модулятор, опорный вход которого соединен с выходом фаэовращатепя, выход - с третьим входом основногосумматора, а управляющий вход являетсявторым входом преобразователя, четвер- д 5тый вход основного сумматора соединенс выходом источника синусоидапьногонапряжения, а выход - через допопнитепьный блок преобразования .напряжения в фазу подкпючен к первому входу дополнительного блока сравнения и к первомувходу допопнитепьного сумматора, второйвход соединен с выходом фаэовращатепя,третий вход - с выходом основного бпокапреобразования напряжения в фазу, а выЭ 5ход - со вторым входом основного блокасравнения и входом бпока масштабногопреобразования, выход блока масштабного преобразования является выходом преобраэоватепя, второй вход допопнитепьного40блока сравнения соединен с выходом источника синусоидапьного напряжения, авыход подключен к управляющему входудопопнительного блока преобразования напряжения в фазу,На фиг, 1 приведена блок-схема функ 45ццонапьного преобразователя; на фиг. 2 диаграмма напряжений, поясняющая . егоработу.. функционапьный преобраэоватепь содержит источник 1 синусоидапьного нанряжения, основной 2 и дополнительный 3 амппитудные модуляторы, фаэоврашатепь 4,основной 5 и дополнительный 6 сумматоры основной 7 и допопнительный 8 бпоки преобразования напряжения в фазу, ооновной 9 и дополнительный 10 блоки сравнения и блок 11 масштабного преобразо-.вания 96 4функциональный преобразоватепь работает спедуюшим образом,Работа преобраэоватепя основана на реапизации алгоритма, полученного исполь- зованием векторно-электрического метода и применением афинного преобразования сферической поверхности.Этот алгоритм можно пояснить следующим образом, Уравнение эллипсоидов врешения, смешеннйх относительно центра системы координат, в которой осуществляется модепирование, имеет вид,: О йкд/О-(О-Ухофйч- о)3,(1) где О и (. - напряжения пропорционапьХ Уные по вепичине первой Хн второй У независимымпеременным;О - напряжение, пропорционапьХ+ное зависимой переменнойХ равное ординате точки эппипсоида в системе координат ХУХ;О - напряжение пропорционапьЦное по величине попуоси элпипсоида вдоль осей Х и Т;. О - напряжение, пропорциональное по вепичине попуоси эллипсоида вдоль оси у0 ц. й - напряжения, опредепяющиехосмещение центра эплипсоида относительно центра си стемы координат Х 2.;К : - - коэффициент аффинного поЪ.С добия;0 - напряжение, пропорциональное по величине ординатеточки, лежащей на поверхности сферы с радиусом Оцв системе координатХ 92.Как видно иэ уравнения (1), элпипсоид вращения может быть получен путем линейного растяжения ипи сжатия сферической поверхности с радиусом, равным полуосям элпипсоида, вдопь оси зависимой переменной 2 Степень пинейной деформации сферы определяется вепичиной коэффициента аффинного подобия К д.Моделирование сферических поверхностей в предлагаемом преобразоватепе осушеств яется спедуюшим образом,Сначала производится векторное суммирование напряжений. согпасно уравне- нию996 7 962 и Ог от нуля на выходе блока 10 срав- нения появляется сигнал рассогласования, который поступает на управляющий вход блока 8 преобразования напряжения в фазу, В результате регулирования происхо- ф дит совмешение фазы напряжения 0 с фазой напряжения источника 1. Д,алее напряжение б " подается на первый входх 7сумматора 6, на второй вход которого пос"гулает напряжение с выхода фазоврашателя 4, а на третий - напряжение с выхода блока 7 преобразования напряжения в фазу. Коэффициент передачи сумматора 6 по второму входу равен 02, ). а по другим входам равен 1, На выходе 1 ф сумматора 6 формируется напряжение Ох в соответствии с уравнением (3), имеюшее в обшем случае произвольную величину и фазу, Это напряжение поступает на второй вход блока 9 сравнения, При раз нице фаз между напряжениями О и От-, равной Ф/2, сигнал на выходе блока 9 сравнения равен нулю, При отклонении этой разницы фаз от Щ 2.на выходе блока 9 сравнения появляется сигнал, кото рый поступает на управляющий вход блока 7 преобразования напряжения в фазу, В результате регулирования фаза напряжения 02 устанавливается Й(2,т,е. выполняется условие (4), Следовательно, 39 величина напряжения 0 равна ординате некоторой точки сферической поверхности, соответствующей величине независимых переменных 0 и 0 . Напряжение 0 поступает на вход масштабного блока 11 имеющего коэффициент передачи Кд,На выходе блока 11 установится в соответ ствии с выражением (5) напряжение О равное по величине ординате соответствующей точки, лежашей на поверхности элпипсоида с параметрами Оо 0(о,О Ц иКТаким образом, предлагаемый преоб- раэоватеЖ позволяет осуществлять точное (беэ методической погрешности) моделирование сферических поверхностей и эллипсоидов вращения, уравнения которых являются функциями двух аргументов и встречаются при решении многих задач, Кроме того, преобразователь может найти широкое применение при моделировании траекторий движения различных объектов в трехмерном пространстве, когда движение объектов производится по указанным поверхностям.