Устройство для моделирования звена с распределенными параметрами Советский патент 1974 года по МПК G06G7/50 

1

Изобритение относится к области аналогового моделирования и предназначается для использования при моделировании динамических систем, имеюших звенья с распределенными параметрами с начальной произвольной и конечной точками, моделирования сложньЕХ и разветвленных линий, набора разл1гчных линейных и нелинейных элементов, подключаемых к начальной, произволр ной внутренней и конечной точкам звена и решения других задач, приво яших к рекуррентному использованию передаточной функции звена с распределенными параметрами.

Известные устройства для моделирования звена с распределенныкли параметрами состоят из блоков запаздьшания, сумматоров, инверторов.

Однако в таких устройствах при моделировании реальнь1х объектов требуется больиюе количество решающих усилителей, кроме того, их частотный диапазон ограничен у недостаточна точность моделирования.

Предлагаемое устройство позволяет исследовать процесс в трех точках звена - начальной, произвольной и конечной с минимальным количеством решающих усилителей и достаточной точностью моделирования, обеспечивает простое; изменение положения внутренней точки при исследовании процессов вдоль всего звена.

Это достигается благодаря тому, что оно содержит интегрирующие усилители выходы Koa-opbix подключены к первым входам выходных суммирующих усилителей, выход четвертого блока запаздывания подключен к входу первого блока запаздывания, второй вход первого выходного суммирующего усилителя подключен к выходу суммирующего усилителя первого блока запаздывания, а к входу суммирующего усилителя первого блока запаздывания noAKJuo4eH вход первого выходного суммирующего усилителя, второй вход второго выходного суммирующего усилителя подключен к выходу сумми- рующего усилителя третье1Х блока запазды-

3

вания, к входу которого подключен первый вход второго выходного суммирующего усилителя, второй вход первого выходного суммирующего усилителя подключен к выходу суммирующего усилителя четвертого блока запаздывапия, к входу суммирующого усилителя ч етвертого блока запаздыва ния подкгаочеп второй вход фетьего выходного суммирующего усилителя, третий вход которого соединен с выходом второг блока запаздывания.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства для моделирования звена с распределенными параметрами; на фиг.2 - структурные схемы учета искажений, подключаемых к схеме, изображенной на фиг. 1 , где UH i Uc; UM. , IH; i с , I к

напряжения и токи в начале, в произвольной внутренней точке и в конце модели .

Устройство содержит четыре последовательно соединенных блока запаздыва- пня, каждый из кокорых выполнен в виде последовательно соединенных рещающего усилителя и суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с входом рещающего усилителя, и выходные суммирующие усилители.,

Приведенная на фиг.1 схема позволяет моделировать звено с распределенными параметрами без искажений, но с учетом потерь. На вход блока запаздывания, образованного усилителями 1 и 2, подается сигнал, представляющий собой разность переменных произвольной внутренне точки, причем через Lcобозначен

ГОК модели элементов, нодсоединеннЬ(1х к внутренней точке. а выходе усилителя 2 образуется сумма двух сигналов- задержанного, инвертированно)о сигнала, поданного на вход блока запаздывания (усилители 1 и 2) и снгна; а, поданного на дополнительный вход суммирующего усилителя 2 первого блока запаздывания г о6|1атным знаком. В результате на выходе усилителя 2 получаеггся сумма переменных начальной точки с обратным знаком. Задержанный на следующем блоке ,-)апаяд)1вания (усилители 3 и 4) сигнал дает сумму перемен1ых в произвольной Bify греьгней точке.

Далее эта сумма поступает на вход следующего блока запаздыва гия (усилигрли Я и в). На выходе суммирующего

усилителя 6 третьего блока запаздывания образуется сумма двух сигналов - инвертированного задержанного сигнала, поданного на вход блока запаздывания (усилители 5 и 6) и инвертированного сигнала, поданного на дополнительный вход сумми- рующего усилителя 6 третьего блока запаздывания. В результате на выходе усилителя 6 получается разность переменных в конечной точке с обратным знаком. Этот сигнал подается на четвер тый блок запаздывания, образованный усилителями 7 и 8.

