Устройство для воспроизведения функций Советский патент 1983 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного регулирования параметров различных технологических процессов, в частности, для оперативного формирования и воспрои.зведения графиков ведения процессов в модеЛирукмцих обучающих комплексах при подготовке операторов систем управления.

Известен генератор функций, содержащий двухпозиционный переключатель,, интегратор, компенсирующий транзистор, масштабные резисторы, задающие потенциометры, триггеры управления и инвертор. Устройство позволяет генерировать функции, представленные, в виде последовательности линейных отрезков с различными углами наклона l.

Недостатком данного генератора является отсутствие возможности оперативного изменения параметров генерируемой функции, что обусловлено большим числом настроечных элементов

Наиболее близким к предлагаемому является генератор функций, содержащий последовательно соединенные ис- . точник регулируемого напряжения, интегратор и функциональный преобразователь С 2.

Недостатком известного генератора является высокая трудоемкость его настройки, в частности, он не может использоваться там, где требуется оперативное изменение генерируемой функции, например, в обучающих устройствах.

10

Цель изобретения - упрощение перестройки и расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для воспроизведения

15 функций, содержащее источник регулируемого напряжения, последовательно соединенные интегратор и функциональный преобразователь, выход которого является выходом устройства, введены

20 блоки вычитания, деления, умножения и блоки задания нача.пьного значения аргумента функции, конечного значения аргумента функции и длительности формирования функции, причем вы25 ход блока умножения соединен с информационным входом интегратора, вход начальных условий которого подключен к выходу блока задания начального значения аргумента функции, пер30

