Устройство для воспроизведения несимметричной релейной характеристики Советский патент 1987 года по МПК G06G7/25 

11

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к аналоговым устройствам, моделирующим типичные нелинейные зависимости, и может быть использовано при исследовании на аналоговых вычислительных машинах нелинейных систем автоматического регулирования и управления.

Целью изобретения является упрощение устройства.

На фиг. 1 представлено устройство для воспроизведения несимметричной релейной характеристики; на фиг. 2 - зависимость выходного напряжения Uen схемы от входного напряжения Uev ; на фиг. 3 - зависимость выходного напряжения U, суммирующего усилителя-ограничителя от эквивалентного входного напряжения U xeУстройство (фиг. 1) содержит последовательно соединенные суммирующий усилитель-ограничитель 1, в цепь обратной связи коперационного усилителя включен нелинейный блок 2, состоящий, например, из двух параллельно соединенных трехполюсных диодных элементов, и линейный инвертирующий операционный усилитель 3. Выход операционного усилителя 3 подключен к входу релейного элемента 4. Выход релейного элемента 4 подключен к третьему входу суммирующего усилителя-ограничителя. Благодаря такому включению релейного элемента 4 в схеме организована цепь нелинейной обратной связи. Кроме того, выход операционного усилителя 3 непосредственно подключен ко второму входу суммирующего усилителя-ограничителя 1, благодаря чему в схеме организована цепь линейной обратной связи по напряжению суммирующего усилителя. На первьй вход суммирующего усилителя-ограничителя 1 подается входной сигнал -ir-gj. Он имеет по первому входу коэффициент передачи К 1, по второму входу К 2, по третьему входу К}, моделирует линейную характеристику с двухсторонним ограничением и содержит в цепи обратной связи два параллельно соединенные трехполюсные диодные элементы с потенциально заземленными диодами. В качестве релейного элемента 4 в устройстве можно использовать ключевой диод.

Зависимость выходного напряжения Ugy от входного напряжения Ug данной схемы является неоднозначной и

5

0

5

0

5

содержит два горизонтальных участка: верхний и нижний (фиг. 2). Обозначим значения уровня выходного напряжения верхнего горизонтального участка А, нижнего - В, а значения входного напряжения , при которых происходит скачкообразное изменение выходного напряжения при переходе рабочей точки с одного горизонтального участка на другой, - С и Д, причем А О, , и В 0. Рассмотрим случай, когда А/С В/Д, соответствующий характеристике фиг. 2. При этом главная диагональ прямоугольной петли репейной характеристики пересекает отрицательный участок оси абсцисс, для получения такой релейной характеристики релейный элемент 4 цепи обратной связи должен воспроизводить характеристику первого квадрата. При UBHX О этот релейньй элемент имеет сопротивление, близкое к нулю, а при О - сопротивление, стремящееся к бесконечности. При этом релейный элемент подключает выход операционного усилителя 3 к третьему входу суммирующего усилителя-ограничителя I при Ug,, (j а в устройстве по п. 2 анод диода подключается к

выходу усилителя 3, а катод - к тре- 1тьему входу суммирзтощего усилителя- ограничителя 1 .

Эквивалентное входное напряжение суммирующего усилителя-ограничителя 1 с учетом сигналов обратной .связи может быть представлено двумя соот- нощениями в зависимости от того,- открыт или закрыт релейный элемент 4:

экб UBX + KgUgbtxnpH Ugi,, О (элемент закрыт);

Uex + (К +Kj)U6b,xnpH Ugbix О (элемент открыт). Схема, представленная на фиг. 1, работает следующим образом.

При входном напряжении, равном

нулю, выходное напряжение может оказаться равным А или В. Допустим, что при UBX О выходное напряжение вых изменять входное напряжение в отрицательную сторону, напряжение на выходе усилителя 3 изменяться не будет, так как в этом случае релейный элемент 4 закрыт и

и

всегда меньше нуля (см, формулу для Нэпе при Ug, О и Ug(,, о) , так

зкв

как в соответствии с характеристикой фиг. -3 и -В и поэтому Ugfeix -11, В. Если Ug изменять в положительную сторону, то до тех пер, пока

и

экв

не станет равным нулю, напряжение на выходе суммирующего усилителя-ограничителя 1 равно - В, а значит, Uebix В. Если, UgKe О тогда и станет равным - А, а Ug, .А О и релейный элемент 4 откроется.

В соответствии с фиг. 2 значение входного напряжения равно Д. Значени коэффициента передачи Kj, при котором обеспечивается скачкообразное изменение выходного напряжения при Ugbix - Д определяется из формулы для при Ugjf Д и Ugj, В,

Д

Гэкв О т.е. лз g.

До тех пор, rtoKa 70, напряжение и -А, а значит Ug,, А. Рабочая точка находится на верхнем горизонтальном участке характеристики фиг. 2. При UebiK О эквивалентное напряжение определяется по второй формуле для . Скачкообразное изменение выходного напряжения Ур, произойдет в этом случае при изменении полярности UjKg , т.е. при /0. Значение К,при котором обратный скачок произойдет для Ugx С, можно определить по формуле

+ Д В

т.е. главная диагональ

KI - - Д

А В

Если С 1д

пересекает положительный участок оси абсцисс, релейный элемент 4 должен иметь сопротивление, близкое к нулю,

вниипи

«puff, г

Заказ 1894/47

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

при Ugbiv : о и сопротивление, ст15емя- щееся к бесконечности, при Uj,j( О; при этом значение К, и К следует рассчитывать по фop yлaм:

А

Д

в

Например, в устройстве по п. 2 катод диода подключают к выходу усилителя 3, а анод - к третьему входу усилителя 1, а в устройстве по п. I релейный элемент подключает выход усилителя 3 к третьему входу усилителя 1 при 0.

Формула изобретения

1.Устройство для воспроизведения несимметричной релейной характеристики, содержащее суммирующий усилитель- ограничитель, первый вход которого является входом устройства, и инвертирующий операционный усилитель, вход которого соединен с выходом суммирующего усилителя-ограничителя, а выход подключен к его второму входу и является выходом устройства, отличающееся тем, что, с i целью упрощения устройства, оно содержит релейный элемент, вход и выход которого подключены соответственно к выходу инвертирующего операционного усилителя и к третьему входу суммирующего усилителя-ограничителя.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем релейный элемент выполнен в виде ключевого диода.

Ui -f

Тираж 673

Подписное

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к аналоговым устройствам, моделирующим типичные нелинейные зависимости, и может быть использовано при исследовании на аналоговых ЭВМ нелинейных систем автоматического регулирования и управления. Целью изобретения является упрощение устройства. Устройство содержит суммирующий усилитель- ограничитель 1, в цепь обратной связи которого включен нелинейный блок 2, линейный инвертирующий операционный усилитель 3, релейный элемент 4. Достижение поставленной цели обеспечено благодаря введению в устройство релейного элемента, например ключевого диода, включенного между выходом инвертирующего операционного усилителя и одним из входов суммирующего усилителя-ограничителя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. о S (Л 00 о ос 01