Устройство для моделирования линейных динамических систем

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (щ742974

К АВТОРСКОМХ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 170478 (21) 2606195/18-24 с присоединением заявки Hо (23) Приоритет

Опубликовано 2506,80.Бюллетень 14- 23

Дата опубликования описания 2506.80

G 06 G 7/48

Государственным комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 333 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Л, И. Гутенмахер и Ю, А. Тимошенко

Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНЫХ

ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕ 1

Изобретение относится к аналого-, ВоА вычисли f ельной технике и может быть использовано в качестве специализированного аналогового процессора гибридной вычислительной системы для моделирования разнообразных динамических систем и объектов, а также в системах автоматической обработки результатов наблюдений, работающих в реальном масштабе времени, Известны устройства, предназначенные для моделирования линейных систем и объектов по их динамическим характеристикам, которые могут быть получены экспериментальным или расчетным путем (1), Известное устройство представляет собой динамический линейный преобразователь, содержащий решающие блоки на операционных усилителях, с помощью которых моделируется известная динамическая или передаточная функция системы, и который по заданному входному воздействию позволяет определить выходной сигнал си стемы, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является моделирующее устройство, содержа2 шее генератор импульсов, блок памяти, блок резисторов, моделирующих весовую функцию, и блок сумматоров, который по заданной динамической ха5 рактеристике линейного стационарного объекта и входному сигналу Z(t) позволяет находить выходной сигнал

U(t), который в общем случае может быть представлен в виде:

30 с

Хх(- РЯ =0(т), *где К(t g — импульсная переходная функция, короче, импульсная функция объекта f2).

Однако на практике весьма часто приходится решать задачу в обратной постановке, когда для объекта известна функция K(t) и известен выходной сигнал U(t), а требуется определить соответствующее входное воздействие

Z(t.), Такая задача является существенно более сложной,и не может быть решена с помощью известного устройства.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Для достижения цели в устройство для моделирования линейных динамических систем, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с

742974 ности импульсной функции К(1) и выходного сигнала U(t) Резисторная сетка 7 моделирует заданную импульсную функцию К (5) дополнительная резисторная сетка 8 реализована аналогично основной, с тем.отличием, что вь(ходы основной реэисторной сетки служат входами дополнительной и наоборот. Число ячеек н каждом блоке устройства определяется заданным уравнением диСкретизации временной; переменной t, t =1д С, i=1,2,...n .

60 переключающим входом распределителя ийпульсов, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами блока. памяти, выходы кото-. рого соединены соотнетственно с перной группой .входов блока сумматоров, вторая груПпа входов которого подклю чены соответственно к горизонтальнЫм шинам реэисторной сетки, и коммутатор, дополнительно введены управляющий регистр, функциональный преобразователь, дополнительная резисторная сетка, блок интеграторов и блок сравнения, причем выходы распределителя импульсов через управляющий регистр соединены соответственно с управляющими входами коммутатора, ин- l5 формационные входы которого соединены соответственно с вертикальными шинами дополнительной резисторной сетки, а ныходы коммутатора соединены соответстненно со входами g() блока интегратора, выходы которого подключены соответственно к вертикальным шинам резисторной сетки, соответственно соединенным с первой группой нхсщон блока сравнения, «о второй гру>ппе входов которого подключены соответственно горизонтальные шины дополнительной резисторной сетки, соединенные соответственно с выходами блока сумматоров, причем первый и второй информационные входы блока сравнения являются входами устройства, а выход блока сравнения . соединен с первым управляющим входом генератора импульсов, второй управляющий вход которого является запуска- З5 ющим входом устройства, и выход генератора импуль -ов соединен со входом функционального преобразователя, выход которого связан с объединенными информационными входами блока памяти. 4()

Изобретение поясняется чертежом, Устройстно содержит генератор импульсов 1, функциональный преобразователь 2, распределитель импульсов

3, управляющий регистр 4, блок памяти 5, блок сумматора 6, резисторная сетка 7, дополнительная резисторная сетка 8, коммутатор 9, блок интеграторов 10, блок сравнения 11, первый и второй входы устройства 12 и 13, Связи блоков в устройстве осуществляются системами шин-магистралями, Входы устройства 12 и 13 служат для задания известных уровней погрешГ>ез ограничения общности- полагаем К()) 0 на всем интервале изменения независимой переменной

Устройство работает следующим образ ом.

