Устройство для моделирования линейных систем

 

° l

О П И С А Н И- Е < >682909

ИЗОБР ЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.04.77 (21) 2479051/18-24 (51) M.Êë G 06 6 7/48 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР (43) Опубликовано 30.08.79. Бюллетень ¹ 32 (53) УДК 681.333 (088.8) по делам изобретений н открытий (45) Дата опубликования описания 31.08,79 (72) Авторы изобретения

С. В. Архангельский и Ю. И. Шафоростов

Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (71) Зая,витель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к моделирущим устройствам линейных систем и объективов, и может найти широкое применение при моделировании спектральных преобразователей (фильтров) .

Известно устройство для моделирования спектральных преобразователей, содержащее аналоговые задержки, резисторы, сумматор (1).

Устройство реализует функцию свертки входного сигнала, представленной в виде суммы конечных значений.

Недостатки такого устройства заключаются в сложности реализации аналоговой линии задержки, и, как следствие, низкой точности всего устройства, Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для моделирования линейных систем, содержащее распределитель импульсов, выходами подключенный к управляющим входам ключей, выходы которых подсоединены к входам блоков памяти, коммутируемые входы ключей подключены к,входным клеммам устройства, и блок суммирования (2).

К недостаткам этого устройства относятся сложность конструкции, трудоемкость в настройке в условиях, когда необходимо получать достаточно длительные по продолжительности импульсные реакции, т. е. такие импульсные реакции, которые требуется задавать большим количеством временных отсчетов, и низкая точность.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение его точности.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введен, коммутатор, управляющие входы которого подключены к выходам распределителя импульсов, выходы блоков памяти подсоединены к входам коммутатора, выходами подключенного к соответствующим входам блока суммирования, вы15 ход которого является выходом устройства.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства для моделирования линейных систем.

Схема содержит ключи 1> 1„, каждый

20 из которых имеет коммутируемый вход, подключенный к входу устройства, управляющий вход и выход, блоки 2; — 2„памяти, у каждого из которых есть один вход, подключенный к выходу соответствующего

25 ключа 1,— 1„, и один выход, распределитель 8 импульсов с л выходами, каждый из которых подключен к управляющему входу соответствующего ключа 1,— 1„, коммутатор 4, имеющий и коммутируемых входов, ЗО каждый пз которых подсоединен к выходу

682909 соответствующего .блока 2! — 2„!памяти, и управляющих входов, !каждый из которых подсоединен к соответспвующему выходу распределителя 8 импульсов, и и выходов, блок 5 суммирования с п входами, каждый! из которых подключен к соответствующему выходу коммутатора 4, и один выход, являющийся выходом устройства. Блок 5 суммирования состоит из п резисторов б! — б„, одни концы которых являются входами блока 5, и усилителя 7, имеющего п входов, подсоединенных к другим концам резисторов, и один выход, служащий выходом блока 5.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу распределителя, 8 ,!!мпульсов. Обозначим, выходы распределителя 8 через U; (i = 1,2,, и). Нумерация выходов распределителя 8 производится по, схеме в порядке во",ðàñòàíèÿ индекса слева направо, т. е. выход распределителя, подсоединенный к управляющему входу ключа 1,, соответствует U„,âûõîä распределителя, подключенный к управляющему входу KJI!0 (3 1,— Ug H T. g. У распредечителя импульсов п выходов U!, Uq,...,U„,.

На каждом выходе U (i =1 2,..., n) выдается импульс длительностью Лт. В любой момент времени на одном из выходов

U; данного блока имеется импульс, причем одновременно на двух любых вь|ходах может существовать толыко один импульс.

Им!пульсы на каждом выходе распределителя 8 появляются через, период, определяемый продолжительностью импульсной реакции моделируемого объекта.

Рассмотрим, работу коммутатора 4, Обозначим коммутируемые входы коммутатора 4 через a;(i=1,2,..., и), управляющие входы — через z, (i=1,2, ..., и), выходы — через b;(i=1,2, ..., n). Нумерация коммутируемых выходов и входов производится по схеме в порядке возрастания индекса i слева направо, нумерация управляющих входов — снизу вверх. Таким ооразом, а! соответствует коммутируемому входу коммутатора, подсоединенному к выходу блока 2, памяти, а — коммутируемому входу коммутатора, подключенному к выходу блока 2 памяти и т. д.; О! соответствует выходу коммутатора, подсоединенному к резистору б!, bg — выходу коммутатора, подсоединенному к резистору б и т. д.; z, соответствует управляющему входу коммутатора, подключенному к выходу

U! распределителя 8, z, — управляющему входу коммутатора, подсоединенному к выходу U распределителя и т. д.

Работает коммутатор 4 следующим образом.

