Вычислительное устройство

 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых системах регулирования . Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения операции дифференцирования . Устройство содержит последовательно соединенные интегратор 1 и нуль-орган 2, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей 3 и 4 и через триггер 11 - к управляющему входу третьего фазочувствительного выпрямителя 12, информационный вход которого через выпрямительный элемент 10 соединен с выходом фазочувствительного выпрямителя 4, а выход фазочувствительного выпрямителя 3 соединен с соответствующими входами интегратора 1 и нуль-органа 2. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 06 G 7/12,7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4837568/24 (22) 21,03.90 (46) 30.06,92. Бюл. М 24 (71) Днепропетровский горный институт им.

Артема (72) B Ë.Ñîñåäêà, Д.И,Пружанский, В.И.Карамушко и В.Б.Верник (53) 681.3 (088.) (56) Авторское свидетельство СССР ч. 1367022, кл. G 06 G 7/18, 1988.

Фрер Ф., Орттенбургер Ф. Основные звенья регулируемого привода постоянного тока. — M.: Энергия, 1977, с. 173. (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть ис„„. Ж „„1 744700 А1 пользовано в аналоговых системах регулирования, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения операции дифференцирования. Устройство содержит последовательно соединенные интегратор 1 и нуль-орган 2, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго фаэочувствительных выпрямителей 3 и 4 и через триггер 11 — к управляющему входу третьего фазочувствительного выпрямителя

12, информационный вход которого через выпрямительный элемент 10 соединен с выходом фазочувствительного выпрямителя 4, а выход фазочувствительного выпрямителя

3 соединен с соответствующими входами интегратора 1 и нуль-органа 2. 2 ил. (4

Ф ! с )

1( (C)

1744700

10

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых системах регулирования.

B аналоговых системах регулирования, в частности в автоматизированном электроприводе, часто необходимо иметь устройство, которое осуществляло бы различные функционал ьн ые и реоб разо вания; умножение, деление, извлечение квадратного корня, возведение в квадрат, взятие производной и т.д. В наибольшей степени отвечают этим требованиям устройства, осуществляющие преобразования аналоговых сигналов в широтно-импульсный сигнал, На этом принципе основана работа дифферен цирующего устройства, которое содержит широтно-импульсный модулятор, триггер, два элемента и блок памяти, формирователь импульсов, два элемента запрета и генератор управляемой частоты. Это устройство работает по классической схеме: в момент времени tK запоминается импульс, пропорциональный входному сигналу, в момент времени т + сравнивается текущее значение импульса с запомненным и на выходе устройства появляется импульс, относительная длительного которого соответствует величине производной, Однако этому устройству присущи недостатки: относительно высокая сложность и ограниченные функциональные возможности.

Высокая сложность связана с наличием блока памяти и генератора управляемой частоты.

Ограниченные функциональные возможности устройства очевидны: устройство осуществляет только дифференцирование, но не в состоянии осуществить другие функциональные преобразования (деление, умножение, возведение в квадрат и т.д,).

Известны функциональные преобразователи, основанные на принципе модуляции. Наиболее близкое к предлагаемому устройство (выбрано в качестве прототипа) позволяет осуществлять разные функциональные преобразования (умножение, деление, возведение в квадрат и т.д.), но не позволяет осуществлять дифференцирование и производить функциональные преобразования над производной входного сигнала, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения операции дифференцирования, Поставленная цель достигается тем. что в устройство введены выпрямительный эле15

55 мент, счетный триггер и третий фазочувствительный выпрямитель, выход которого является вторым выходом устройства, информационный вход которого через выпрямительный элемент соединен с выходом второго фазочувствительного выпрямителя, выход нуль-органа через триггер соединен с управляющим входом третьего фазочувствительного выпрямителя.

На фиг.1 представлена схема вычислительного устройства; на фиг.2 — диаграмма

его работы.

Вычислительное устройство (фиг.1) состоит из интегратора 1, на вход которого подается сигнал Хвх, выход которого соединен с нуль-органом 2, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей

3, 4, Выход второго фазочувствительного выпрямителя 4 является первым выходом устройства (выход "а"), а второй вход (вход

"у") и третий вход (вход 2) являются информационными входами соответственно первого и второго фазочувствительных выпрямителей 3, 4, вывод первого фазочувствительного выпрямителя 3 соединен с суммирующим входом интегратора 1 и с другим входом нуль-огана 2. На информационные входы фазочувствительных выпрямителей 3, 4 подаются сигналы Y и 2 (в простейшем случае это может быть постоя нное опорное напряжение), а на выходе фазочувствительного выпрямителя 4 появляется сигнал, пропорциональный функциональному преобразованию над входными сигналами Хвх, Y, Z.

Фазочувствительные выпрямители могут быть реализованы на резисторах 5 — 7, ключе 8 и операционном усилителе 9, Причем вход информационного сигнала через резисторы 5, 6 соединен с инверсным и неинверсным входами операционного усилителя 9, в обратной связи которого включен резистор 7. Выход нуль-органа 2 соединен с управляющим входом ключа 8, соединяющим неинверсный вход операционного усилителя 9 с общей точкой устройства.

