Устройство для моделирования электрических цепей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 50 4 С 06 ЛЬСТ строитель,Макарова нду ова ство СС 1967 о СССР 1977ало- може ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ОО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ТОРСКОМУ СВИД(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ(57) Изобретение относится кговой вычислительной технике быть использовано в гибридных вычислительнык комплексах. Целью изобретения являются повышение точностии расширение функциональных возмож. -ностей. Устройство содержит блок 1уравновешивающих усилителей, дветреугольные матрицы 3,4 ключей, четыре прямоугольные матрицы 5-8 переключателей, блок 2 синхронизации,группу моделей 12 типовых элементовэлектрической цепи, группу инверторов 10, группу сумматоров 11, группуисточников 13 постоянного напряженияи группу масштабных переменных резисторов 9, Устройство позволяет повысить точность и расширить функциональные возможности за счет использования моделей типовых элементовэлектрической цепи, 1 ил.=П .9,где У, Р - векторы М потенциаловполюсов моделей типовых элементов 12 моделируемой электрической цели, начальных и конечных полюсов соответП 1+П (1),О=У -Ун к р 1, -1 Первая 5 и вторая 6 (М+И)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 ОилиП 1+П (-1) =О, которое решается по методу неявных функций согласно уравнению где г Б 1, е Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и можетбыть использовано в гибридных вычислительных комплексах.Целью изобретения является повышение точности и расширение классарешаемых задач.На чертеже приведена схема предложенного устройства,.Устройство содержит блок 1 уравновешивающих усилителей, блок 2 синхронизации, треугольные матрицы 3 и 4ключей, прямоугольные матрицы 5-8переключателей, группу масштабныхпеременных резисторов 9, группу инверторов 10, группу сумматоров 11,группу моделей типовых элементов 12электрической цепи и группу источников 13 постоянного напряжения.Устройство работает следующимобразом.Первая 5 и вторая 6 (М+И) матрицы переключателей реализуют соответственно первое и второе слагаемоеследующего уравнения в матричнойформе где П , П - матрицы инциденций неинвертируемых и инвертируемых токов моделей типовых элементов 12 соответственно;- векторы неинвертируемых и инвертируемыхтоков моделей типовыхэлементов 12, являющиеся входящими и выходя-,щими токами соответствующих узлов моделируемой электрической цепи,где П - матрица инциденций; ц - коэффициент усиления операционного усилителя без обратной связи;фвектор М потенциалов узлов,Третья 7 и четвертая 8 (М+М) матрицы переключателей реализуют следующие матричные уравнения ственно;- индекс, указывающий наоперацию транспортирования матрицы инциденций,М сумматоров 11 и И инверторов 10 реализуют следующее матричное уравнение 30где Б - вектор М падений напряжениямежду начальным и конечным полюсами моделей типовых элементов моделируемойэлектрической цепи,35 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 1-му элементу электрической цепи соответ4- ствует уравнение(1;,.+е - г 3. )15 1 ) активное и индуктивноесопротивления ветви,отн.ед,;падение напряжения на1-й ветви и ее ЭДС,отн.ед;- ток и первая производная от тока в 1-й ветви, отн.ед.;.Произв,-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 130051с - машинное время, в машинных секундах.Все коммутационные элементы исследуемой электрической цепи задаются при помощи треугольных матриц 3 и 4 ключей. Для этого. в блоке 2 вырабатываются соответствующие управляющие сигналы для этих матриц 3 и 4.Для 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 цированных моделей типовых элементов процесс коммутации моделей элементов аналогичен процессу сборки реальной исследуемой схемы электрической цепи,20 Формула изобретения Устройство для моделирования электрических цепей, содержащее блок уравновешивающих усилителей, блок 25 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 40 которых подключены к одноименным переключающим контактам ключей в столбцах второй, треугольной матрицы, пер.вая и вторая группы выходов блокасинхронизации соединены соответственно с группами управляющих входовключей первой и второй треугольныхматриц, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности, в него введены четыре прямоугольных матрицы переключателей, двегруппы масштабных переменных резисторов, группа инверторов, группасумматоров, группа источников посто 55 ВНИИПИ Заказ 1152/50 Тираж 673 2 4янного напряжения и группы моделейтиповых элементов электрической сети, неинвертирующие выходы которыхсоединены соответственно с первьиивыводами масштабных переменных резисторов первой группы, вторые выводы которых подключены к первымодноименным переключающим контактампереключателей в соответствующихстолбцах первой прямоугольной матрицы, вторые одноименные замыкающиеконтакты переключателей которойсоединены в соответствующих строкахмежду собой, с первыми одноименными замыкающими контактами переключателей в соответствующих строкахвторой прямоугольной матрицы и черезпервые одноименные замыкающие контакты ключей в строках первой треугольной матрицы с соответствующимивходами блока уравновешивающих усилителей, выходы которых через одноименные замыкающие контакты ключейв строках второй треугольной матрицы подключены к одноименным замыкающим контактам переключателей в соответствующих строках третьей и четвертой прямоугольных матрицах, вторые одноименные переключающие контакты переключателей третьей прямоугольной матрицы объединены междусобой в каждом столбце и через соответствующий инвертор группы подключены к первым входам соответствующих сумматоров группы, вторые входыкоторых соединены с вторыми одноименными переключающими контактамипереключателей в каждом столбце четвертой прямоугольной матрицы, вторыеодноименные переключающие контактыключей в каждом столбце второй прямоугольной матрицы объединены междусобой и через соответствующий масштабный переменный резистор второйгруппы подключены к инвертирующимвыходам моделей типовых элементовэлектрической сети, входы заданияЭДС каждого из которых соединены свыходами соответствующих источниковпостоянных напряжений, выход каждогосумматора группы подключен к входузадания разности потенциала полюсовсоответствующей модели типовых элементов электрической сети.