При появлении сигнала на управляющем входе z! (на остальных управляющих входах z!, ..., я„сигналы отсутствуют) коммутатор 4 устанавливается в такое состояние, при котором коммутируемый вход и! соединяется с выходом b!, коммутируемый вход а — с выходом b, a„— 0 b„

При появлении сигнала на управляющем входе z (на остальных управляющих входах z>, га, ..., я„сигналов нет), коммутируемый вход а, соединяется с выходом b, а — с Ь,, а„— с b! и т. д. При появлении сигнала на управляющем входе я„(на остальных управляющих входах z)> я, ..., г„— сигналы отсутствуют) коммутируемь|й вход а, соединяется с выходом b„, а — с b! и т. д, Блок 5 суммирования состоит из и рези15 сторов б! — б„и одного усилителя 7. Величина сопротивлений резисторов б! — б„при подготовке задачи уста,навливаются обратно пропорционально значениям импульсной реакции модулируемого объекта в дискрет20 ные равностоящие моменты времени с периодом, ра вньгм длительности Лт импульса распределителя 8.

Теперь перейдем к рассмотрению работы устройства в целом.

25 Устройство реализует функцию свертки, представленную в виде суммы произведений задержанных значений входного сигнала па соответствующие значения импульсной реакции моделируемого объекта.

30 — выходной сигнал; — значения входного сигнала, задержанные на величину

Лт; — значения импульсной реакции моделируемого объекта; — элементарный сдвига;

i 0,1,2, ..., и†1 где х„„„(1)

35 < (! т) ю(! . Лт) 40

В каждый момент времени по сигналу, поступа!ощему по одному из выходов распределителя 8, осуществляется запись входного сигнала в один из блоков 2,— 2„ памяти. Например, если в данный момент

50 времени сигнал выдается на выход U! распределителя 8, то через ключ 1>, данное значение входного сигнала запоминается в блоке 2; памяти и хранится до появления следующего импульса на том же выходе U распределителя 8. Так как период появления сигналов (импульсов) на каждом выходе U; распределителя 8 равен длительности им!пульсной реакции моделируемого объекта, то, следовательно, в каждом бло60 ке памяти хранится запомненное значение входного сигнала в течение периода появления импульсов на выходе распределителя.

Сигналы с выходов блоков 2! — 2„поступают на cOOTBpTcTiA !Îù!4à коммчтиРчемые

Зо входы a;(i=1,2, ..., n) коммутатора 4. В связи с тем, что коммутацчя входов

a;(i=1,2,..., п) с выходами b;(i=

=1,2,..., n) в коммутаторе осуществляется в соответствии с сигналами на выходах

U; (i=1,2, ..., и) распределителя 8, то, следовательно, на выходах b; (i=1,2,..., n) коммутатора выдаются значения входных сигналов, сдвинутых относительно данного момента времени 1,на величину I. Лт (i=0,1,2,..., n1). На выход b, поступает значение входного сигнала в данный момент времени 1, на выход 6 — значение входного сигнала в момент времени t Лт, на выход bq — значение входного сигнала в момент, времени t — 2 Лт, на выход b, значение входного сигнала в момент времени t — (и — 1) . Лт.

В блоке 5 суммирования происходит операция суммирования произведений сигналов, поступивших с выходов b; (t =

=1,2,..., и) коммутатора 4, с соответствующими значениями импульсной реакции моделируемого объекта. Из сказанного следует, что на выходах коммутатора в соответствии с уравнением (1) выдаются зна. чения входного сигнала х,„(t Лт),а на выход блока 5 — значения выходного сигнахвых () °

Таким образом, устройство для модулирования линейных систем и объектов является простым по конструкции и легким в эксплуатации. Устройство имеет широкий

25 динамический диапазон, может работать в диапазоне от пнфранизких частот до видеочастот, обладает высокой точностью воспроизведсния динамических свойств моделируемых систем и объектов.

Формула изобретения

Устройство для моделирования линейных систем, содержащее распределитель импульсов, выходы которого подключены к управляющим входам ключей, выходы ко торых подсоединены к входам блоков памяти, коммутируемые входы ключей подключены к входным клеммам устройства, и блок суммирования, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения точности устройства, в него введен коммутатор, управляющие входы которого подключены к выходам, распределителя импульсов, выходы блоков памяти подсоединены к входам коммутатора, выходы которого подключены к соответствующим входам блока суммирования, выход которого является выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Всесоюзное совещание по техническим средствам аналоговой и аналого-цифровой вычислительной техники, Кишинев, «Штница», 1975, с. 36 — 38, рис. 4.

2. Авторское свидетельство СССР № 384108, кл. G 06 G 7/48, 1971 (прототип).

682909

Составитель И. Дубинина

Техред A. Камышникова

Редактор И. Грузова

Корректор С. Файн

Тип. Харьк. фил, пред. «Патент» аказ 766/965 Изд. Кв 482 Тираж 780 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5