Устройство для моделирования объектов с распределительными параметрами Советский патент 1975 года по МПК G06G7/48 

1

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и предназначено для моделирования линейных и нелинейных объектов управления с распределенными параметрами.

Известно устройство для моделирования объектов с распределенными параметрами, содержащее сеточную модель и дифференциальный усилитель, входы которого через соответствующие входные резисторы соединены с шиной питающего напряжения и через конденсаторы - с щиной нулевого потенциала.

Недостатком известного устройства являются сравнительно низкая точность .моделирования и невозможность его использования в гибридных вычислительных устройствах.

Предложенное устройство с целью расширения класса решаемых задач и повышения точности содержит управляемые резисторы, блок сравнения, генератор прямоугольных импульсов и генератор функционального напряжения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого Соединен с узловыми точками сеточной модели. Выход блока сравнения подключен к управляющему входу первого управляемого резистора, соединенного с шиной нулевого потенциала и первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого через второй управляемый резистор соединен с шиной

нулевого потенциала. Выход дифференциального усилителя через генератор прямоугольных импульсов соединен с управляющими входами управляемых резисторов сеточной модели и второго управляемого резистора. Первый вход дифференциального усилителя соединен с шиной нулевого потенциала через третий управляемый резистор, управляющий вход которого соединен со входом устройства. На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит сеточную модель 1, к каждому узлу которой подключены управляемые резисторы 2, например импульсно-управляемого типа, и конденсатор 3. Схема управления параметрами сеточной модели 1 состоит из дифференциального усилителя 4, генератора прямоугольных импульсов 5, управляемых резисторов 6, 7, 8, двух входных резисторон 9 и §2, блока сравнения 10, двух конденсаторов 111 и Ib и генератора функционального напряжения 12.

В качестве управляемых резисторов 2 сеточной модели 1 в устройстве используются импульсно-управляемые сопротивления, что позволяет автоматизировать процесс набора параметров модели и автоматически изменять их в процессе решения по произвольным зависимостям. Каждое сопротивление 2 представляет собой цепочку из последовательнд

3

соединенных резистора и ключевого элемента, параллельно которым при необходимости может быть включен дополнительный резистор. Устройство работает следующим образом. Среднее значение величины сопротивления резисторов 2 определяется относительной длительностью импульсов прямоугольного напряжения, подаваемых на ключевой элемент. Для формирования этого напряжения в устройстве использована специальная схема управления параметрами модели, представляющая собой компенсационное вычислительное устройство, вырабатывающее напряжение, относительная длительность импульсов которого оцределяется величинами задаваемого извне управляющего информативного параметра, потенциала узловой точки, формой периодического напряжения, вырабатываемого генератором функционального напряжения 12. Дифференциальный усилитель 4 выполняет функцию нуль-органа, минимизирующего разность действующих на его входах напряжений. Его выходное напряжение является управляющим для генератора прямоугольных импульсов переменной длительности 5, выполняющего функцию щиротно-импульсного модулятора, в качестве которого может быть использован триггер Шмитта, управляемый мультивибратор, генератор Роера и т. д. Выходное .напряжение генератора 5, управляя величиной резистора 6, одновременно является управляющим для резисторов 2.

Постоянные резисторы 9 вместе с импульсно-управляемыми резисторами 6-8 представляют собой четырехплечий мост, равновесное состояние которого достигается за счет изменения среднего значения проводимости резистора 6. Напряжение питания моста подается на шину 13 от внещнего источника.

Величина проводимости резистора 8 определяет начальное задаваемое извне значение параметров сеточной модели 1. В качестве управляемого резистора 8 могут быть использованы цифровое управляемое сопротивление, время-импульсное управляемое сопротивление, линейное управляемое напряжением сопротивление, например линеаризованный полевой транзистор или линейный потенциометр.

Время-импульсное управляемое сопротивление 7 использовано в устройстве для автоматического изменения параметров модели

4

1 .в процессе решения в функции самого рещения. Величина проводимости этого сопротивления определяется потенциалом узловой точки J1 напряжением, вырабатываемым генератором 12.

Для управления величиной проводимости резистора 7 в устройстве использован блок сравнения 10 с высоким входным сопротивлением, выполняющий функцию щиротно-импульсного модулятора, в качестве которого

может быть использован триггер Шмитта или

последовательно соединенные регенеративная

схема сравнения и триггеры.

При решении на автоматизированной модели линейных задач элементы 9, 10 и 12 из схемы устройства исключаются.

Предмет изобретения

Устройство для моделирования объектов с распределенными параметрами, содержащее сеточную модель и дифференциальный усилитель, входы которого через соответствующие входные резисторы соединены с щиной питающего напряжения и через конденсаторы с шиной нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с целью расщирения класса решаемых задач и повыщения точности работы, оно содержит управляемые резисторы, блок сравнения, генератор прямоугольных импульсов и генератор функционального напряжения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с узловыми точками сеточной модели; выход блока сравнения подключен к управляющему входу первого управляемого резистора, соединенного с шиной нулевого потенциала и первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого через второй управляемый резистор соединен с щиной нулевого потенциала, а выход дифференциального усилителя через генератор прямоугольных импульсов соединен с управляющими входами управляемых резисторов сеточной модели и второго управляемого резистора; первый вход дифференциального усилителя соединен с щиной нулевого потенциала через

третий управляемый резистор, управляющий вход которого соединен со входом устройства.

Г

L