Устройство для моделирования экстремальных характеристик Советский патент 1983 года по МПК G06G7/48 

щения моделируемой характеристики . ветств.енно входами задания вертикальустройства, а :второй и третий входыного смещения и несимметрии, устройстпервого Сумматора являются соот-аа.

Изобретение относится к вычислительной технике, а конкретнее к тех нике моделирования объектов с экстремальными характеристиками и автоматических систем управления ими. Задача моделирования объекта с экстремальной характеристикой с изменением ее элементов (двумерного смещения, изменения наклона ветвей и введение несимметрии) решается устройством аналогичного назначения Однако это устройство либо не обеспечивает реализацию всего набора изменений элементов моделируемой характеристики , либо не позволяет реализовать эти изменения электрическими напряжениями (приводя в слу чае необходимости к сложным техниче КИМ решениям), либо не имеет возмож ности для изменения каждого элемента в отдельности. Все это снижает функциональные возможности схемы модели объекта, усложняет ее и приводит а конечном итоге к погрешностям в моделировании. Наиболее близким по технической реализации к предлагаемому является устройство для моделирования экстре . мальных характеристик, содержац ее выпрямитель, источник опорного напряжения, сумматор и блок нелинейности. Схема известного устройства позволяет изменять вид характеристики 2. Однако известное устройство не мо жет быть непосредственно подключено к выходам нелинейной моделирующей ус тановки. Управление изменением элементов характеристики может быть осу ществлено только вручную, что снижает функциональные возможности модели. Основной причиной, по которой известные устройства длямоделирования экстремальных характеристик обладают отмеченными недостатками,является стремление получить нелинейную характеристику объекта из нелинейной зависимости , присущей тому или иному физическому элементу (транзистор, диод, магнитный усилитель, варистор и т.д.) или из специально созданной нелинейности на баЗи диодных функциональных преобразователей (. опять «е использование в иной форме нелинейных свойств физических элементов). Целью изобретения является повышение точности. Указанная цель достигается за счет того, что в устройство для моделирования экстремальных характеристик, содержащее источник опорного напряжения, делитель напряжения, сумматор, выход которого является выходом устройства, и выпрямитель, состоящий из операционного усилителя, двух масштабирующих резисторов, двух резисторов обратной связи, двух выпрямительных диодов и инвертора,при этом выход операционного усилителя соединен с катодом первого и анодом второго выпрямительных диодов, соответственно анод и катод которых через соответствующие резисторы обратной связи подключены к инвертирующему входу операционного усилителя, при этом анод первого выпрямительного диода подключен ко входу инвертора, выход которого является первым выходом выпрямителя, а катод второго выпрямительного диода является вторым выходом выпрямителя, введены два усилителя, два усилительных транзистора, второй сумматор и два выпрямительных диода, причем первый вь1ход выпрямителя подключен через первый выпрямительный диод к первому входу.второго сумматора и к первому входу первого усилителя, выход которого соединен со входом второго усилителя, а второй выход выпрямителя подключен к второму входу первого усилителя и через второй выпрямительный диод - к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен через делитель напряжения с выходом источника опорного напряжения, а выход - с базовым выводом второго усилительного транзистора, коллекторный вывод которого подключен к объединенным выводам двух последовательно включенных I резисторов обпатной связи второго усилителя, при этом первый усили тельный транзистор, базовый вывод которого является входом задания изменения крутизны моделируемой характеристики устройства, коллекторным .