Устройство для моделирования петли гистерезиса

 

Изобретение относится к устройствам для моделирования нелинейных функций и может быть использовано в .аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повьш1ение точности моделирования и расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения семейства симметричных циклов гистерезиса. Устройство для моделирования петли гистерезиса содержит блок формирования характеристики начального намагничивания, выход которого соединен с первым входом ocHOBHoi o сумматора, первый и второй запоминающие блоки, первый и второй переключатели, дифференцирующий злемент, ограничитель, вьшрямитель , соединенные последовательно дополнительный сумматор и делитель напряжения. Работа устройства основана на анализе входного сигнала и выходного сигнала блока формирования характеристики начального намагничивания . Из входного сигнала вьщeляetс (б ся знак его производной. При изменеW нии знака запоминаются максимум и минимум выходного сигнала блока формирования характеристики начального намагничивания „ В сумматора:х производится суммирование запомненных значений и значений,выпрямленного сигнала. Повышенная точность раto боты достигается за счет размещения 05 вершин симметричных циклов на основа со ной кривой намагничивания и моделирования остаточного намагничивания. СП 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН цр 4 G 06 G 7!25

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3897144/24-24 (22) 20.05.85 (46) 07.11.86. Бюл. N - 41 (71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) И.П,Дерябин, А.И.Иванов, В.А.Князев, А.П.Лещев, В.Ф.Скороходов и А.С.Тырлов (53) 681.335(088.8) .(56) Смолов В.Б. и др. Вычислительные машины непрерывного действия. — M,:

Высшая школа, 1964, с. 393-396, рис. УП-10.

Тетельбаум И.M. и др. 400 схем для ABM. - M. Энергия, 1978, с. 7879, рис. 2-10-16. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ПЕТЛИ ГИСТЕРЕЗИСА (57) Изобретение относится к устройствам для моделирования нелинейных функций и может быть использовано в .аналоговых вычислительных машинах.

Целью изобретения является повьппение точности моделирования и расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения семейства симметричных циклов гистерезиса. Устройство

„„SU,»1269157 А1 для моделирования петли гистереэиса содержит блок формирования характеристики начального намагничивания, выход которого соединен с первым входом основного сумматора, первый и второй запоминающие блоки, первый и второй переключатели, дифференцирующий элемент, ограничитель, выпрямитель, соединенные последовательно дополнительный сумматор и делитель напряжения. Работа устройства основана на анализе входного сигнала и выходного сигнала блока формирования характеристики начального намагничивания. Hs входного сигнала выделяется знак его производной. При изменении знака запоминаются максимум и минимум выходного сигнала блока формирования характеристики начального намагничивания. В сумматорах производится суммирование запомненных значений и значений„выпрямленного сигнала. Повьппенная точность работы достигается эа счет размещения вершин симметричных циклов на основ ной кривой намагничивания и моделирования остаточного намагничивания.

3 ил.

1269157

Изобретение относится к устройствам моделирования нелинейных функций и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Цель изобретения — повышение, 5 точности моделирования и расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения семейства симметричных циклов гистерезиса.

На фиг. 1 изображена функциональ1О ная схема устройства для моделирования петли гистерезиса; на фиг. 2— верхние и нижние ветви симметричного . гистерезиса в форме нечетной составляющей и двух четных составляющих

15 с разными знаками; на .фиг. 3— схема формирования четных составляющих при различных значениях коэффициента прямоугольности.

Устройство содержит блок 1 формирования характеристики начального намагничивания, дифференцирующий элемент 2, ограничитель 3, первый 4 и.второй 5 запоминающие блоки,, первый переключатель 6, выпрямитель 7, вто25 рой переключатель 8, сумматор 9, до-, полнительный сумматор 10, делитель 11 напряжения вход 12 и выход 13, Предлагаемое устройство работает

:ледующим образом.

Сигнал с входа 12 поступает на блок 1 формирования характеристики намагничивания. Выходной сигнал этого блока соответствует искажению сигнала на основной кривой намагничивания.

В качестве нечетной составляющей функции намагничивания для любого симметричнога цикла используется основная воспроизводимая кривая намагничивания. Остальные функциональные блоки осуществляют реализацию четных составляющих воспроизводимой функции, характерных длякаждого конкретного цикла гистерезиса. Сумматор 9 осуществляет сложение выходного сигнала основной кривой намагничивания с сигналом четной нелинейности с учетом знака нелинейности.

Определение знака ..четной составля- 5О ющей нелинейности осуществляется дифференцирующим элементом 2. Выходной сигнал дифференцирующего элемента 2 поступает на ограничитель 3, на первом (прямом) выходе которого формируется логическая "1" при положительной производной и логический "0" при отрицательной производной. На втором (инверсном) выходе формируется обратный сигнал, Первый запоминающий блок 4 запоминает сигнал, поступающий на его вход, в момент смены знака с плюса на минус производной входного сигнала.

Второй запоминающий блок 5 запоминает значение сигнала на его входу в момент смены знака производной с минуса на плюс. Фактически в первом запоминающем блоке 4 хранится значение

У, а во втором запоминающем блоке 5значение — 7,„ (фиг, 2). Первый 4 и .второй 5 запоминающие блоки идентичны и работают по спаду логического сигнала из "1" в "0", поступающего с выхода ограничителя 3.

