Устройство для определения коэффициентов статистической линеаризации нелинейных динамических систем Советский патент 1986 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании для &пределения характеристик нелинейных динамических систем. Цель изобретения - повьшение точности работы устройства. На чертеже изображена структурная схема устройства. Устройство для определения коэффициентов статистической линеаризации нелинейных динамических систем содержит сумматоры 1.1 и 1.2, ключи 2.1 и 2.2, инверторы 3.1 и 3.2, блоки 4.1-4.3 усреднения, усилители 5.1 и 5.2, квадратор 6, генератор 7 пилообразного напряжения, компаратор 8, генератор 9 тактовых импульсов и блок 10 регистрации. Согласно теории статистической линеаризации любая нелинейная динамическая система может быть линеари зована функцией вида U(t)), где U(t) - аппроксимирующая случай ная функция на выходе мо дели нелинейной динамиче кой системы:. эквивалентный статистический коэффициент усиле ния нелинейной динамичес кой системы по математич кому ожиданию; К - эквивалентный статистиче кий коэффициент усиления нелинейной динамической системы по случайной сос тавляющей. Коэффициенты статистической лине аризации vp и К определяются по фор мулам ) . (1) , где X(t) - случайная функция на вхо де реальной нелинейной динамической системы и ее модели; Y(t) - случайная функция на вых де реальной нелинейной динамической системы; М - математическое ожидание; Y(t),X(t)- централизованные случайные функции. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал Vlt) поступает па первые входы сумматоров 1.1. и 1.2, а случайный сигнал X(t) - на информационный вход ключа 2.1, с выхода которого сигнал U, ( tjl X (t) через блок усреднения 4.3 поступает на . второй вход сумматора 1.1 и через инвертор 3.1 на второй вход сумматора 1.2, где n(t) - коммутационная функция ключа х.1, равная А во время TI замкнутого ключа и (-А) - во время (т -Ti) открытого ключа (здесь T-f - период следования импульсов на выходе компаратора 8, А - постоянная) . В исходном состоянии ключ 2.1 замкнут, а на выходе-компаратора 8 имеем отрицательный перепад (-А). На выходе сумматора 1.2 имеем сигнал (t)-(t)X(t), (3) а на выходе блока усреднения 4.1 сигнал (t), который поступает на информационный вход ключа 2.2. В первый момент, когда ключ 2.2 находится в положении, как показано на чертеже, а усилители 5.1 и 5,2 имеют коэффициент усиления , на выходе сумматора 1.1 имеем сигнал (t),(5) где К1, К2, КЗ, К4 - коэффициенты передачи сумматора 1.1 по каждому входу, а на выходе квадратора 6 и на вьЬсоде блока усреднения 4.2 сигнал . Во второй момент, когда электронный ключ 2.2 находится в положении., противоположном изображенному на чертеже, а усилители 5.1 и 5.2 имеют коэффициент усиления , на выходе сумматора 1.1 имеем сигнал (t)-X(t), (6) а на выходе квадратора 6 и на входе блока 4.2 усреднения имеем сигнал Генератор 9 тактовых импульсов, осуществляя принцип временного разделения сигналов, формирует на входе блока усреднения переменный сигнал, имеющий форму Меандра, амплитуда положительных импульсов которого равна DS, а отрицательных Uy. На выходе блока 4.2 усреднения имеем сигнал 1) , пропорциональный оценке математического ожидания, : поступающего на его вход переменного сигнала, который поступает на первый вход компаратора 8, на второй вход которого поступает пилообразное напряжение с выхода генератора 7 пилообразного напряжения. Компаратор 8 осуществляет сравнение периоди ческого пилообразного напряжения с сигналом, поступающим с выхода блока 4.2 усреднения. При равенстве сигналов компаратор 8 переходит из одного устойчивого состояния в противопо ложное (+А), т.е. на его выходе формируется периодическая последователь ность прямоугольных импульсов, у которых: Т пропорциональна U . Периоди ческая последовательность импульсов с выхода компаратора 8 поступает на управляющий вход ключа 2.1, который под воздействием этих импульсов размыкается на время Т , Время Т, размы кания электронного ключа под воздействием Uj, изменяется до тех пор, пока на выходе блока 4.3 усреднения не бу дет ноль.При этом в установившемся режи ме оценкой параметра У является сигнал выхода блока 4.1 усреднения,а оценкой параметра К - относительная длительность импульсов компаратора 8. В момент равновесия сигнал Uj с выхода блока усреднения 4.1 равен (t)J , т.е. вьтолняется условие (l Сигнал с выхода блока усреднения 4.2 равен (t)§ -f(t)x(tf (t)-f|Mt)M(t)J , т.е. выполняется условие (2). Учитывая, что относительная величина Т, пропорциональна Uj , то оценг кой параметра К является относительная длительность импульсов компара/- тора 8 - -- , изменяемая блоком 104 регистрации, где Tj - период следевания пилообразных импульсов на выхо де генератора пилообразного напряжения Формулаизобретения Устройство для определения коэффициентов статистической линеаризаНИИ нелинейных динамических систем, содержащее первьм и второй усилители, первый и второй блоки усреднения, блок регистрации, вход индикации коэффициента при математическом ожидании которого соединен с выходом первого блока усреднения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы устройства, в него введены квадратор, третий блок усреднения, ключи, сумматоры, инверторы, компаратор, генератор пилообразного напряжения, генератор тактовых импульсов, первые входы первого и второго сумматоров объединены и подключены к входу задания входного воздействия нелинейной системы устройства, второй вход второго сумматора соединен с выходом первого инвертора, вход первого блока усреднения подключен к выходу второго сумматора, выход генератора пилообразного напряжения подключенк первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом второго блока усреднения, вход которого подключен к выходу первого усилителя, управляющий вход которого объединен с управляющим входом второго усилителя и управляющим входом первого ключа и соединен с -выходом генератора тактовых импульсов, вход первого инвертора объединен с вторым входом; первого сумматора и подключен к выходу третьего блока усреднения, вход которого соединен с выходом второго ключа, управляющий вход которого объединен с входом индикации коэффициента при случайной составляющей блока регистрации и подключен к выходу компаратора, информационный вход первого усилителя соединен с выходом квадратора, вход которого подключен К выходу первого сумматора, третий вход которого соединен с выходом второго инвертора, вход которого подключен к выходу первого ключа, информационный вход которого соединен с выходом первого блока усреднения, четвертый вход первого сумматора подключён к выходу второго усилителя, информационный вход которого соединен с выходом второго сумматора, вход задания отклика нелинейной системы устройства подключен к информационному входу второго кл№ ча.

Изобретение относится к областивычислительной техники и может быть использовано при моделировании для определения характеристик нелинейных динамических систем. Цель изобретения - повышение точности работы устройства. Устройство содержит сумматоры и ключи, инверторы, блоки усреднения, усилители, квадратор, генератор пилообразного напряжения, компаратор, генератор тактовых импульсов и блок регистрации. Повыщеиие точности работы устройства достигается за счет вве;:иэния.в устройство квадратора, третьего блока усреднения, двух электронных ключей, компаратора, генератора пилообразного напряжения, двух усилителей с изменяюсошся с знаком коэффициента усиления и геиератора тактовых импульсов. 1 ил. (Л