Устройство для моделирования электрических цепей Советский патент 1987 года по МПК G06G7/62 

Изобретение относится к аналоге- вой вычислительной технике и может быть использовано в гибридных вычислительных комплексах.

Целью изобретения является повышение точности и расширение класса решаемых задач.

На чертеже приведена схема предложенного устройства.

-Устройство содержит блок 1 уравно вепшвающих усилителей, блок 2 синхронизации, треугольные матрицы 3 и 4 ключей, прямоугольные матрицы 5-8 переключателей, группу масштабных переменных резисторов 9, группу инверторов 10, группу сумматоров 11, группу моделей типовых элементов 12 электрической цепи и группу источников 13 постоянного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Первая 5 и вторая 6 (M+N) матрицы переключателей реализуют соответственно первое и второе слагаемо следующего уравнения в матричной форме

П -I- П (-1 ),

де П , П I, -I матрицы инциденций не- инвертируемых и инвертируемых токов моделей типовых элементов 12 соответственно; векторы неинвертируемых и инвертируемых трков моделей типовых элементов 12, являющиеся входящими и выходя-, щими токами соответствующих узлов моделируемой электрической цепи.

Первая 5 и вторая 6 (M+N)матрицы переключателей вместе с группой масштабных переменных резисторов 9,блоком 1 уравновешивающих усилителей и двумя треугольными матрицами 3,4 ключей реализуют уравнение первого закона Кирхгофа в матричной форме П-1 О или-П- I + П (-1) О, которое решается .по методу неявных функций согласно уравнению

П-1

--1-.Ф, Р

где П - матрица инциденций;

fU - коэффициент усиления опера ционного усилителя без обратной связи;

- вектор М потенциалов узлов. Третья 7 и четвертая 8 (M+N) матрицы переключателей реализуют следующие матричные уравнения

fO

Р.

п; .9;

Р, п ..9 ,

где Tj, ,Г| - векторы М потенциалов полюсов моделей типо- . вых элементов 12 моделируемой электрической цепи, началbHbtx и конечных полюсов соответственно;

t - индекс, указывающий на операцию транспортирования матрицы инциденций.

N сумматоров 11 и N инверторов 10 реализуют следующее матричное уравнение

и

О) р н х

где и - вектор N падений напряжения между начальным и конечным полюсами моделей типовых элементов моделируемой

электрической цепи. Модели типовых элементов 12 электрической цепи организованы так,что входными величинами являются падения напряжения между их полюсами, электродвижущая сила элемента, а выходами - неинвертированное и инвертированное значения токов моделируемого элемента. Например, модели активно- индуктивной ветви как типовому j-му элементу электрической цепи соответствует уравнение

ElJ 1 (11.. 4- е - г i ) dt f; J i J

dZ

где r- , f - активное и индуктивное сопротивления ветви, отн.ед.;

и- е - падение напряжения на j-й ветви и ее ЭДС, отн.ед.;

ток и первая производная от тока в j-й ветви, отн,ед.;

3 13 - машинное время, в машинных секундах.

Все коммутационные элементы исследуемой электрической цепи задаются при помощи треугольных матриц 3 и 4 ключей. Дпя этого, в блоке 2 вырабатываются соответствующие управляющие сигналы для этих матриц 3 и 4.

Дпя изменения состава и структуры исследуемой цепи производится пере- коммутация матриц 5-8, вследствие чего в модель вводятся необходимые модели типовых элементов и выводятся ненужные.

Благодаря наличию готовых унифи- хщрованных моделей типовых элементов процесс коммутации моделей элементов аналогичен процессу сборки реальной исследуемой схемы электрической цепи

Формула изобретения

Устройство для моделирования электрических цепей, содержащее блок уравновешивающих усилителей, блок синхронизации, две треугольные матрицы ключей, первые одноименные замыкающие контакты ключей в строках первой треугольной матрицы объединены между собой и подключены к соот- ветствующим входам блока уравновешивающих усилителей, выходы которых соединены с одноименными замыкающими контактами ключей в строках второй треугольной матрицы, вторые одноимен ные переключающие контакты ключей в столбцах первой треугольной матрицы объединены между собой и соединены с соответствующими входами блока уравновешивающих усилителей, выходы которых подключены к одноименным переключающим контактам ключей в столбцах второй, треугольной матрицы, первая и вторая группы выходов блока синхронизации соединены соответст- венно с группами управлякнцих входоб ключей первой и второй треугольных матриц, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности, в него введены четыре прямоу- гольных матрицы переключателей, две группы масштабных переменных резисторов, группа инверторов, группа сумматоров, группа источников посто

ВНИИПИ Заказ 1152/50 Тираж 673 Подписное .Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

24

янного напряжения и группы моделей типовых элементов электрической се- 1 ти, неинвертирующие выходы которых соединены соответственно с первыми выводами масштабньрс переменных резисторов первой группы, вторые выводы которых подключены к первым одноименным переключающим контактам переключателей в соответствующих столбцах первой прямоугольной матрицы, вторые одноименные замыкающие контакты переключателей которой соединены в соответствующих строках между собой, с первыми одноименными замыкающими контактами переключателей в соответствующих строках второй прямоугольной матрицы и через первые одноименные замьжающие контакты ключей в строках первой треугольной матрицы с соответствующими входами блока уравновешивающих усилителей, выходы которых через одноименные замыкающие контакты ключей в строках второй треугольной матрицы подключены к одноименным замыкащим контактам переключателей в соответствующих строках третьей и четвертой прямоугольных матрицах, вторые одноименные переключающие контакты переключателей третьей прямоугольной матрицы объединены между собой в каждом столбце и через соот- ветствунщий инвертор группы подключены к первым входам соответствующих сумматоров группы, вторые входы которых соединены с вторыми одноименными переключающими контактами переключателей в каждом столбце четвертой прямоугольной матрицы, вторые одноименные переключающие контакты ключей в каждом столбце второй прямоугольной матрицы объединены между собой и через соответствующий масштабный переменный резистор второй группы подключены к инвертирующим выходам моделей типовых элементов электрической сети,входы задания ЭДС каждого из которых соединены с выходами соответствующих источников постоянных напряжений, выход каждого сумматора группы подключен к входу задания разности потенциала полюсов оответствующей модели типовых элеентов электрической сети.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в гибридных вычислительных комплексах. Целью изобретения являются повьшение точности и расширение функциональных возможг- ностей. Устройство содержит блок 1 уравновешивающих усилителей, две треугольные матрицы 3,4 ключей, четыре прямоугольные матрицы 5-8 переключателей, блок 2 синхронизации, группу моделей 12 типовых элементов электрической цепи, группу инверторов 10, группу сумматоров 11, группу источников 13 постоянного напряжения и группу масштабных переменных резисторов 9. Устройство позволяет повысить точность и расширить функциональные , возможности за счет использования моделей типовых элементов электрической цепи. 1 ил. S S (Л с