Устройство для моделирования петли гистерезиса Советский патент 1986 года по МПК G06G7/25 

Изобретение относится к устройствам моделирования нелинейных функций и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Цель изобретения - повышение , точности моделирования и расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения семейства симметричных циклов гистерезиса. На фиг. 1 изображена функционалъ.ная схема устройства для моделирования петли гистерезиса; на фиг„ 2 верхние и нижние ветви симметричного гистерезиса в форме нечетной составляющей и двух четных составляющих с разными знаками; на .фиг. 3 схема формирования четных составляюш,их при различных значениях коэффициента прямоугольности. Устройство содержит блок 1 формирования, характеристики начальн:ого намагничивания, дифференцирующий элемент 2, ограничитель 3, первый 4 и.второй 5 запоминающие блоки, первы переключатель 6, вьтрямитель 7, второй переключатель 8, сумматор 9, дополнительНый сумматор 10, делитель 1 напряжения вход 12 и вьгход 1 3, Предлагаемое устройство работает .ледующим образом. Сигнал с входа 12 поступает на блок 1 формирования характеристики намагничивания. Выходной сигнал этог блока соответствует искажению сигнал на основной .кривой намагничивания. В качестве нечетной составляющей функции -намагничивания для любого симметричного цикла используется основная воспроизводимая кривая намагничивания. Остальные функциональные блоки осуществляют реализацию четньгх составляющих воспроизводимой функции,характерных для калодого конкретного цикла гистерезиса „Сумматор 9 осуществляет сложение выходного сигна ла основной кривой намагничивания с сигналом четной нелинейности с учетом знака нелинейности. Определение знака .четной составля ющей нелинейности осуществляется диф ференцирующим элементом 2. Вькодной сигнал дифференцирующего эле1м:ента 2 поступает на ограничитель 3, на первом (прямом) выходе которого формируется логическая 1 при положительной производной и логический О при отрицательной производной. На втором (инверсном) выходе формируется обратный сигнал. Первый запоминающий блок 4 запоминает сигнал, поступающий на его вход, в момент смены знака с плюса на минус производной входного сигнала. Второй запоминающий блок 5 запоминает значение сигнала на его входу в момент смены знака производной с минуса на плюс . Фактически в первом запоминающем блоке 4 хранится значение Ym, а во втором запоминающем блоке 5значение - Yrti (Фиг. 2). Первый 4 и второй 5 запоминающие блоки идентичны и работают по спаду логического сигнала из 1 в О, поступающего с выхода ограничителя 3. С помощью вьтрямителя 7 сигнал с выхода блока 1 формирования характеристики начального намагничивания, представляющий собой нечетную функцию Е(х) (фиг. 2 и 3), преобразуется в четную функцию (фнг. 3). Полярность этого сигнала зависит от того, какой из выходов выпрямителя 7 использован. Коммутация входов дополнительного сумматора 10 зависит от знака производной. Рассмотрим подробнее воспроизведение четной функции С(Х) (фиг. 2 и 3) при отрицательной производной, соответствующей логическому О на прямом выходе ограничителя 3. В этом случае логический О поступает на управляющий вход второго переключателя 8 и подключает инверсньм (отрицательньм) выход вьтрямителя 7 к входу дополнительного сумматора 10. Это соответствует отраженцю вниз основной кривой намагничивания (фиг. 3). Одновременно логическая О прямого выхода ограничителя 3 подключает выход первого запоминающего блока 4, в котором хранится Ут (фиг, 2 и 3), к второму входу дополнительного сумматора 10 через первый переключатель 6. Это эквивалентно тому,, что изогнутая вниз основная кривая намагничивания поднимается вверх на величину .Y,Ti (верхняя кривая, обозначенная точками на фиг.. 3),, В результате получается чет ная положительная кривая, соответствующая коэффициенту прямоугольное- ти, равному единице. Изменение коэффициента прямоугольности до нужного значения осущестэляется масштабированием кривой С(Х) с помощью делителя 11 напряжения. Для делителя 11 напряжения с коэффициентом, равным единице, процесс возврата идет по верхней прямой, указанной стрелкой на фиг. 3. Для делителя 11 напряжения .с коэффициента передачи, большим единицы, процесс идет по кривой, указанной там

же нижней стрелкой. При максимальном значении входного сигнала выходной сигнал дополнительного сумматора 10 равен нулю, так как отрицательное вьшрямленное напряжение с выхода выпрямителя 7 совпадает по модулю с положительным напряжением, запомненным в этот же момент в первом запоминающем блоке 4. Когда сигнал с входа 12 уменьшается до нуля (без смены знака производной), на выходе дополнительного сумматора 10 оказывается напряжение Ym, а на выходе делителя

11напряжения - напряжение YX.

