Устройство для воспроизведения неоднозначных разрывных функций Советский патент 1987 года по МПК G06G7/25 

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в системах управления и автоматического регулирования с пepe eннoй структурой, для определения моментов времени изменения знака производной непрерывных процессов, в устройствах сигнализации и др.

разователей присоединены соответственно к первому 8 и второму 9 входам переключателя 7, Выходной вывод 2 переключателя 7 является выходом устройства.

Аналоговый релейный элемент (ре- лятор) 1 воспроизводит функцию сигнатурного селектирования, т.е его выходное напряжение определяется

ЦелЬю изобретения является расши- 10 выражением

рение класса воспроизводимых функций, „ .. г, . .n .- Ti -/.-ч , ,,5y, L l+signx(t)j+0,oyi L si-gnx(t)J

На сЬиг. 1 а и 1Б представлены соот-/ч - L е -

где у, ср, (х)

20

ветственно схемы основного и частного вариантов устройства; на фиг. 1В схема аналогового релейного элемента 5 (релятора), на котором построены устройства по фиг. 1а, Ш; на фиг. 2-13 - примеры воспроизводимых устройством по фиг, 1а (фиг. 2-И) и фиг, 16 (фиг. 12 и 13) функций.

Устройства .по фиг. Iq и 15 содержат аналоговый релейный элеме 1т (релятор) 1, дифференцирующий элемент (дифференциатор) 2. В основном варианте (фиг. 1а) устройство содержит. первый 3 и второй 4 функциональные- преобразователи. В частном варианте (фиг. S) устройство содержит функциональный преобразователь 3 и источник 5 напряжения. Аналоговый релейный злемент (релятор) 1 (фиг. 18) содержит компаратор 6, который управляет состоянием двухпозиционного ключа 7 (выход компаратора & соединен с управляющим входом ключа 7).

Аналоговый релейный элемент (релятор) 1 имеет четыре входа - первый 8 и второй 9 входы переключателя 7 и первый 10 и второй 11 входы компаратора 6 и вьтход 12 (выходной вывод переключателя 7).

Работа устройства по основному варианту (фиг. 1а) осуществляется следующим образом.

Входной переменный сигнал (t) одновременно подается на входы дифференцирующего элемента 2 и на входы функциональньк преобразователей 3 и 4, имеющих заданные статистические функции преобразования - линейные и(или) нелинейные; у, суДх), (у- Выход дифференцирующего элемента Г присоединен к первому входу 1 О компаратора аналогового релейного элемента 1. Второй вход 11 KONmapaTopa 6 аналогового релейного элемента (релятора), 1 присоединен к шине нулевого потенциала. Выходы первого 3 и второго 4 функциональных преоб-и у(х ) - соответственно выходные сигналы функциональных преобразователей 3 и 4;

x(t)adx(t)/cJ t - выходное напряжение дифференцирующего элемента 2; а - постоянная диффе ренцирования.

При x(t) О выходное напряжение , , при x(t) : О вккодное напряжение 25 ,, . В моменты времени, соответствующие x(t)0 изображающая точка характеристики переходит с одной кривой у, Ч Д х) или ya cfj.(x). на другую у (х) или y,tf,(x), как это пока- 30 зано на фиг-, 2,

Работа устр)ойства по частному варианту (фиг, iS) осуществляется аналогичным образом. Отличие заключается в том, что при x(t) «с О выходное напряжение ,. где у - напряжение источника 5.

Направление обхода замкнутого цикла характеристики может быть изменено взаимоперекпючением входов 1 О и 11 аналогового релейного элемента (релятора) 1 (вход 10 подключается к шине нулевого потенциала, а вход 11- к выходу дифференцирующего элемента 2), При этом от характеристики по фиг. 2 приходим к характеристике по фиг, 3 (изменилось направление обхода изображающей точки).На фиг. 4-11 приведены некоторые конкретные неоднозначные функции, которые могут быть воспроизведены устройством по фиг, Iq,

Если у, k, X и y. (функциональные преобразователи 3 и 4 являются масштабирующими звеньями с коэффици- gj ентами передачи kj и k), то будем иметь функцию, изображенную на фиг.4, Если k,1 (преобразователь 3 является повторителем напряжения, или вход 8 аналогового релейного элемен40

45

50

разователей присоединены соответственно к первому 8 и второму 9 входам переключателя 7, Выходной вывод 2 переключателя 7 является выходом устройства.

Аналоговый релейный элемент (ре- лятор) 1 воспроизводит функцию сигнатурного селектирования, т.е его выходное напряжение определяется

0

и у(х ) - соответственно выходные сигналы функциональных преобразователей 3 и 4;

x(t)adx(t)/cJ t - выходное напряжение дифференцирующего элемента 2; а - постоянная диффе ренцирования.

При x(t) О выходное напряжение , , при x(t) : О вккодное напряжение 5 ,, . В моменты времени, соответствующие x(t)0 изображающая точка характеристики переходит с одной кривой у, Ч Д х) или ya cfj.(x). на другую у (х) или y,tf,(x), как это пока- 0 зано на фиг-, 2,

Работа устр)ойства по частному варианту (фиг, iS) осуществляется аналогичным образом. Отличие заключается в том, что при x(t) «с О выходное напряжение ,. где у - напряжение источника 5.

