Устройство для моделирования экстремальных характеристик

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК в) 0 06 0 7/48 ЕНИ ЗОБР ИОАН ЕПЬСТВ В АВТОРСКОМ А. Степан ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Смоленский Филиал Московскогоордена Ленина и ордена ОктябрьскойРеволюции энергетического институт,400 схем для АВМ, М., "Энергия",1978, с. 79, с. 2- 11-2.2, Авторское свидетельство СССРй 463988, кл. С 06 С 7/48, 1975(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК,содержащее источник опорного напряжения, делитель напряжения, сумматор,выход которого является выходом устройства, и выпрямитель, состоящийиз операционного усилителя, двухмасштабирующих резисторов, двухрезисторов обратной связи, двух выпрямительных диодов и инвертора,приэтом выход операционного усилителясоединен с катодом первого и анодом второго выпрямительных диодов,соответственно анод и катод которых через соответствующие резисторы обратной связи подключены к инвертирующему входу операционногоусилителя, при этом анод первоговыпрямительного диода подключен квходу инеертора, выход которогоявляется первым выходом выпрямителя, а катод второго выпрямительного диода является вторым выходомвыпрямителя, о т л и ч а ю щ е е,ЯО 1043681 с я тем, что, с целью повышенияточности моделирования, в неговведены два усилителя, два усилительных транзистора, второй сумма"тор идва выпрямительных диода, причем первый выход выпрямителя подключен через первый выпрямительныйдиод к первому входу второго сумматора и к первому входу первогоусилителя, выход которого соединен с входом второго усилителя,авторой выход выпрямителя подключенк второму входу первого усилителяи через второй выпрямительный диодк первому входу второго сумматора,второй вход которого соединен черезделитель напряжения с выходом источника опорного напряжения, а выход - с базовым выводом второгоусилительного транзистора, коллекторный вывод которого подключен к объединенным выводам двух последовательно включенных резисторов обратной связи второго усилителя,приэтом первый усилительный транзистор,базовый вывод которого является входом задания изменения крутизны моделируемой характеристики устройства, коллекторным выводом подключен кобъединенным выводам двух последовательно включенных резисторов обрат-ной связи первого усилителя, эмиттерные выводы обоих усилительныхтранзисторов подключены к шине нулевого потенциала, а выход второгоусилителя подключен к первому входупервого сумматора, первый и второйвходы операционного усилителя выпрямителя являются соответственно инФормационным входом устройства ивходом задания горизонтального смВ1 ой З 681 щения моделируемой характеристики устройства, а второй и третий входы первого Сумматора являются соотИзобретение относится к вычислительной технике, а конкретпее к технике моделирования объектов с экстремальными характеристиками и автоматических систем управления ими, , 5Задача моделирования объекта с экстремальной характеристикой с изменением ее элементов (двумерного смещения, изменения наклона ветвей и введение несимметрии) решается 10 устройством аналогичного назначения 11,Однако это устройство либо неЬ обеспечивает реализацию всего набора изменений элементов моделируемой характеристикилибо не позволяет 15 реализовать эти изменения электрическими напряжениями (приводя в случае необходимости к сложным техничес- ким решениям), либо не имеет возможности для изменения каждого элемен та в отдельности. Все это снижает функциональные возможности схемы модели объекта, усложняет ее и приводит в конечном итоге к погрешностям в моделировании. 25Наиболее близким по технической реализации к предлагаемому является устройство для моделирования экстремальных характеристик, содержащее выпрямитель, источник опорного нап- ЗО ряжения, сумматор и блок нелинейности, Схема известного устройства позволяет изменять вид характеристики Г 21.Однако известное устройство не мо- жет быть непосредственно подключено к выходам нелинейной моделирующей установки, Управление изменением элементов характеристики может быть осуществлено только вручную что снижаф 0ет функциональные возможности модели.Основной причиной, по которой известные устройства длямоделирования экстремальных характеристик обладают отмеченными недостатками,яв- ляется стремление получить нелинейную характеристику объекта иэ неливетственно входами задания вертикального смещения и несимметрии устройства. 2нейной зависимости , присущей тому или иному физическому элементу (транзистор, диод, магнитный усилитель, варистор и т.д.) или из специально созданной нелинейности на баз диодных функциональных преобразователей (т.е. опять ае использование в иной форме нелинейных свойств Физических элементов).Целью изобретения является повы" шение точности. Указанная цель достигается за счет того, что в устройство для моделирования экстремальных характеристик, содержащее источник опорного напряжения, делитель напряжения, сумматор, выход которого является выходом устройства, и выпрямитель, состоящий иэ операционного усилителя, двух масштабирующих резисторов, двух резисторов обратной связи, двух выпрямительных диодов и инвертора,при этом выход операционного усилителя соединен с катодом первого и анодом второго выпрямительных диодов, соответственно анод и катод которых через соответствующие резисторы обратной связи подключены к инвертирующему входу операционного усилителя, при этом анод первого выпрямитель- ного диода подключен ко входу инвертора, выход которого является первым выходом выпрямителя, а катод второго выпрямительного диода является вторым выходом выпрямителя, введены два усилителя, два усилительных транзистора, второй сумматор и два выпрямительных диода, причем первый выход выпрямителя подключен через первый выпрямительный диод к первому входу. второго сумматора и к первому входу первого усилителя, выход которого соединен со входом второго усилителя, а второй выход выпрямителя подключен к второму входу первого усилителя и через второй выпрямительный диод - к первому вхоЭ 10436 ду второго сумматора, второй вход которого соединен через делитель напряжения с выходом источника опорного напряжения, а выход - с базовым выводом второго усилительного тран зистора, коллекторный вывод которого подключен к обьединенным выводам двух последовательно включенных 1 резисторов обратной связи второго усилителя, при этом первый усили- О тельнйй транзистор, базовый вывод которого является входом задания из-. менения крутизны моделируемой характеристики устройства, коллекторным .