С помощью выпрямителя 7 сигнал с, выхода блока 1 формирования характеристики начального намагничивания, представляющий собой нечетную функцию

f.(х) (фиг. 2 и 3), преобразуется в четную функцию (фиг, 3). Полярность этого сигнала зависит от того, какой из выходов выпрямителя 7 использован.

Коммутация входов дополннтельного сумматора 10 зависит от знака производной.

Рассмотрим подробнее воспроизведение четной функции С(Х) (фиг. 2 и 3) при отрицательной производной, соответствующей логическому "0" на прямом выходе ограничителя 3.

В этом случае логический "0 поступает на управляющий вход второго переключателя 8 и подключает инверсный (отрицательный) выход выпрями- . теля 7 к входу дополнительного сумматора 10. Это соответствует отражению вниз основной кривой намагни чивания (фиг. 3). Одновременно логическая "0" прямого выхода ограничителя 3 подключает выход первого запоминающего блока 4, в котором хранится

У„, (фиг. 2 и 3), к второму входу дополнительного сумматора 10 через первый переключатель 6. Это эквивалентно тому,, что изогнутая вниз основная кривая намагничивания поднимается вверх. на величину .У (âåðõíÿÿ кривая, обозначенная точками на фиг, 3). В результате получается четная положительная кривая, соответствующая коэффициенту прямоугольности, равному единице.

Изменение коэффициента прямоугольности до нужного значения осуществ-.

1269157 ляется масштабированием кривой C(X) с помощью делителя 11 напряжения.

Для делителя 11 напряжения с коэффициентом, равным единице, процесс возврата идет по верхней прямой, 5 указанной стрелкой на фиг. 3, Для делителя 11 напряжения .с коэффициента передачи, большим единицы, процесс идет по кривой. указанной там .же нижней стрелкой. При максимальном значении входного сигнала выходной сигнал дополнительного сумматора 10 равен нулю, так,как отрицательное выпрямленное напряжение с выхода выпрямителя 7 совпадает по модулю с положительным напряжением, запомненным в этот же момент в первом эапоми. нающем блоке 4. Когда сигнал с входа

12 уменьшается до нуля (без смены знака производной), на выходе допол- 20 нительного сумматора 10 оказывается напряжение У, а на выходе делителя

11 напряжения — напряжение У,.

При уменьшении сигнала на входе

12 до отрицательного максимального 25 значения выходной сигнал дополнительного сумматора 10 вновь становится нулевым, что обеспечивает точную привязку вершин симметричных циклов к основной кривой намагничивания. 30 Формирование четной функции С(Х) осуществляется при положительном значении производной. В этом случае на выходе ограничителя 3 появляется логическая "1", которая подключает через переключатель 8 прямой выход выпрямителя 7 к входу дополнительного сумматора 10. Это эквивалентно отражению вверх основной кривой намагничивания. Одновременно логическая "1i 40 через первый переключатель 6 подключает вьгход второго запоминающего блока 5 к второму входу дополнительного сумматора 10. Из-за того, что хранится значение -У, происходит

t опускание основнойкривой намагничивания, отраженной вверх на эту величину.

Полученная таким образом четная кривая — С(Х) масштабируется делителем

11 напряжения до нужной величины, чтобы обеспечить необходимый .коэффициент прямоугольности.

При — Х и при Xw с входа 12 выходной сигнал дополнительного сумматора 10. равен нулю, что обеспечивает у точную привязку вершин к основной кривой намагничивания. При нулевом сигнале на входе 12 на выходе дополнительного сумматора 10 сигнал составляет величину Ущ/k = У, где k— коэффициент передачи делителя 11 напряжения.

Формула из обре тения

Устройство для моделирования петли гистерезиса, содержащее блок формирования характеристики начального намагничивания, выход которого соединен с первым входом основного сумматора, выход которого является выходом устройства входом которого является вход блока формирования характеристики начального намагничивания, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности моделирования и расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения семейства симметричных циклов гистерезиса, в него введены первый и второй запоминающие блоки, первый и второй переключатели, дифференцирующий элемент, ограничитель, выпрямитель, соединенные последовательно дополнительный .сумматор и делитель напряжения, причем вход блока формирования характеристики начального намагничивания соединен с входом дифференцирующего элемента, выход которого подключен к входу ограничителя, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам соответственно первого и второго запоминающих блоков, выходы которых соединены с соответствующими информационными входами первого переключателя, выход которого подключен к первому входу дополнительного сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго переключателя, вход выпрямителя соединен с пер- . вым входом основного сумматора, первый и второй выходы выпрямителя подключены к соответствующим информационным входам второго переключателя, выход делителя напряжения соединен с вторым входом основного сумматора, первый выход ограничителя подключен к управляющим входам первогб и второго переключателей.

1269157

Составитель О. Отраднов

Техред М. Ходанич

Редактор А. Шишкина

Корректор pl.Максимишинец !

Подписное

Тираж 671

Заказ 6038/52

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открьггий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4