Устройство для моделирования экстремальных характеристик

 

„„SU„„1043681

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g g G 06 G 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITMA (21) 3324062/18-24 (») 13.07.81 (46) 23.09.83. Бюл . N 35 (72) Б. П. Рязанов и Н. А. Степано- ва (71) Смоленский филиал Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской

Революции энергетического института (53) 681.333(088.8) (56) 1. Тетельбаум И;Н. и Шнейдер Ю.Р. !

400 схем для АВМ, М., "Энергия", 1978, с. 79, с. 2- 11-2.

2. Авторское свидетельство СССР

N 463988, кл. G 06 G 7/48, 1975 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК,содержащее источник опорного напряжения, делитель напряжения, сумматор, выход которого является выходом устройства, и выпрямитель, состоящий из операционного усилителя, двух масштабирующих резисторов, двух резисторов обратной связи, двух выпрямительных диодов и инвертора,при этом выход операционного усилителя соединен с катодом первого и анодом второго выпрямительных диодов, соответственно анод и катод которых через соответствующие резисторы обратной связи подключены к инвертирующему входу операционного усилителя, при этом анод первого выпрямительного диода подключен к входу инеертора, выход которого является первым выходом выпрямителя, а катод второго выпрямительного диода является вторым выходом выпрямителя, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности моделирования, s него введены два усилителя, два усилительных транзистора, второй сумма" тор и два выпрямительных диода, причем первый выход выпрямителя подключен через первый выпрямительный диод к первому входу второго сумматора и к первому входу первого усилителя, выход которого соединен с входом второго усилителя,а второй выход выпрямителя подключен к второму входу первого усилителя и через второй выпрямительный диод к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен через делитель напряжения с выходом источника опорного напряжения, а выход - с базовым выводом второго усилительного транзистора, коллектор ный вывод которого подключен к объединенным выводам двух последовательно включенных резисторов обратной связи второго усилителя,при этом первый усилительный транзистор, базовый вывод которого является входом задания изменения крутизны моделируемой характеристики устройства, коллекторным выводом подключен к объединенным выводам двух последовательно включенных резисторов обрат- ной связи первого усилителя, эмиттерные выводы обоих усилительных транзисторов подключены к шине нулевого потенциала, а выход второго усилителя подключен к первому входу первого сумматора, первый и второй входы операционного усилителя выпрямителя являются соответственно информационным входом устройства и входом задания горизонтального смВ1ойЗ681 щения моделируемой характеристики устройства, а второй и третий входы первого сумматора являются соотИзобретение относится к вычислительной технике, а конкретпее к технике моделирования объектов с экстремальными характеристиками и автоматических систем упраВления ими.; 5

Задача моделирования объекта с экстремальной характеристикой с изменением ее элементов (двумерного смещения, изменения наклона ветвей и введение несимметрии) решается 1О устройством аналогичного назначения(1).

Однако это устройство либо не

Ь обеспечивает реализацию всего набора изменений элементов моделируемой характеристики, либо не позволяет 15 реализовать эти изменения электрическими напряжениями (приводя в случае необходимости к сложным техничес- ким решениям), либо не имеет возможности для изменения каждого элемен- 2О та в отдельности. Все это снижает функциональные возможности схемы модели объекта, усложняет ее и приводит в конечном итоге к погрешностям в моделировании. ° 25

Наиболее близким по технической реализации к предлагаемому является устройство для моделирования экстремальных характеристик, содержащее выпрямитель, источник опорного нап- ЗО ряжения, сумматор и блок нелинейности. Схема известного устройства позволяет изменять вид характеристики (21.

Однако известное устройство не мо- жет быть непосредственно подключено к выходам нелинейной моделирующей установки. Управление изменением элементов характеристики может быть осуществлено только вручную что снижало ет функциональные возможности модели.

Основной причиной, по которой известные устройства для моделирования экстремальных характеристик обладают отмеченными недостатками,является стремление получить нелинейную характеристику объекта иэ неливетственно входами задания вертикального смещения и несимметрии устройства.

2 нейной зависимости, присущей тому или иному физическому элементу (транзистор, диод, магнитный усилитель, варистор и т.д.) или из специально созданной нелинейности на базе диодных функциональных преобразователей (т.е. опять ске использование в иной форме нелинейных свойств физических элементов).

Целью изобретения является повышение точности.

Указанная цель достигается за счет того, что в устройство для иоделирования экстремальных характеристик, содержащее источник опорного напряжения, делитель напряжения, сумматор, выход которого является выходом устройства, и выпрямитель, состоящий иэ операционного усилителя, двух масштабирующих резисторов, двух резисторов обратной связи, двух выпрямительных диодов и инвертора,при этом выход операционного усилителя соединен с катодом первого и анодом второго выпрямительных диодов, соответственно анод и катод которых через соответствующие резисторы обратной связи подключены к инвертирующему входу операционного усилителя, при этом анод первого выпрямительного диода подключен ко входу инвертора, выход которого является первым выходом выпрямителя, а катод второго выпрямительного диода является вторым выходом выпрямителя, введены два усилителя, два усилительных транзистора, второй сумматор и два выпрямительных диода, причем первый выход выпрямителя подключен через первый выпрямительный диод к первому входу. второго сумматора и к первому входу первого усилителя, выход которого соединен со входом второго усилителя, а второй выход выпрямителя подключен к второму входу первого усилителя и через второй выпрямительный диод - к первому вхоЭ 10436 ду второго сумматора, второй вход которого соединен через делитель напряжения с выходом источника опорного напряжения, а выход - с базовым выводом второго усилительного тран- 5 зистора, коллекторный вывод которого подключен к обьединенным выводам двух последовательно включенных