выводом подключен к обьединенным 15 выводам двух последовательно включенных резисторов обратной связи первого усилителя, эмиттерные выво"ды обоих усилительных транзисторов подключены к шине нулевого потен О циала, а выход второго усилителя подключен к первому входу первого сумматора, первый и второй входы операционного усилителя-выпрямителя являются соответственно, информаци онным входом устройства и входом задания горизонтального смещения моделируемой характеристики устройства, а второй и третий входы первого сумматора являются соответственно вхо- ЗО дами задания вертикального сиещения и несимметрии устройства.На чертеже приведена принципиальная схема устройства для моделирования экстремальных характеристик.35 Устройство включает управляющий вход 1, выход 2, вход 3 горизонтального сиещения, вход 4 изменения крутизны ветвей, вход 5 вертикального смещения, вход 6 .введения несиммет О рии, усилители 7-13, источник 14 опорного напряжения, выпрямительные диоды 15 и 16, транзисторы 17 и 18, резисторы 19 и 20, делитель 21 напряжения, масштабирующие регистры 22 и 23, резисторы 24 и 25,обратнойсвязи, выпрямительные диоды 26 и 27 выпрямителя, резисторы обратных связей и первого и второго усилителей 28 и 29. 50функциональное назначение использующихся операционных усилителей следующее: усилитель 7 - выпрямитель, усилители 8 и 13 -. инверторы, усилители 9 и 10 - пропорциональные усили тели, усилители 11 и 12 - сумматоры.Изменение коэффициентов передачи усилителей 9 и 10 производится транзис 81 4торами 17 и 18 при изменении напря.жений на их базовых входах.Устройство предназначено для воспроизведения аналитической зависимости, близкой к выражениюЗ:+(х + с) + 2 Х й Ъ,1где х - вход устройства;у - выход устроиства,Сигнал у представлен напряжениемна выходе 2, сигнал х представлен нап"ряжением на входе 1 коэффициент К1задается напряжением на входе 4,величина а определяется напряжением навходе 3, величина Ь определяет-ся напряжением на клемме 5, коэффициент К 2 определяется коэффициентами передачи усилителя 18 и усилителя 11 (по входу 6). При необходимости значения коэффициентов К 1 и К 2, атакже величин а и Ь могут быть изменены, причем постоянные а, Ь и К 2 могут принимать и нулевые значения.Устройство работает следующим образоиВ исходном состоянии (при нулевыхнапряжениях на управляющих входахустройства) транзисторы 17 и 18 заперты, на выходах усилителей 7- 11и 13 имеются нулевые потенциалы. Данная схема реализует статическую модель, поэтому пояснить принцип ее действия можно лишь при изменении сигнала на управляющем и других входах.В режиме нормальной работы напряжение на управляющем входе 1 , акладьваясь с напряжением на входе 3 горизонтального смещения, выпрямляется усилителем 7, имеющим два выхода. Напряжение с его первого выхода, пройдя инвертор 8, поступает напервый вход усилителя 9. Напряжениесо.второго выхода усилителя 7 подается на второй вход усилителя 9,Выпрямленное отрицательное напряжение на выходе усилителя 9 может изменять свою величину при изменениинапряжения на входе изменения крутизны ветвей 4. Выпрямленное положительное напряжение, снимаемое с катодов диодов 15 и 16, подается на неинвертирующий вход усилителя 12 и после сложения с опорным напряжением источника 14 поступает на базовый входтранзистора 18. Усилитель 10 за счетналичия на входе напряжения, зависящего от входного напряжения устройства, и за счет изменения сопротивления транзистора 18 обратно пропорциСоставитель Е. ФроловРедактор Н.Егорова Техред И.Метелева Корректо вх Заказ 7340/53 Тир ВНИИПИ Государственно по делам изобретв 113035, Москва, Ж, Подписное ж 706 о коми т ий и отРаушска та СССРрытий дилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект 1043681 Фонально тому же напряжению на входетики образуются известным способом, устройства, реализует на выходе нели- сводящимся к суммированию экстремальнейную зависимость экстремального ха- ной и линейной зависимости, либо нерактера. Причем изменение напряжения посредственным соединением входов 1 на входе 3 устройства обеспечиваети 6, либо их же связью через инверсмещение экстремальной характеристи- тор 13ки в горизонтальном направлении (по Резисторы 19 и 20, номиналы котооси напряжения на управляющем входе рых приблизительно на порядок меньше 1 устройства), а изменение напря- номиналов резисторов входных цепей жения на входе 4 устройства приводит 1 О соответствующих усилителей, служат лищь к изменению крутизны ветвей экст- для ликвидации возможности самовозремальной характеристики. Напряжение буждения этих усилителей.с выхода усилителя 10 поступает вместе с напряжением вертикального сме- При объединении на входе сумматощения (вход 5) и напряжением несим- . 1 з ра 11 двух или более одинаковых устметрии (вход 6) на вход сумматора 1, ройств имеется возможность получать выход которого является выходом уст- многомерные экстремальные характерисройства. Несимметричные характерис- тики.