выводом подключен к объединенным выводам двух последовательно включенных резисторов обратной связи первого усилителя, эмиттерные выводы обоих усилительных транзисторов подключены к шине нулевого потенциала, а выход второго усилителя под ключен к первому входу первого сумматора, первый и второй входы опе рационного усилителя-выпрямителя являются соответственно, информационным входом устройства и входом задания горизонтального смещения моделируемой характеристики устройства, а второй и третий входы первого сумматора являются соответственно входами задания вертикального смещения и несимметрии устройства. На чертеже приведена принципиальная схема устройства для моделирова ния экстремальных характеристик. Устройство включает управляющий вход 1, выход 2, вход 3 горизонтального смещения, вход 4 изменения крутизны ветвей, вход 5 вертикального смещения, вход 6 .введения несимметрии, усилители , источник И опорного напряжения, выпрямительные диоды 15 и 1б, транзисторы 17 и 18, резисторы 19 и 20, делитель 21 напряжения, масштабирующие регистры 22 и 23, резисторы 2k и 25. обратной связи, выпрямительные диоды 26 и 27 выпрямителя, резисторы обратных связей -и первого и второго усилителей 28 и 29. Функциональное назначение использующихся операционных усилителей сле дующее: усилитель 7 - выпрямитель, усилители 8 и 13 инверторы, усилит ли 9 и 10 - пропорциональные усилители, усилители 11 и 12 - сумматоры. Изменение коэффициентов передачи уси лителей 9 и 10 производится транзис114 торами 17 и 18 при изменении напржений на их базовых входах. Устройство предназначено для воспроизведения аналитической зависиости, близкой к выражению / ±1(xto()t1 2X±b, где X - вход устройства; у - выход устройства. Сигнал У представлен напряжением на выходе 2, сигнал х представлен напряжением на входе 1, коэффициент К. задается напряжением на входе 4, величина О) определяется напряжением на входе 3, величина b определяет-ся напряжением на клемме 5, коэффициент Ку определяется коэффициентами передачи усилителя 18 и усилителя 11 (по входу 6), При необходимости значения коэффициентов К и К, а также величин а и b могут быть измеb и К2 монены, причем постоянные а, гут принимать и нулевые значения, Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии (при нулевых напряжениях на управляющих входах устройства) транзисторы 17 и 18 заперты, на выходах усилителей 7-11 и 13 имеются нулевые потенциалы. Данная схема реализует статическую модель, поэтому пояснить принцип ее действия моукно лишь при изменении сигнала на управляющем и других входах. В режиме нормальной работы напряжение на управляющем входе 1, , складываясь с напряжением-на входе 3 горизонтального смещения, выпрямля ется усилителем 7, имеющим два выхода. Напряжение с его первого выхода, пройдя инвертор 8, поступает на первый вход усилителя 9- Напряжение совторого выхода усилителя 7 подается на второй вход усилителя 9. Выпрямленное отрицательное напряжение на выходе усилителя 9 может изменять свою величину при изменении напряжения на входе изменения крутизны ветвей 4. Выпрямленное положи-тельное напряжение, снимаемое с катодов диодов 15 и 16, подается на неинвертирующий вход усилителя.12 и после сложения с опорным напряжением источника поступает на базовый вход транзистора 18. Усилитель 10 за счет наличия на входе напряжения, зависящего от входного напряжения устройства, и за смет изменения сопротивления транзистора 18 обратно пропорционально тому же напряжению на входе устройства, реализует на выходе нелинейную зависимость экстремального характера. Причем изменение напряжения на входе 3 устройства обеспечивает смещение экстремальной характеристики в горизонтальном направлении (по оси напряжения на управляющем входе 1 устройства), а изменение напряжения на входе устройства приводит лишь к изменению крутизны ветвей экст ремальной характеристики.Напряжение с выхода усилителя 10 поступает вместе с напряжением вертикального смещения (вход 5) и напряжением несим- . метрии (вход 6) на вход сумматора 11, выход которого является выходом устройства. Несимметричные характерис1016 тики образуются известным способом, сводящимся к суммированию экстремальной и линейной зависимости, либо не посредственным соединением входов 1 и 6, либо их же связью через инвертор 13. Резисторы 19 и 20, номиналы которых приблизительно на порядок меньше номиналов резисторов входных цепей соответствующих усилителей, служат для ликвидации возможности самовозбуждения этих усилителей. При объединении на входе сумматора 11 двух или более одинаковых устройств имеется возможность получать многомерные экстремальные характеристики.