вый и второй информлпигчииые входы которого соединены соответственно с выходом блока задания конечного значения аргумента функции и выходом блока задания начального значения аргумента фун-кции. .На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 - диаграммы, поясняю1аие его работу. Устройство для воспроизведения функций содержит источник 1 регулируемого напряжения, блок 2 умножения, интегратор 3, функциональный преобразователь 4 (в частности, это может быть диодно-резисторный блок нелинейностей)-, блоки 5-7 задания начального значения аргумента функции, конечного значения аргумента функции и длительности формирования функции, блок 8 вычитания, блок 9 деления. Устройство обеспечивает оператив ное задание монотонных графиков ведения технологических процессов циклического типа. Как известно, в ходе таких процессов в рамках отдельного технологического цикла ставится зад ча доведения величины какого-либо параметра (или нескольких параметро от начального значения до з.аданного конечного, причем за определенное время. Переход из начального состоя ния в конечное осуществляется по определенному графику, который пред варительно формируется с учетом отмеченных выше факторов, а также ряда технологических и других ограничений. В каждом цикле указанный гра фик в зависимости от конкретных условий имеет свой индивидуальный характер. Однако, совокупность этих графиков по множеству циклов в большинстве случаев под- чиняется той или иной закономерност которая определяется физико-химичес кими особенностями протекания проце са. На этом реализован принцип дейс вия этого устройства, основанный на использовании графиков, отражающих общие закономерности протекания процесса с последующей оперативной конкретизацией их (в рамках установ ленной закономерности) применительн к начальным условиям и заданию.Для этого на функциональном преобразова теле 4 предварительно набирается базовая кривая и(п) (п)(фиг.2 график о), отображающая в масштабе напряжений и обшие закономерности изменения параметра П во времени и соответствующая наиболее иМтенсив ному- режиму ведения процесса (т.е. минимальной длительности технологического цикла). Затем производится градуировка блоков задания 5,6 и 7, предназначенных для ввода в устройство информации соответственно о начальном Пц, конечном П c. значениях аргумента функции и заданной длительности формирования функции, на основе которой осуществляется оперативное изменение обобщенного графика (предельной базовой кривой), набранного в преобразователе 4, применительно к конкретным особенностям очереднохо технологического цикла. Причем, градуировка блоков задания начального 5 и конечного 6 значений аргумента функций производится в соответствии с функцией и(Т) (и), обратной по отношению к предельной базовой кривой, так, что входами блоков задания являются значения параметров, а выходаминапряжения, пропорциональные времени, соответствующему этим значениям параметра по предельной базовой кривой. Пример градуировки блоков 5 и б для кривой, набранной в рассматриваемом случае в преобразователе 4, приведен на фиг. 3. Устройство работает следующим образом. На блоках 5,6 и 7 выставляются соответственно начальное Пц, конечное П| значения параметра и заданная длительность/Clj, технологического цикла. С блока 5- сигнал U(rh(Фиг. З;, пропорциональный времени Т цсоответствующему установленному начальному значению параметра Пц по базовой кривой, подается на.вход начальных УСЛОВИЙ- интегратора 3, с выхода которого он проходит на вход функционального преобразователя 4. В соответствии с набранной на нем кривой (фиг.2 на выходе его устанавливается напряжение U(Пl), пропорциональное начальному значению параметре.. Одновременно сигнал U(TH) с блока 5 поступает на вход блока вычитания 8, на другой вход которого с блока б подается сигнал U{f,( (фиг.З), пропорциональный времени достижения конечного значения параметра по предельной базовой кривой. В результате, на выходе блока вычитания 8 получается напряжение иСТц) и{Сн ) - U Сц.), пропорциональное длительности технологического цикла при заданных условиях по предельной базовой кривой. Это Напряжение подается в качестве делимого на вход блока 9 деления,на другой вход которого в качестве делителя с блока задания 7 поступает напряжение U(Х , пропорциональное заданному значению длительности технологического цикла. Выходной сигнал блока деления 9 U k (где k 1 ) поступает на вход блока 2 умножения, на другой вход которого приходит сигнал Upgc источника 1 регулируемого напряжение для развертки предельной базовой кривой. В результате операции перемножения сигнал разверни Up.на выходе блока уменьшается во столько раз, во скол ко заданная длительность технологического цикла превысит длительность его при тех же начальном и конечно значениях параметра в случае движения по предельной базовой кривой, т.е. Up KUpg , где k 1. За счет этого при запуске устройства развер ка набранного на функциональном пре образователе 4 графика изменения па раметра от начального до заданного конечного его значения (фиг. 2, кри вая 6V осуществляется за время, ра ное заданию на длительность техноло гического цикла. Для визульного конт роля графика к выходу функционального преобразователя 4 может быть под ключен самопишущий прибор. Таким образом, устройство после разовой его настройки с учетом наиболее общих закономерностей изменения какого либо параметра, характери: ющего определенный циклический процесс, позв ляет в дальнейшем оперативно (путем ввода с зсщатчиков начального, ко-нечного значения параметра и длитель ности цикла) формировать график изменения этого параметра с учетом уже конкретных особенностей очередного технологического цикла. Технико-экономический эффект заключается в существенном уменьшении трудоемкости настройки по сравнению с известным устройством и обес печении за счет этого возможности оперативного формирования графиков, что позволяет расширить область применения устройства и использовать его в качестве программного задающего устройства для задания внешних воздействий и переменных параметров при исследовании и оптимизации технологических процессов на модели, а также для формирования графиков заданий на изменение выходных параметров в обучающих системах на основе тренажеров и непосредственно в действующих системах управления. т.е. в тех случаях, когда требуется многократное повторение какоголибо циклического процесса при изменяющихся условиях. Формула изобретения Устройство для воспроизведения функций, содержащее источник регулируемого напряжения, последовательно соединенные интегратор и функциональный преобразователь, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью упрощения перестройки и расширения области применения, в него введены блоки вычитания, деления, умножения и блоки задания начального значения аргумента функции, конечного значения аргумента функции и длительности формирования функции,причем выход блока умножения соединен с информационным входом интегратора, вход начальных условий.которого подключен к выходу блока задания начального значения аргумента функции, первый и второй информационные входы блока умножения соединены соответственно с источником регулируемого напряжения и выходом блока деления, вход делителя которого соединен с блоком задания длительности формирования функций, а вход делимого - с выходом блока вычитания, первый л второй входы которого соединены соответственно с выходом блока задания конечного значения аргумента функции и выходом блока задания начального значения аргумента функции. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 570069, кл. G 06 G 7/26. 1975. 2.Кириллов В.В., Моисеев B.C. Аналоговое моделирование динамических систем. Л., Машиностроение, 1977, с.80, рис. 3.9 (прототип).