1резисторов обратной связи второго усилителя, при этом первый усили- !О тельнйй транзистор, базовый вывод которого является входом задания из-. менения крутизны моделируемой характеристики устройства, коллекторным .выводом подключен к обьединенным выводам двух последовательно включенных резисторов обратной связи первого усилителя, эмиттерные выво- ды обоих усилительных транзисторов подключены к шине нулевого потен- 2О циала, а выход второго усилителя подключен к первому входу первого сумматора, первый и второй входы операционного усилителя-выпрямителя являются соответственно, информаци- 25 онным входом устройства и входом задания горизонтального смещения моделируемой характеристики устройства, а второй и третий входы первого сумматора являются соответственно вхо- щО дами задания вертикального смещения и несимметрии устройства.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства для моделирования экстремальных характеристик.

Устройство включает управляющий вход 1, выход 2, вход 3 горизонтального смещения, вход 4 изменения крутизны ветвей, вход 5 вертикального смещения, вход 6 .введения несиммет- 4О рии, усилители 7-13, источник 14 опорного напряжения, выпрямительные диоды 15 и 16, транзисторы 17 и 18, резисторы 19 и 20, делитель 21 напряжения, масштабирующие регистры 22 45 и 23, резисторы 24 и 25,обратной связи, выпрямительные диоды 26 и 27 выпрямителя, резисторы обратных связей-и первого и второго усилителей

28 и 29. 50

Функциональное назначение использующихся операционных усилителей следующее: усилитель 7 - выпрямитель, усилители 8 и 13 -. инверторы, усилители 9 и 10 — пропорциональные усилители, усилители 11 и 12 - сумматоры.

Изменение коэффициентов передачи усилителей 9 и 10 производится транзис81 4 торами 17 и 18 при изменении напря-жений на их базовых входах.

Устройство предназначено для воспроизведения аналитической зависимости, близкой к выражению (х + ol j + +32 Х i Ь

1 где х - вход устройства; у - выход устроиства.

Сигнал у представлен напряжением на выходе 2, сигнал х представлен нап" ряжением на входе 1, коэффициент К

1 задается напряжением на входе 4,величина и определяется напряжением на входе 3, величина b определяет- ся напряжением на клемме 5, коэффициент К2 определяется коэффициентами передачи усилителя 18 и усилите- . ля 11 (по входу 6). При необходимости значения коэффициентов К 1 и К2, а также величин а и Ь могут быть изменены, причем постоянные а, Ь и К2 могут принимать и нулевые значения.

Устрой ст во работ ает следующим образом.

В исходном состоянии (при нулевых напряжениях на управляющих входах устройства) транзисторы 17 и 18 заперты, на выходах усилителей 7- 11 и 13 имеются нулевые потенциалы. Данная схема реализует статическую модель, поэтому пояснить принцип ее дей ствия можно лишь при изменении сигнала на управляющем и других входах.

В режиме нормальной работы напряжение на управляющем входе 1, складываясь с напряжением на входе 3 горизонтального смещения, выпрямляется усилителем 7, имеющим два выхода. Напряжение с его первого выхода, пройдя инвертор 8, поступает на первый вход усилителя 9. Напряжение со второго выхода усилителя 7 подается на второй вход усилителя 9.

Выпрямленное отрицательное напряжение на выходе усилителя 9 может изменять свою величину при изменении напряжения на входе изменения крутизны ветвей 4. Выпрямленное положи-. тельное напряжение, снимаемое с катодов диодов 15 и 16, подается на неинвертирующий вход усилителя 12 и после сложения с опорным напряжением источника 14 поступает на базовый вход транзистора 18. Усилитель 10 за счет наличия на входе напряжения, зависящего от входного напряжения устройства, и за счет изменения сопротивления транзистора 18 обратно пропорци1043681 4 онально тому же напряжению на входе THKN образуются известным способом, устройства, реализует на выходе нели- сводящимся к суммированию экстремальнейную зависимость экстремального ха- ной и линейной зависимости, либо нерактера. Причем изменение напряжения посредственным соединением входов 1 на входе 3 устройства обеспечивает и 6, либо их же связью через инверсмещение экстремальной характеристи- тор 13. ки в горизонтальном направлении (по Резисторы 19 и 20, номиналы котооси напряжения на управляющем входе рых приблизительно на порядок меньше

1 устройства), а изменение напря- номиналов резисторов входных цепей жения на входе 4 устройства приводит 10 соответствующих усилителей, служат лишь к изменению крутизны ветвей экст- для ликвидации возможности самовозремальной характеристики. Напряжение буждения этих усилителей ° . с выхода усилителя 10 поступает вместе с напряжением вертикального сме- При объединении на входе сумматоцения (вход 5) и напряжением несим- . g ра 11 двух или более одинаковых устметрии (вход 6) на вход сумматора 11 ройств имеется возможность получать выход которого является выходом уст- многомерные экстремальные характерисройства. Несимметричные характерис- тики.

Со с та ви тел ь Е . Фроло в

Редактор Н.Егорова Техред И.Метелева Корректор A. Повх

Заказ 7340/53 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4