При уменьшении сигнала на входе

12до отрицательного максимального значения выходной сигнал дополнительного сумматора 10 вновь становится нулевым, что обеспечивает точную привязку вершин симметричных циклов к основной кривой намагничивания.

Формирование четной функции С(Х) осуществляется при положительном значении производной. В этом случае на выходе ограничителя 3 появляется логическая 1, которая подключает через переключатель 8 прямой выход вьтрямителя 7 к входу дополнительног сумматора 10. Это эквивалентно отражению вверх основной кривой намагничивания. Одновременно логическая 1 через первый переключатель 6 подключает выход второго запоминающего блока 5 к второму входу дополнительного сумматора 10. Из-за того, что хранится значение -Ym, происходит .опускание основной кривой намагничивания, отраженной вверх на эту величину. Полученная таким образом четная кривая - С(Х) масштабируется делителем 11 напряжения до нужной величины, чтобы обеспечить необходимьш .коэффициент прямоугольности.

При - X m и при X m с входа 12 выходной сигнал дополнительного сумматора 10. равен нулю, что обеспечивает

точную привязку вершин к основной кривой намагничивания. При нулевом сигнале на входе 12 на выходе дополнительного сумматора 10 сигнал составляет величину Yr , где kкоэффрщиент передачи делителя 11 напряжения.

Формула изобретения

Устройство для моделирования петли гистерезиса, содержащее блок формирования характеристики начального намагничивания, -выход которого соединен с первым входом основного сумматора, выход которого является выходом устройства., входом которого является вход блока формирования характеристики начального намагничивания, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности моделирования и расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения семейства симметричных циклов гистерезиса, в него введены первый и второй запоминающие блоки, .первый и второй переключатели, дифференцирующий элемент, ограничитель, выпрямитель, соединенные последовательно дополнительный .сумматор и делитель напряжения, причем вход блока формирования характеристики . начального намагничивания соединен с входом дифференцирующего элемента, выход которого подключен к входу ограничителя, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам соответственно первого и второго запоминающих блоков, вьпсоды которьгх соединены с соответствующими информационными входами первого переключателя, выход которого подключен к первому входу дополнительного сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго переключателя, вход выпрямителя соединен с первым входом основного сумматора, первый и второй выходы вьтрямителя подключены к соответствующим информационным входам второго переключателя, выход делителя напряжения соединен с вторым входом основного сумматора, первый выход ограничителя подключен к управляющим входам первого и второго переключателей.

фиг./

Изобретение относится к устройствам для моделирования нелинейных функций и может быть использовано в .аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повьш1ение точности моделирования и расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения семейства симметричных циклов гистерезиса. Устройство для моделирования петли гистерезиса содержит блок формирования характеристики начального намагничивания, выход которого соединен с первым входом ocHOBHoi o сумматора, первый и второй запоминающие блоки, первый и второй переключатели, дифференцирующий злемент, ограничитель, вьшрямитель, соединенные последовательно дополнительный сумматор и делитель напряжения. Работа устройства основана на анализе входного сигнала и выходного сигнала блока формирования характеристики начального намагничивания. Из входного сигнала вьщeляetс (б ся знак его производной. При изменеW нии знака запоминаются максимум и минимум выходного сигнала блока формирования характеристики начального намагничивания „ В сумматора:х производится суммирование запомненных значений и значений,выпрямленного сигнала. Повышенная точность раto боты достигается за счет размещения 05 вершин симметричных циклов на основа со ной кривой намагничивания и моделирования остаточного намагничивания. СП 3 ил.

фие.г

,, cfx) .

cui/e.J