Электрический нелинейный преобразователь Советский патент 1955 года по МПК G06G7/26 

Предметом изобретения является электрический нелинейный преобразователь функции от двух переменных, заданных в виде электрических напряжений. Такие преобразователи, построенные на диодах, в анодные цепи которых включено параллельно несколько потенциометров, обеспечивающих одновременное получение нескольких функций одного переменного, известны.

В предлагаемом преобразователе осуществляется кусочно-линейная апроксимация функции двух переменных при изменении второго независимого переменного, что повышает точность воспроизведения нелинейной зависимости.

Отличительная особенность описываемого преобразователя состоит в том, что на его выходе включен линейный интерполятор, состоящий из суммирующих усилителей и множительного звена. Суммирующие усилители служат для образования разности значений двух функций одного независимого переменного от значения второго независимого переменного и разности между текущим значе1Й1ем второго независимого переменного и его значением на границе предыдущего интервала разбиения. Множительное звено перемножает напряжения, пропорциональные значениям двух этих разностей.

Для подключения ко входу интерполятора соответствующих напряжений, пропорциональных значениям двух функций одного независимого переменного в зависимости от значения второго независимого переменного, преобразователь снабжен коммутирующим устройством.

На фиг. 1 изображена электрическая схема нелинейного преобразователя от двух переменных; на фиг. 2 - одна из однотипных ячеек общей схемы; на фиг. 3 - диаграмма, поясняющая метод линейной анроксимации, примененный в предлагаемом нелинейном преобразоватете.

Основная часть прибора состоит из десяти двойных диодов Л,, Л..., Лю, в анодные цепи которых включено сто потенциометров .s-:. //,,,(,. С помощью движков этих потенциометров н осуществляется набор значений функций для области изменений независимых переменных -ti и

Анод двойного диода (фиг. 2) подключен к делителю DI напряжения, на который подаются напряжения Xi и . Сопротивления делителя рассчитываются таким образом, чтобы на аноде лампы возникало положительное напряжение при определенном значении напряжения Xi.

В этом случае через диод Jli и приключенные к нему потенциометры lii-j протекает ток, и на движках потенциометров возникает напряжение, величина которого зависит от положения движка. Это напряжение поступает на суммирующее звено. Напряжения на диодах равны концевым напряжениям интервалов разбиения Xi и выбраны равными 0; 10; 20; ... 100 б соответственно для 1-й, 2-й, 3-й,... 10-й ячеек.

Если напряжения с первых потенциометров/7l-n fi-2-

подавать на суммирующее звено, то можно с помощью такого устройства апроксимировать десятью отрезками прямой любую функцию с возрастающей крутизной.

Для установления на приборе любых функций как с возрастающей, так и с убывающей крутизной вторая половина двойных диодов в каждой ячейке включается таким образом, чтобы с потенциометров, включенных в их цепь, можно было снимать и отрицательные напряжения.

С помощью потенциометров/71..-2-- 1о 2таким же способом можно набрать вторую «елииейную функцию, с помощью потенциометров ... - третью и т. д.; всего таким образом можно получить десять любых нелинейных функций переменного Xi.

Подача на выход прибора одной из функций, установленных на потенциометрах, в зависимости от значения второго независимого переменного Хч, осуществляется с помощью контактов реле Р - Р, Р/ - Р , и Р -Pjp. Реле включаются последовательно с диодами Лц, /7i2, ..., JJzo. Через диоды протекает ток, когда напряжение Х превыщает определенные значения, равные для диода ЛII десяти вольтам, для диода Л12 двадцати вольтам и т. д.

При протекании через диоды Лц, ... ,//20 тока срабатывает одно из реле PI-PIO. Если, например, напряжение Xz больще ноля, но меньше /Ов, то срабатывают реле Р/, , которые подключают к суммирующим звеньям Sj и 2 нервые две

функции/i(Xi) И/2(.1).

Суммирующие звенья соединены между собой так, что на выходе суммирующего звена 2 образуется разность fi(xi) - f2(xi). Получение такой разности необходимо для линейной апроксимации функции двух переменных Xi и Х2 при изменении второго входного напряжения.

Метод линейной анроксимации, примененный в предлагаемом нелинейном преобразователе, поясняется фиг. 3, где X., и , - значения второго входного нанряжения Xz, соответствующие границам интервалов его деления (в рассматриваемом случае X,, - О, Х 10 в) и fi (xi) и f2(xi) - значения функций для точек диаграммы, соответствующих напряжениям X, и Х .

Допустим, что Тогда при линейной апроксимации для Xz значение функции f будет равным /1 (X,) + DE.

Из подобия Л ABC и Л ADE следует, что

ВС-АЕ

АС

где:

BC h(xi)-fi{x,)АЕ - разности между значением

входного напряжения и предыдущим фиксированным значением выходного нанряжения Xs;

АС - постоянная величина, равная интервалу разбиения XzПосле подстановки значений соответствующих величин выражение (1) примет вид:

/.(x,)-/i(i)() (2)

о где С - величина АС.

Напряжение, соответствующее величине DE, получается с помощью четырех суммирующих звеньев Sj, 2, 3, И электронного множительного звена МЗ.

На вход множительного звена подаются два напряжения: одн, равное разности /2(:1) --fi(A:i), другое, равное разности (Х, - Xi).

Полученное таким образом напряжение, равное DE, складывается с

помощью суммирующего звена Ss со значением функции /1(:1). С выхода этого звена может сниматься любая нелинейнаяфункция двух переменных с кусочно-линейной апроксимацией как по первой, так и по второй переменной.

Настройка прибора ведется по вольтметру V.

Когда преобразователь применяется для моделирования быстроменяющихся процессов, бывают существенные погрешности вследствие наличия времени срабатывания реле. Поэтому в схеме применены быстродействующие поляризованные реле с малым Бременем срабатывания.

Так как каждое из быстродействующих реле имеет одну пару контактов, то в цепь каждого диода включено последовательно три реле.

Если для моделируемых процессов время срабатывания обычных реле несущественно, то вместо трех последовательно включенных быстродействующих реле возможно применение одного с тремя парами контактов.

Предмет изобретения

1. Электрический нелинейный преобразователь функции двух независимых переменных, заданных в виде напряжений, с применением системы диодных ячеек, в анодные цепи которых включены параллельно несколько потенциометров для одновременного получения нескольких независимых между собою функций одного из переменных, отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения нелинейной зависимости путем кусочнолинейной апроксимации функции двух переменных при изменении второго независимого переменного, на выходе преобразователя включен линейный интерполятор, содержащий, во-первых, суммирующие усилители для образования разности значений двух функций одного независимого переменного от значения второго независимого переменного и разности между текущим значением второго независимого переменного и его значением на границе предыдущего интервала разбиения, и, вовторых, множительное звено, перемножающее напряжения, пропорциональные значениям двух упомянутых разностей.

2. Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что в нем применено коммутирующее устройство, подключающее к входу интерполятора потенциометры, которыми задаются напряжения, пропорциональные значениям двух функций одного независимого переменного в зависимости от значения второго независимого переменного.