Предлагаемый преобразователь позволяет также осуществлять приближенное35 воспроизведение широкого класса функций двух независимых переменных путем аппроксимации укаэанными поверхностями второго порядка, Параметры настройкифункционального преобразователя в этомслучае находятся при решении задачи аппроксимации, в которой аппроксимирующим выражением является уравнение эллипсоида ( 1 ), В результате решения этойзадачи определяются параметры алпроксимируюшего эллипсоида: Хо,Ур Х, 0 и Кд.Если точность получаемая при аппроксимации одним эллипсоидом, недостаточна,,то используется кусочно-нелинейная аппроксимация, при этом весь диапазон из,менения функции разбивается на несколько участков аппроксимации, для каждогоиэ которых .производится расчет своих параметров аппроксимации, Указанныйвид аппроксимирующей функции будет особенно удобен при аппроксимации выпуклых или вогнутых функций двух переменных, имеющих большое значение при решении различных оптимизационных задач. Следует отметить, что аппроксимируюшее.выражение (1) предлагаемогопреобразователя является, более сложным,чем у известных,что позволяет уменьшить погрешность аппроксимации, Крометого, предлагаемый преобразователь позволяет беэ изменения схемы реализоватьобратное функциональное преобразованиепо каждому из аргументов. Этот выводследует из уравнения (1), которое является обратимым для каждого аргумента Как видно из полученных уравнений, отличие обратного функционального преобразования от прямого по каждому из вхо -дов состоит в изменении величины коэффициента аффинного подобия,Таким образом, предлагаемый преобразователь обеспечивает решение болееширокого круга задач, чем известный,Он позволяет воспроизводить беэ методической ошибки центральные поверхности второго порядка и осуществлять имиаппроксимацию", широкого класса функцийдвух переменных,форму ла изобретения функциональный преобразователь содержащий источник синусоидапьного напряжения, сумматор, фазоврашатель,включенный между выходом источника синусо9629идапьного напряжения и первым входом сумматора, амплитудный модупятор, опорный вход которого соединен с выходом источника синусоидапьного напряжения выход - со вторым входом сумматора, ауправпяюШий вход является первым входом преобразоватепя, бпок преобразования напряжения в фазу, вход которого соединен с выходом источника синусоидапьного напряжения, бпок сравнения, первый вход которого соединен с выходом источника синусоидапьного напряжения, а выход - с управляющим входом бпока преобразования напряжения в фазу, о т л и -. чаюшийс я тем, что, с це 15 лью расширения класса решаемых задач и повышения точности, он содержит блок масштабного преобразования и дополнительные сумматор, блок преобразования напряжения в фазу, бпок сравнения амппи тудный модупятор, опорный вход которого соединен с выходом фазоврашателя выход - с третьим входом основного сумматора, а управпяющий вход явпяется вторым входом преобразоватепя, четвертый вход основаного сумматора соединен с выходом источника синусоидапьного напряже 96 10ния, а выход - через допопнитепьныйбпок преобразования напряжения в фазуподкпючен к первому входу допопнитепьного бпока сравнения и к первому входу дэпопнитепьного сумматора, второй вход которогосоединен с выходом фазоврашателя, третий вход - с выходом основногоблока преобразования напряжения в фазу,а выход - со вторым входом основногоблока сравнения и входом бпока масштабного преобразования, выход бпока мас -штабного преобразования явпяется выходом преобраэоватепя, второй вход допопнитепьного блока сравнения соединен свыходом источника синусоидапьного напряжения, а выход подключен к унравпяюшему входу дополнитепьного бпока преобразования напряжения в фазу,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР позаявке М 2828251/18-24,кл, 6 06 Я 7/26, 1979,2, Авторское свидетельство СССРМ 488224 кп. (э 06 б 7/24, 1975962996 Тираж 731НИИПИ Государственногпо депам изобретений035, Москва, Ж, Р каэ 7517 Подпо комитета ССи открытийаушская наб., д. п. Проектная, 4 П Патент ал Составитепь Н, Бапабошкотор Ю. Ковач ТехредМ. Рейвес Корректор Н Вуряк