В исходном состоянии ячейки распределителя 3, регистра 4, блока памяти 5 хранят нулевую информацию, конденсаторы в цепях обратной связи интеграторов 10 заряжены до напряжений, уровни которых определяются некоторым начальным приближением к искомому решению Z(t) (в частности, это может быть нулевой вектор), Ключи коммутатора 9 разомкнуты и связь между дополнительной резисторной сеткой 8 и блоком интеграторов

10 отсутствует, Работа устройства начинается приходом сигнала Пуск, по которому генератор 1 вырабатывает импульс,по.ступающий на вход распределителя 3 и вход функционального преобразователя 2, При этом на выходе первого канала распределителя 3 появляется 1, которая устанавливает в состояние 1 первый разряд регистра 4„ Импульс с выхода распределителя 3 поступает также на управляющий вход перной ячейки памяти блока 5, обеспечиная тем самым запоминание значения сигнала U(tq) вырабатываемого функциональным преобразователем

2, C выхода первой ячейки памяти значение U(t. ) поступает на вход первого сумматора блока б, Одновременно с этим 1 на выходе первого разряда регистра 4 замыкает первый ключ коммутатора 9, что принодит к началу переходного процесса н устройстве, цель которого найти такое приближенное значение Z (t„), которое позволяло бы восcTBHoBHTb известное значение U(t ) с заранее заданной погрешностью, Назначение блока сравнения 11 н переходном процессе — согласонать точность образуемого на выходах интеграторов 10 решения Z(6>) с уровнем погрешности исходной информации .

Для этого на входы блока сравнения помимо уровней погрешностей поступают значения решений Е(8) и сигналы рассогласования, образуемче на выходах сумматоров блока 6, Когда требуемый .уровень точности получаемого решения окаэынается достигнутым, блок сравнения 11 формирует сигнал окончания интегрирования на данном такте, C выхода блока

11 на первый управляющий вход генератора 1 поступает импульс, который по своему действию аналогичен сигналу Пуск, Генератор 1 вырабатывает очередной импульс, поступающий на входы функционального преобразователя 2 и переключающий вход распределителя 3, При этом гоявляется импульс на втором канале распределите742974 ля 3, что приводит к установке в ,состояние 1 второго разряда регистра 4, и разрешает запись текуще го значения сигнала U (tg) функционального преобразователя 2 во вторую ячейку блока памяти 5. Одновременно с этим 1 на выходе второго разряда регистра 4 замыкает второй ключ коммутатора 9, что приводит к началу нового цикла интегрирования. При этом начальными условиями для первого интегратора блока 10 служит значение искомой переменной

2(;,), полученное в конце предыдущего цикла, Процесс решения заканчивается после завершения и циклов работы устройства. При этом на выходах интеграторов блока 10 фиксируются значения вектора Z(t), согласованные с заданным уровнем погрешности исходной информации .

Далее, при необходимости процесс решения можно организовать с заданной частотой периодизации.

Таким образом,. выполнение устройства в соответствии с изобретением позволяет расширить функциональные возможности известных устройств и может быть использовано в автоматических системах обработки экспериментальной информации, работающих в реальном масштабе времени, Формула изобретения

Устройство для моделирования линейных динамических систем, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с переключающим входом распределителя импульсов, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами блока памяти, выходы которого соединены соответственно с первой группой входов блока сумматоров, вторая группа которого подключена соответственно к гориэон тальным шинам резисторной сетки, и коммутатор, отличающе ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет реше.ния обратной задачи, в него дополнительно введены управляющий регистр, функциональный преобразователь, дополнительная резисторная сетка, блок интеграторов и блок сравнения, причем выходы распределителя импульсов через управляющий регистр соединены соответственно с управляющими входами коммутатора, информационные входы которого соедийены соответственно с вертикальными шинами дополнительной реэисторной сетки, а выходы KQM15 мутатора соединены соответственно со входами блока интегратора, выходы которого подключены соответственно к вертикальным шинам резисторной сетки, соответственно соединенным с первой

Щ группой входов блока сравнения, ко второй группе входов которого подключены соответственно горизонтальные шины дополнительной резисторной сетки, соединенные соответственно с выходами блока сумматоров, причем первый и второй информационные входы блока сравнения являются входами устройства, а выход блока сравнения соединен с первым управляющим входом генератора импульсов, второй управляющий вход которого является запускающим входом устройства, а выход генератора, импульсов соединен со входом функционального преобразователя, выход которого связан с объединенными информационными входами блока памяти.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Кириллов В В Моисеев В С

10 Аналоговое моделирование динамических систем,. Л,, Машиностроение, 1977, с,117-129, 2. Авторское свидетельство СССР

9 384108 кл, G 06 G 7/48, 1971 г, (прототип)..

742974

Составитель И.Лебедев

Редактор И.Бахметьева Техред N. Табакович

Корр е к т ор Г, Р е(с! е. ни к

Подписное

Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул,Проектная, 4

Заказ 7927/2 Тираж 751

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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