Устройство для моделирования распределенных объектов управления

 

САНИЕ 1ц 491960

ОП И

ИЗОБРЕТЕН Ия

Союз Советских

Социалистических

Ресиублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 25.01.74 (21) 1993021/18-24 с присоединением заявки ¹ (51) М. Кл. G 06g 7/48

Совета Министров СССР пв делом и обретений н открытий (53) УДК 681.333(088.8) Опубликовано 15.11.75. Бюллетень № 42

Дата апубликования описания 22.04.76 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Г. Н. Азаров и В. Е. Прокофьев

Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В. И. Ленина (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области аналоговой и гибридной вычислительной техники и предназначено для решения задач теории поля с произвольными граничными условиями, а также задач управления объектами с распределенными параметрами.

Известно устройство для моделирования распределительных объектов управления, содержащее RC-сетку, полевые транзисторы, последовательно соединенные усилитель постоянного тока и широтно-импульсный модулятор, в цепи обратной связи которых включен дополнительный полевой транзистор, и сток которого через первый резистор соединен со входом усилителя, к которому подключен второй резистор, конденсатор и через управляемый нелинейный элемент узловая точка RCсетки.

Недостаток его — невысокая точность из-за зависимости величин узловых проводимостей от величины и полярности напряжения между соседними узловыми точками RC-сетки, а также уровня потенциала каждой точки относительно нулевого. Первая причина обусловлена тем, что полевые транзисторы имеют нелинейную и несимметричную характеристику тока стока I, от напряжения «сток — исток»

У,„при постоянном напряжении «затвор— исток» U „. В то же время в модели величина и полярность напряжения между узловыми

Государственный комитет (32) Приоритет точками в процессе решения изменяется, вследствие чего изменяется и проводимость g, канала транзистора. Второй причиной является сильное влияние на величину проводимости

g, открытого транзистора напряжения U»,.

В RC-сетке оно не может быть постоянным, поскольку относительно нуля амплитуда открывающего импульса U, подаваемого на затвор, неизменна, а потенциалы узловых точек относительно нулевого изменяются не только во времени, но и от узла к узлу.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности моделирования.

15 Согласно изобретению, указанная цель достигается тем, что между стоком и истоком каждого из используемых полевых транзисторов включены два последовательно соединенных резистора, к общей точке которых под20 ключен через диод в прямом направлении затвор полевого транзистора, который через встречно включенный диод соединен с выходом широтно-импульсного модулятора.

25 На чертеже изображена принципиальная схема одного узла модели-сетки вместе со схемой управления.

Каждый узел модели-сетки 1 состоит из полевых транзисторов 2, истоки которых соеди30 иены между собой, образуя узловую точку

491960

55 модели, Между узловой точкой и нулевым потенциалом включен конденсатор 3.

Управление параметрами модели осуществляется по затвору схемой управления 4, которая представляет собой последовательно соединенные усилитель 5 постоянного тока и широтно-импульсный модулятор 6, замкнутые отрицательной обратной связью, в цепь которой включен дополнительный полевой транзистор 7.

Элементы схемы 5, 6, 7 вместе со входным резистором 8 и усредняющим конденсатором

9, представляют собой компенсационную схему преобразования входного напряжения U>< подаваемого на входной зажим 10, в проводимость g перехода «сток — исток» полевого транзистора 7. Поэтому относительная длиФ тельность у прямоугольных импульсов U„, действующих на выходе широтно-импульсного модулятора 6, пропорциональна проводимости

g<. Эти импульсы, амплитуда которых изменяется от — Uy äî +У„(максимально допустимых напряжений «затвор — исток» для используемого типа транзисторов), управляют работой полевых транзисторов 2 и 7.

Следует отметить, что для управления параметрами модели вместо рассмотренной может быть использована и другая схема преобразования напряжения в проводимость, построенная, например, на основе балансного мостового вычислительного устройства.

Высокоомные, последовательно соединенные резисторы 11 одинаковой величины обеспечивают подачу половины напряжения

«сток — исток» U, через диод 12 на затвор транзистора. 3а счет этого, как известно, достигается линеаризация стоковой характеристики 1,=f(U„ ) полевого транзистора и симметричная работа его относительно полярности напряжения U„,. Включение диодов 12 позволяет исключить влияние управляющего сигнала на потенциалы узловых точек в момент подачи на затворы полевых транзисторов запирающих импульсов +U„.

Устройство работает так, что наличие положительного управляющего широтно-импульсного сигнала +У„обеспечивает разомкнутое состояние полевого транзистора независимо от величины потенциала узловой точки.

При этом только должно выполняться условие

Uy) Uc.,„+ Uo где Uc,„— максимально возможное напряжение узловой точки модели-сетки;

U, — напряжение отсечки, при котором полевой транзистор полностью закрыт.

При появлении на выходе широтно-импульсного модулятора 6 отрицательного импульса с амплитудой — U (†Uc,„диод 13 закрывается. При этом величина внешнего управляющего сигнала, подаваемого на затворы всех полевых транзисторов, равна нулю. Поэтому проводимость канала полевого транзистора максимальна и не зависит от полярности напряжения «сток — исток» при изменении его величины в пределах +.1 В. Этого вполне достаточно для эффективного использования полевого транзистора с управляющим р — и-переходом в качестве управляемой проводимости

RC-сетки.

Для расширения диапазона изменения напряжения, при котором сохраняется линейность узловой проводимости, а также выравнивания величин проводимостей открытых транзисторов в схеме используются резисторы 14.

При решении нелинейных задач параметры сетки должны в процессе решения изменяться по заданным законам в функции получаемого решения. В модели это достигается за счет включения между узловой точкой RCсетки и входом усилителя 5 управляемого нелинейного элемента 15 с требуемой вольт-амперной характеристикой.

Формула изобретения

Устройство для моделирования распределенных объектов управления, содержащее RCсетку, полевые транзисторы, последовательно соединенные усилитель постоянного тока и широтно-импульсный модулятор, в цепи обратной связи которых включен дополнительный полевой транзистор, исток которого через первый резистор соединен со входом усилителя, к которому подключены второй резистор, конденсатор и через управляемый нелинейный элемент узловая точка RC-сетки, отл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, оно содержит дополнительные резисторы и диоды, причем между стоком и истоком каждого из полевых транзисторов включены два последовательно соединенных резистора, к общей точке которых подключен через диод в прямом направлении затвор полевого транзистора, который через встречно включенный диод соединен с выходом широтно-импульсного модулятора.

491960

Составитель Е. Тимохина

Техред 3. Тараненко

Корректор В. Брыкснна

Редактор Б. Нанкина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 663/7 Изд. М 2031 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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