На выходе суммирующего усилителя 8 образуется сумма двух сигналов - задержанного инвертированного сигнала, поданного на вход блока запаздываний, и инвертированного сигнала, поданного на допогаштелъный вход суммирующего усилителя 8 четвертого блока запаздывания. В результате на выходе усилителя 8 получается разность переменных произволной внутренней точки, которая подается на вход первого блока запаздывания, образованного усилителями 1 и 2 и образуется один замкнутый контур из четырех блоков запаздывания.

Напряжение ti Н в начальной точке модели звена присутствует на выходе сусилителя 9, на первый вход которого подается ток в начальной точке звена, а на второй вход - сумма неременных начальной точки. Напряжение UK в конечной точке оказывается на выходе усилителя 10, на первый вход которого подается ток в конечной точке звена, а на второй вход - разность переменных конечной точки. Напряжение и с произвольно вну1ренней точки образуются на выходе ycи итeля при суммировании трех сигналов: сумма (tJc i С/переменных прон;звольной внутренней точки, не включающая в себя ток элек1ентов, подсоединенных к ней ((-с ) ; разность переменных нроизвольной внутренней гочки ( (-С. ) . причем ток, входящ

), вклк:1чает

L,

в pa:i)U)

в себя ток элементов, подс(;едипенньгх к произвольной внутренней точке ( LC ); ток элементов, нодсоединенн1лх к нроиз- вольной внутренней точке ( ic).

Э ;оиомия числа рещаюишх усилителей и у1юличение частотного диапазона схемьг достига|.яся тем, что переменные внут- реп) точки звена образуются в одном замкнутом контуре с получением пе)емен- ных начальной и конечной точек, чем обеспечивается сквозной кана, построенны из блоков посто5янного запаздывания. V Для сокращения числа решающих усилителе суммирование, необходимое для моделиров ния рассматриваемых систем, осуществляе-тся суммирующим усилитеЛем блока запаздывания. Схема учета искажений реализует доба вочные члены, которые получаются при представлении волнового сопротивления с в виде ряда с удержанием двух членов и коэффициента распространения j , взятого равным коэффициенту распространени неискажающей линии , )to - волновое сопротивление р«Я--0, n UjOjC-- удельные параметры - длина звена; - коэффициент потерь; - время пробега волны в , один конец звена. Представление волновог сопротивле1шя и коэффициента распространения обеспечивает точность математического описания, достаточную для инже-г нершлх расчетов. Интегратор 12 образует добавку к току в начальной точке, равную . ; , р LH которая суммируется с помощью усилителей 2 и 9. Интегратор 13 является сумм рующим, выделяет при суммировании сигналов (7 с - I си - U сток в произвольной внутренней точке и осуществляет операцию интегрирования. Полу ченный jra выходе интегратора 13 сигнал У5 , затем добавляется к току if р- ic и суммируется с помощью усилителей 8 и 11. Интегратор 14 образует добавку к току в конечной точке, равную - ; которая суммируется с помощью усилителей 6 и 1О. Предмет изобретения Устройство дпя моделирования звена с ; распределенными параметрами, содержащее четьфе последовательно соединенных блока запаздывания, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных рещающего усилителя и суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с входом. решающего усилителя, и выходные суммирующие усилители, отличающееся тем, что, с целью расщире- ния функциональных вoзмoжIiocтeй устройства, оно содержит интегрирующие усилители, выходь которых подключены к первым входам выходных суммирующих усилителей, выход четвертого блока запаздывания подключен к входу первого блока запаздывания, второй вход первого выходного суммирующего усилителя подключен к выходу суммирующего усилителя первого блока запаздывания, а к входу суммирующего усилителя первого блока запаздывания подключен вход первого выходного суммирующего усилителя, второй вход второго выходного суммирующего усилителя подключен к выходу суммирующего усилителя третьего блока запаздывания, к входу которого подключен первый вход второго выходного суммирующего усилителя, второй вход первого выходного суммирующего усилителя подключен к выходу суммирующего усилителя четвертого блока запаздывания, к входу суммц- рующего усилите;ш четвертого блока запаздывания подключен второй вход третьего выходного суммирующего усилителя, третий вход которого соединен с выходом второго блока запаздывания.

J9

/0

fpuz.Z