Направление обхода замкнутого цикла характеристики может быть изменено взаимоперекпючением входов 1 О и 11 аналогового релейного элемента (релятора) 1 (вход 10 подключается к шине нулевого потенциала, а вход 11- к выходу дифференцирующего элемента 2), При этом от характеристики по фиг. 2 приходим к характеристике по фиг, 3 (изменилось направление обхода изображающей точки).На фиг. 4-11 приведены некоторые конкретные неоднозначные функции, которые могут быть воспроизведены устройством по фиг, Iq,

Если у, k, X и y. (функциональные преобразователи 3 и 4 являются масштабирующими звеньями с коэффици- gj ентами передачи kj и k), то будем иметь функцию, изображенную на фиг.4, Если k,1 (преобразователь 3 является повторителем напряжения, или вход 8 аналогового релейного элемен0

5

0

та (релятора) 1 непосредственно соединен с входом устройства), а .(преобразователь 4 является инвертором знака), то устройство воспроизводит функцию, изображенную на фиг.5

Если преобразователи 3 и 4 являются вычитающими устройствами, т.е. у, х-х, и ,2, то устройство воспроизводит функцию типа упор. Здес X, и х - установочные напряжения, смещающие ветви характеристики по вертикали.

Если преобразователи 3 и 4 являются параллельными двухсторонними ограничителями с характеристиками, сдвинутыми по вертикали, то устройство воспроизводит гистерезистную функцию, изображенную на фиг. 7.

Если преобразователь 3 является полосовым фильтром уровней сигнала, а преобразователь 4 - параллельным двухсторонним ограничителем, то устройство воспроизводит функцию, изображенную на фиг. 8.

Если преобразователи 3 и 4 явля- ются однопороговыми компараторами, то устройство воспроизводит функцию прямоугольного гистерезиса по фиг.9. Если преобразователи 3 и 4 являются разнополярными двухпороговыми компа- раторами, то устройство воспроизводит функцию,представленную на фиг.10.

Если преобразователи 3 и 4 являются двухсторонними последовательным и параллельным ограничителями, то устройство воспроизводит функцию по фиг.11.

На фиг. 12 и 13 представлены примеры функций, которые могут быть вое произведены устройством по фиг. 1&.

Для фиг. 12 выходное напряжение функционального преобразователя 3 (преобразователь 3 является вЬшитающим устройством). Здесь х - задающее напряжение.

Если преобразователь 3 является пропорциональным звеном () или вход 1-1 релятора непосредственно соединен с входом устройства ()

и Уд 0 (второй переключательный вход 8 аналогового релейного злемента (релятора) 1 присоединен к шине нулевого -потенциала), то устройство

г

fQ

jf

20

25 JQ

35

.

.

0

по фиг. Ш воспроизводит функцию по фиг.13.

Если дифференцирующий элемент 2 в устройствах по фиг. 1а и 1S является двухкратным дифференциатором, то переход изображающей точки с одной ветви характеристики на другую будет осуществляться в моменты времени, соответствующие точкам перегиба входного сигнала x(t).

Дальнейшее расширение класса воспроизводимых функций возможно.при использовании других типов функциональных преобразователей 3 и 4. Например, если преобразователи 3 и 4 построены на аналоговых релейных элементах (реляторах) 1, воспроизводящих соответственно функции ,5х х l+sigп(x-x,)+0,5x2 l -sign(x-x,) I у, -0,5Xi l+sign(x+x, )+0,5x,,l- -sigп(x+x, ) S то устройство по фиг.1а воспроизводит функцию отрицательного гистерезиса.

В качестве преобразователей 3 и 4 могут быть использованы максимизирующий и минимизирующий амплитудные селекторы, для которых у макс (х, , х) и (х,, х), формирователи абсолютных значений (у и ) и др. Формула изобретения

Устройство для воспроизведения неоднозначных разрывнь х функций,- содержап5ее дифференцирующий элемент, вход которого является информационным входом устройства, и аналоговый релейный элемент, вьшолненный в виде компаратора и переключателя,выход которого является выходом устройства, а управляющий вход подключен к выходу компаратора, отличающееся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, оно содержит первый и второй функциональные преобразователи, входы которых объединены И подключены к информационному входу устройства, а выходы соединены соответственно с первым и вторым информационными входами переключателя аналогового релейного элемента, первый и второй входы компаратора которого подключены соответственно к выходу дифференцирующего элемента и к шине нулевого потенциала.

f,(X)/

ti-i X

,У

Pu.2

x

:

.V

f(X)

Фи. 1

Фиг. 6

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в качестве управляющего устройства в системах автоматического регулирования с переменной структурой, для определения моментов времени изменения знака производной непрерывных процессов, в устройствах контроля и сигнализации и др. Цель изобретения - расширение класса воспроизводимых функций. Устройство содержит аналоговый репейный элемент (релятор) 1, дифференцирующий злемент 2, первый 3 и второй 4 функциональные преобразователи. В частном варианте второй функциональный преобразователь заменен источником 5 напряжения. Аналоговый релейный элемент выполнен в виде компаратора 6, подключенного выходом к управляющему входу переключателя 7. Достижение поставленной цели обеспечивается благодаря введению в устройство двух функциональных преобразователей и схеме их подключения к другим элементам устройства. 1 3 ил. с (б с г Сл с о N а -о go

Составитель А.Маслов Редактор В.Данко Техред Л.Сердюкова

Заказ 1455/49 Тираж 673Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор А.Зимокосов