3 вычислительное устройство (фиг.1) введены выпрямительный элемент 10, счет- ный триггер 11 и третий фазочувствительный выпрямитель 12. Причем выход второго фазочувствительного выпрямителя 4 через выпрямительный элемент 10 соединен с информационным входом третьего фазочувствительного выпрямителя 12, выход которого образует второй выход устройства (выход

"s"), а выход нуль-органа 2 соединен через счетный триггер 11 с управляющим входом

1744700

10

20

Х

7=Ê—

Y Хвх с5с

Х а=К вЂ” Z

Y третьего фазочувствительного выпрямителя

12, Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал Х» подается на первый вход инегратора 1, на второй вход которого подается напряжение с выхода первого фазочувствительного выпрямителя 3, пропорциональное напряжению У, полярность которого определяется состоянием ключа 8.

Таким образом, на вход интегратора подается сигнал (Х» + Y), под действием которого на выходе интегратора 1 появляется растущее напряжение, которое сравнивается с напряжением Y на входе нуль-органа 2.

При равенстве напряжений на выходе интегратора 1 и первого фазочувствительного выпрямителя 3 нуль-орган 2 переходит в противоположное состояние, что изменяет полярность сигнала Y. Напряжение на выходе интегратора 1 начинает уменьшаться, и этот процесс идет до тех пор, пока не сработает нуль-орган 2. Следовательно, на выходе нуль-органа 2 появляются прямоугольные импульсы (фиг, 26), приращение длительности которых относительно времени Т/2 полупериода пропорционально входному сигналу Х» и обратно пропорционально величине У, т.е. временные параметры прямоугольного импульса z связаны с сигналами Х и Y следующим соотношением где К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Поскольку амплитуда модулируемых прямоугольных импульсов изменяется пропорционально сигнал Z, то сигнал на выходе фазочувствительног0 выпрямителя определяется соотношением

Выход фазочувствительного выпрямителя 4 соединен через выпрямительный элемент 20 с информационным входом третьего фазочувствительного выпрямителя 12. Благодаря выпрямительному элементу 12 на вход третьего фазочувствительного выпрямителя 12 подаются импульсы одной полярности (фиг. 2B). В то же время на информационный вход третьего фазочувствительного выпрямителя 12 поступает сигнал с выхода счетного триггера

11. Так как вход счетного триггера 11 соединен с выходом нуль-органа 2; то на выходе триггера 11 получаем последовательность импульсов, частота которых в два раза меньше частоты на выходе нуль-органа 2 (фиг. 2г). Фазочувствительный выпрямитель 12 в зависимости от состояния ключа 8 может повторять входной сигнал или инвертировать его. Предположим, что при единичном уровне триггера 11 ключ 8 закрыт (усилитель 9 инвертирует входной сигнал), а при нулевом уровне ключ 8 разорван (усилитель 9 повторяет входной сигнал), Тогда диаграмма импульсов на выходе фазочувствител ьного выпрямителя

12 имеет вид (фиг. 2д). Причем нечетные импульсы имеют отрицательную полярность, а четные — положительную. Поскольку сигнал растет (фиг. 2а), то длительность каждого последующего импульса больше предыдущего, и за время 2Т на выходе фазочувствительного выпрямителя 12 появляется напряжение, пропорциональное производной. Если длительность положительных и отрицательных импульсов будет одинакова, то напряжение на выходе фазочувствительного выпрямителя 12 будет равно нулю.

Если Z = Х» (т.е. на вход 2 подать входной сигнал, а Y = 1), то на выходе фазочувствительного выпрямителя 4 появится сигнал а = КХ, а на выходе фазо2 чч ствительного выпрямителя 12 — сигнал

b =KXUx ДХ

dt

При У = 1, Z = 1 на выходе фазочувствительного выпрямителя 12 появится сигнал

Таким образом. предлагаемое устройство позволяет не только осуществлять различные функциональные преобразования над входным сигналом, но и дифференцировать входной сигнал и осуществлять над производной различные функциональные преобразования.

Описание устройства показывает, что оно достаточно простое и обладает широкими возможностями. Применение таких устройств в следящих системах сокращает номен клатуру фун кциональных п реобразований и позволяет в системах регулирования за счет введения сигналов, пропорциональных производным, получать более высокие качественные показатели (большое быстродействие, меньшую величину перерегулирования).

1744700

Формула изобретения

Т/2 Z

1 Х

I --1

Составитель В.Соседка

Редактор А.Маковская Техред М.Моргентал Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö

Заказ 2198 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Вычислительное устройство, содержащее последовательно соединенные интегратор и нуль-орган, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей, суммирующий вход интегратора соединен с первым входом устройства, выход второго фазочувствительного выпрямителя является первым выходом устройства, второй и третий входы устройства подключены к информационным входам соответственно первого и второго фазочувствительных выпрямителей, выход первого из которых соединен с суммирующим входом интегратора и с другим входом нуль-органа, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет.вос5 произведения операции дифференцирования, в него введены выпрямительный элемент, триггер и третий фазочувствительный выпрямитель, выход которого является вторым выходом устройства, а информаци10 онный вход через выпрямительный элемент соединен с выходом второго фазочувствительного выпрямителя, выход нуль-органа через триггер соединен с уп равля ющим входом третьего фазочувствительного выпря15 мителя.