Аналого-цифровая вычислительная система

(57) Изобретениетельной технике ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ 35кой кибернетиотносится к вычислии может быть испольев, М. Г. Левин,Алехин ельство СССР1/00, 1985. томатизировантройства моде, с. 172,ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ П 1 НТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Отдел энергетически АН МССР(56) Авторское свидетИ 1259300, кл. С 06 дПухов Г.Е. и др. Авные цифроаналоговые услирования. - Киев, 197рис, 76. зовано для моделирования непрерывныхи непрерывно-дискретных процессов.Целью изобретения является упрощениесистемы и повышение ее надежности.Аналого-цифровая вычислительная система содержит блок 1 распределенияначальных условий, блок 2 памяти коэффициентов уравнений, селектор 3 адреса, (и+2) коммутирующие матрицы 4аналоговых сигналов, (и+2) группы ум3 1509955 4ножающих цифроаналоговых преобразова- количества УЦАП 5 в каждой группеЭ телей 5 (УЦАП), и суммирующих усиди- используеых для задания коэффициентелей 6, и интегрирующих усилителей тов матрицы моделируемой системы7, коммутатор 8 аналоговых. сигналов, уравнений. Повышение надежности обесан галого-цифровои преобразователь 9 и печивается за счет оперативного переч5регистр управления 1 О . Упрощение сис- ключения УЦАП внутри группы при выхотемы достигается на основе сокращения . де их из строя. 2 ип,(130 с начальными условиями х (О) хОэфвх (0)хо ээ х(0) = х 55В соответствии с значениями коэффициентов а , Ъ и начальных условий х 1 уравИений (1) по известной фИзобретение относится к.вычислительной технике и может быть использовано дпя моделирования непрерывныхи непрерывно-дискретных процессов исистем управления в реальном и ускоренном масштабе времени.Цель изобретения в упрощение системы и повышение ее надежности,20На фиг. 1 изображена блок-схемааналого-цифровой вычислительной системы; на фиг. 2 - алгоритм, поясняющий процесс автоматического наборасхемы моделирования . 25Вычислительная система содержитблок 1 распределения начальных условий, блок 2 памяти коэффициентовуравнений, селектор 3 адреса, (и+2)коммутирующих матриц аналоговых сигл+гналов 4, ", ш умножающих цифроана,) =1логовых преобразователей (УЦАП) 5,причем вс и, и суммирующих усилителей 6, и игтегрирующих усилителей 7,коммутатор 8 аналоговых сигналов,аналого-цифровой преобразователь(АЦП) 9 и регистр 10 управления.Группа из ш УЦАП 5, аналоговые входы которых йодключены к одной из переменных х, а выходы - к входам 1-йкоммутирующей матрицы 4 образуют 1-йблок 11 автонабора.На этапе подготовки в блок 2 памяти загружается программа пользователя, содержащая исходную систему из идифференциальных уравнений первогопорядка: методике производится масштабирование переменных с определением соответствующих значений коэффициентов передачи 1; , 1 с и коэффициента воцепи установки начальных условий 1 сйо для установки на УЦАП 5. При этом запоминаются индексыи 1 отличных от нуля коэффициентов, по которым формируются коды управления коммутирующими матрицами 4.Вычислительная система работает следующим образом.В исходном состоянии блок 1 записывает в регистр О код, в соответствии с которым на управляющих входах интеграторов 7 устанавливается режим Исходное положение", а вход Пуск" ЛЦП 9 блокируется. Затем под управлением блока 1 селектором 3 адреса последовательно выбирается УЦАП 5 и по шине данных иэ блока 2 памяти во внутренние регистры умножающих ЦАП 5 записываются значения соответствующих коэффициентов 1 с 1 с 6, и 1 с, рассчитанных на этапе подготовки, Аналогичным образом блок 1 осуществляет последовательную запись во внутренние регистры коммутирующих матриц 4 кодов управления, сформированных по индексам тех коэффициентов а; ,Ь, начальных условий х которые в конкретном исходном уравнении (1) отличны от нуля. Таким образом, в исходном состоянии в УЦАП 5 установлены значения коэффициентов 1 с , 1 с 6 и6 1 со а в коммутирующих матрицах 4г установлены связи, определяющие схему моделирования для заданной системы уравнений (1) с неполной матрицей отличных от нуля коэффициентов. Алгоритм процесса автонабора схемы моделирования под управлением блока 1 приведен на фиг. 2, где 1 с коэффициенты, устанавливаемые наУЦАП 5, причем 1 с= 1 с 6,1 с 1,г=1 с01ф5 15099Решение системы уравнений (1) на-чинается при поступлении от блока 1 через регистр 10 управления сигналов "Пуск" на управляющие входы интегра 5 торов 7. Таким же образом на управляющие входы интеграторов 7 подаются и другие сигналы управления его режимами: "Останов", Исходное положение".