Генератор колебаний заданной формы Советский патент 1983 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики и телемеханики, в частности, в качестве генератора канальных си1- налов в многоканальных системах связи, телеуправления и при решении кра евых задач математической физики для моделирования бегущих волн. Известно устройство 13 для моделирования процесса распространения электромагнитных колебаний, схема которого синтезирована по дифференциальному уравнению вида ,(t)-«-Z(t+1))-n(nH))0, гдеР„(±)- полином п-го порядка Z 2 . И) ,.-% -„ Однако данное устройство позволяеТ воспроизвести (получить) колебание, описываемое полиномом вида (1) только одного, определяемого заданными начальными условиями порядка, и не обес печивает возможности одновременного воспроизведения колебаний, описываемых полиномами различных порядков. Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор колебаний заданной формы,содер , «ащий задающий генератор, интегратор умножители и сумматоры, при этом выход интегратора подключен к входам типовых звеньев, выполненных в виде последовательно соединенных умножите ля и сумматора, а выход задающего ге нератора подключен к входу сумматора первого звена и входу интегратора, выход которого соединен с входом умножители первого звена, выход сумматора каждого п-го звена подключен к входу умножителя (п+1)-го звена и входу сумматора (п+2)-го звена С2. Недостатком данного генератора является ограниченность класса форми руемых колебаний, так как он позволя ет получать только колебания, по своей форме соответствующие функциям Чебышева первого рода. Целью изобретения является расшир ние класса формируемых колебаний за счет воспроизведения колебаний, описываемых полиномами вида (1) различных порядков. Поставленная цель достигается тем что в генератор колебаний заданной формы, содержащий задающий генератор интегратор и группу звеньев, состоящих из последовательно соединенных умножителя и сумматора, выход задающего генератора соединен с входом интегратора, выход интегратора подключен к первым входам умножителей звеньев, другой вход сумматора первого звена соединен с выходом задающего генератора, выход сумматора k-ro звена (k 1, п - 1) является (k -ь1)-м выходом генератора, соединен с другим входом умножителя (k+l)-ro звена и с другим входом сумматора (k +2)-го звена, введен дополнительный интегратор, вход которого соединен с выходом задающего генератора, выход дополнительного интегратора является вторым выходомгенератора и соединен с другим входом умножителя первого звена и другим входом сумматора второго звена. Переход от генерирования колебаний, описываемых полиномами вида (1) различных порядков, к генерированию колебаний, соответствующих функциям Чебышева первого рода, осуществляется с помощью изменения начальных условий в дополнительном интеграторе с 1 на О и перевода сумматоров из суммирования в режим вычитания (в основном интеграторе нулевые начальные условия не изменяют). В основу построения схемы генератора положено рекуррентное соотношение, связывающее полиномы вида 1 различных порядков Pn(t)(2n 1}tPJtHP(t), где Р - соответственно полиномы (п+1)-го, п-го,(п-1)-го порядков. Первые пять полиномов соответствуют уровням Po(t) 1; P(t) t+1; P2(t) 3t2+ 3t + 1; PjCt) 15t2+ 6t+ 1; PM - 105t + + 10t+ . Ha чертеже изображена структур- ная схема генератора. Генератор колебаний заданной формы содержит задающий генератор 1, соединенный с интегратором 2, выход которого подключен к первым входам звеньев, состоящих из последовательно включенных умножителя 3 и сумматора , второй вход которого в первом звене подключен к выходу задающего генератора 1, дополнительный интегратор 5, вход которого соединен с выходом задающего генератора 1, а выход - с вторым входов умножителя 3 первого эвена и вторым входом сумматора k второго эвена. Устройство работает следую11.им обраэом., Для формирования колебаний, описываемых полиномами вида (1), в интеграторы 2 и 3 вводятся начальные условия О и 1, соответственно, и устанавливаются сумматоры в режи суммирования. При включении питания на выходе задающего генератора 1 формируется колебание прямоугольной формы, соответствующее полиному нулевого порядка Po(t) с длительностью, равной интервалу интегрирования, выбираемому исходя из максимальной частоты измер .емого телеметрическим каналом параметра. Квантованное по времени постоянно напряжение, описываемое полиномом кулевого порядка Po(t), поступает на интеграторы 2 и 5 с выходов кото рых снимаются колебания, описываемые функциями времени t и полиномом первого порядка P(t) t+1 соответственно. В свою очередь колебание, описыва емое временной функцией, поступает н первые входы умножителей совокупност типовых звеньев (умножитель - сумматор . На второй вход умножителя 3 пе вого звена подается колебание с выхо да дополнительного интегратора 5, описываемое полиномом первого порядка eP(t) t+ Г. На второе и последу ющие звенья подаются колебания с вых дов сумматора первого и последующих звеньев, описываемые полиномами второго и более высоких порядков, со ответственно. При этом на второй вход умножителя 3 п-го звена подается колебание с выхода сумматора (п-1).-го звена, описываемое полиномом п-го порядка ).С выходов умножителей звеньев колебания поступают на первые входы су маторов , на вторые входы которых в первом и во втором звеньях подаются колебания с выхода задающего генератора 1 и дополните;льного интегратора 5 соответственно, описываемые по-. линомами нулевого и первого порядков, в третьем и последующем звеньях - с выхода сумматора k первого и последующих звеньев, описываемые полиномами второго и более высоких по18i4 рядков. При этом, на второй вход cyiv матора п-га звена подается колебание с выхода сумматора (п-2)то описываемое полиномом (n-l)-ro, порядка (t). Сумматоры в-данном случае работают в режиме суммирования. Для формирования колебаний, описываемых функциями Чебышева первого рода вида T(t) 1; T,(t) t; T2(t). 2t2 -1; Тз(0 « И5-31-, 8t - , в дополнительный интегратор 5 вводят нулевые начальные условия и устанавливают сумма оры Ц в режим вычитания. При этом на р ыходах задающего генератора 1, интегратора 5 и сумматоров Ц типовых звеньев V умножитель - сумматор), начиная с первого и последующих звеньев, получаются колебания, описываемые функциями Чебышева соответствующих порядков. Число различных функций для описания формируемых генератором колебаний определяется числом каналов в используемой многоканальной системе и точностью численного моделирования, а также особенностями моделирования процесса распространения бегущих волн. Использование изобретения в многоканальных системах связи и телеуправления позволяет построить генераторное оборудование экономичным, в частности, по сравнению с известным устройством для пятиканальной системы, обеспечивается пятикратный выигрыш по числу блоков, а для десятиканальной - в четыре с половиной раза. При этом в устройстве используется меньше различных блоков, так как для формирования колебаний, описываемых полиномами второго и более высоких порядков, используются типовые звенья ( умножитель - сумматор ), в то время как в базовом объекте данная задача решается применением интеграторов, сумматоров, умножителей и инверторов. Этим достигается взаимозаменяемость и более высокая нидежность. Предлагаемое устройство по сравнению с известным является более униоерсальным, так как формирует, нарят ду с колебаниями, описываемыми функциями Чебышева, колебания, описываемые полиномами (1), свою очередь, позволяет расширить класс решаемых задач, а именно,обеспечивает моделирование процесса распространения электромагнитных колебаний в направляющих системах.

51013981«

Использование предлагаемого ге- системы за счет формирования конератора по сравнению с извест- лебаний с большим знамением энерным обеспечивает выигрыш в поме- гии и увеличения интервала усредхоустойчивости для многоканальной нения.

ГЕНЕРАТОР КОЛЕБАНИЙ ЗАДАННОЙ ФОРМЫ, содержащий задающий генератор, интегратор и группу звеньев, состоящих из последовательно соединенных умножителя и сумматора, выход задающего генератора соединен с входом интегратора и является первым выходом генератора, выход интегратора подключен к первым входам умножителей звеньев, другой вход сумматора первого звена соединенС выходом, задающего генератора, выход сумматора k-ro звена (k 1, п-1) является (k+l)-M выходом генератора, соедине с другим входом умножителя (k+l)-ro звена и с другим входом сумматора (k+2)-ro звена, отличающийс я тем, что, с целью расширения класса формируемых колебаний, он содержит дополнительный интегратор, вход которого соединен с выходом задающего генератора, выход дополнительного интегратора является вторым i выходом генератора и соединен с другим входом умножителя первого звена 1(Л и другим входом сумматора второго звена. P.(,t)J оо со 00 Р„,.,М}