При необходимости ввода аналоговой 10 переменной в блок 2 памяти блок 1 через селектор 3 адреса обращается к коммутатору 8, в который заносит по шине данных. код, приводящий к подключению необходимо переменной х; к ана логовому входу АЦП 9. Затем на управляющий вход АЦП 9 через регистр 10 от блока 1 подается сигнал "Запуск АЦП". Преобразованный сигнал считывается по шине данных в блок 2 памя ти по истечении времени преобразовайия. Иоделирование нелинейных уравнений возможно путем модуляции коэффициентов, например воспроизведение функции Ъ, = К(х;) путем считывания 25 х через АЦП 9 в блок 2 памяти выборки значения Ь;, соответствующего значению х; и соответствующего изменения коэффициента на УЦАП 5.Таким образом обеспечивается 30 уменьшение аппаратурных затрат путем сокращения количества УЦАП в каждой 1-й группе (1 = 1п+2) с п до ш и подключения их к входам суммирующего усилителя через коммутирующую матрицу аналоговых сигналов размерностью шип, т.е, в матричную модуль вводятся (и+2) блоков автонабора, исключающие избыточность, имеющую место при наборе полной матрицы 40 коэффициентов для предельно предусмотренного случая моделирования . всех п уравнений со всеми п (и+2) членами и начальными условиями. Предлагаемое решение позволяет за счет 45 учета разряженности матрицы коэффи)циентов повысить порядок автоматически набираемой системы уравнений. Кроме того, обеспечивается увеличение надежности и гибкости автонабора за 50 счет того, что при выходе из строя любого из шУЦАП 1-й группы схем автонабора вместо него может быть оперативно использован другой УЦАП той же группы. 55 Формула изобретения Аналого-цифровая вычислительнаясистема, содержащая (и+1)-ю группу 55 6умножающих цифроаналоговых преобразователей, блок распределения начальныхусловий, подключенный шинами адреса, данных и управления к шинам адресаданных и управления блока памяти коэффициентов уравнений соответственно,аналого-циФровой преобразователь,соединенный выходом с шиной данныхблока распределения начальных условий, а информационным входом - с выходом коммутатора аналоговых сигналов, информационные входы которогосоединены с выходами п интегрирующих усилителей, а управляющий вход -с шиной данных блока расп.еделенияначальных условий, о т л и ч а ю -щ а я с я тем, что, с целью упрощения системы и повышения ее надежности, она содержит (и+2)-ю группу умножающих цифроаналоговых преобразователей, и суммирующих усилителей, и+2коммутирующих матрицы аналоговых сигналов, регистр управления и селектор адреса, причем каждая 1 - я (11п++1) коммутирующая матрица аналоговыхсигналов подключена каждым 1;-м (1 =( 1ш , где ш - и) сигнальным входом к выходу Е-го умножающего цифроаналогового преобразователя- й группы, а каждым -м (1-и) выходомк 1-му входу 1-го суммирующего усилителя, соединенного выходом с сигнальным входом -го интегрирующегоусилителя, подключенного выходом каналоговым входам умножающих цифроаналоговых преобразователей х - й группы, а входом задания начальных условий - к 1-му выходу (и+2) - й коммутирующей матрицы аналоговых сигналог,соединенной сигнальными входами с выходами умножающих цифроаналоговыхпреобразователей (и+2)-й группы, причем аналоговые входы умножающих цифроаналоговых преобразователей (и+1)-й и (и+2)-й групп подключены к шине ввода опорного напряжения, а входы управления режимом работы и интегрирующих усилителей и управляющий вход аналого-циФрового преобразователя соединены с выходами соответствующих разрядов регистра управления, причем цифровые входы всех умножающих цифроаналоговых преобразователей всех группу, управляющие входы всех коммутирующих матриц аналоговых сигналов и информационные входы регистра . управления подключены к шине данных блока распределения начальных усло-.