Вычислительное устройство

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 174 ТЕНИЯ ститут им. й, В.И.КаОсновные стоянного ОЙСТВО аналоговойжет быть ис 3 7 Я(р и Вг ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Днепропетровский горный иАртема(56) Авторское свидетельство ССМ 1367022, кл. 6 06 6 7/18, 1988Фрер Ф., Орттенбургер Ф,звенья регулируемого привода потока. - М.: Энергия, 1977, с. 173.(57) Изобретение относитсявычислительной технике и м(я)5 6 06 0 7/12,7 пользовано в аналоговых системах регулирования, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения операции дифференцирования. Устройство содержит последовательно соединенные интегратор 1 и нуль-орган 2, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго фаэочувствительных выпрямителей 3 и 4 и через триггер 11 - к управляющему входу третьего фазочувствительного выпрямителя 12, информационный вход которого через выпрямительный элемент 10 соединен с выходом фазочувствительного выпрямителя 4, а выход фазочувствительного выпрямителясоединен с соответствующими входами интегратора 1 и нуль-органа 2. 2 ил.Изобретение относится к аналоговойвычислительной технике и может быть использовано в аналоговых системах регулирования.В аналоговых системах регулирования,в частности в автоматизированном электроприводе, часто необходимо иметь устройство, которое осуществляло бы различныефункционал ьн ые и реоб разо вания; умножение, деление, извлечение квадратного корня, возведение в квадрат, взятиепроизводной и т.д, В наибольшей степениотвечают этим требованиям устройства,осуществляющие преобразования аналоговых сигналов в широтно-импульсный сигнал,На этом принципе основана работадифферен цирующего устройства, котороесодержит широтно-импульсный модулятор,триггер, два элемента и блок памяти, формирователь импульсов, два элемента запретаи генератор управляемой частоты. Это устройство работает по классической схеме: вмомент времени 1 к запоминается импульс,пропорциональный входному сигналу, в момент времени т+ сравнивается текущеезначение импульса с запомненным и на выходе устройства появляется импульс, относительная длительного которогосоответствует величине производной,Однако этому устройству присущи недостатки: относительно высокая сложностьи ограниченные функциональные возможности,Высокая сложность связана с наличиемблока памяти и генератора управляемой частоты.Ограниченные функциональные возможности устройства очевидны: устройствоосуществляет только дифференцирование,но не в состоянии осуществить другие функциональные преобразования (деление, умножение, возведение в квадрат и т.д,).Известны функциональные преобразователи, основанные на принципе модуляции. Наиболее близкое к предлагаемомуустройство (выбрано в качестве прототипа)позволяет осуществлять разные функциональные преобразования (умножение, деление, возведение в квадрат и т,д.), но непозволяет осуществлять дифференцирование и производить функциональные преобразования над производной входногосигнала,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей за счетвоспроизведен ия операции дифферен цирования,Поставленная цель достигается тем. чтов устройство введены выпрямительный эле 5 10 мент, счетный триггер и третий фазочувствительный выпрямитель, выход которого является вторым выходом устройства, информационный вход которого через выпрямительный элемент соединен с выходом второго фазочувствительного выпрямителя, выход нуль-органа через триггер соединен с управляющим входом третьего фазочувствительного выпрямителя. На фиг.1 представлена схема вычислительного устройства; на фиг.2 - диаграмма его работы.Вычислительное устройство (фиг.1) состоит из интегратора 1, на вход которого подается сигнал Хвх, выход которого соединен с нуль-органом 2, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей 3, 4, Выход второго фазочувствительного выпрямителя 4 является первым выходом устройства (выход "а"), а второй вход (вход "у") и третий вход (вход 2) являются информационными входами соответственно первого и второго фазочувствительных выпрямителей 3, 4, вывод первого фазочувствительного выпрямителя 3 соединен с суммирующим входом интегратора 1 и с другим входом нуль-огана 2, На информационные входы фазочувствительных выпрямителей 3, 4 подаются сигналы У и Е (в простейшем случае это может быть постоя нное опорное напряжение), а на выходе фазочувствительного выпрямителя 4 появляется сигнал, пропорциональный функциональному преобразованию над входными сигналами Хвх, У, ЕФазочувствительные выпрямители могут быть реализованы на резисторах 5 - 7, ключе 8 и операционном усилителе 9, Причем вход информационного сигнала через резисторы 5, б соединен с инверсным и неинверсным входами операционного усилителя 9, в обратной связи которого включен резистор 7. Выход нуль-органа 2 соединен с управляющим входом ключа 8, соединяющим неинверсный вход операционного усилителя 9 с общей точкой устройства.3 вычислительное устройство (фиг.1) введены выпрямительный элемент 10, счет- ный триггер 11 и третий фазочувствительный выпрямитель 12. Причем выход второго фазочувствительного выпрямителя 4 через выпрямительный элемент 10 соединен с ин 15 20 25 30 35 40 45 50 55 формационным входом третьего фазочувствительного выпрямителя 12, выход которого образует второй выход устройства (выход "в"), а выход нуль-органа 2 соединен через счетный триггер 11 с управляющим входом45 50 55 Ха=К - ЕУ третьего фазочувствительного выпрямителя 12,Устройство работает следующим образом. Входной сигнал Хх подается на первый вход инегратора 1, на второй вход которого подается напряжение с выхода первого фазочувствительного выпрямителя 3, пропорциональное напряжению У, полярность которого определяется состоянием ключа 8. Таким образом, на вход интегратора подается сигнал (Хх + У), под действием которого на выходе интегратора 1 появляется растущее напряжение, которое сравнивается с напряжением У на входе нуль-органа 2. При равенстве напряжений на выходе интегратора 1 и первого фазочувствительного выпрямителя 3 нудь-орган 2 переходит в противоположное состояние, что изменяет полярность сигнала У. Напряжение на выходе интегратора 1 начинает уменьшаться, и этот процесс идет до тех пор, пока не сработает нуль-орган 2. Следовательно, на выходе нуль-органа 2 появляются прямоугольные импульсы (фиг, 2 б), приращение длительности которых относительно времени Т/2 полупериода пропорционально входному сигналу Хх и обратно пропорционально величине У, т,е. временные параметры прямоугольного импульса т связаны с сигналами Х и У следующим соотношени- ем где К - коэффициент пропорциональности,Поскольку амплитуда модулируемых прямоугольных импульсов изменяется пропорционально сигнал Л, то сигнал на выходе фазочувствительного выпрямителя определяется соотношением Выход фазочувствительного выпрямителя 4 соединен через выпрямительный элемент 20 с информационным входом третьего фазочувствительного выпрямителя 12. Благодаря выпрямительному элементу 12 на вход третьего фазочувствительного выпрямителя 12 подаются импульсы одной полярности (фиг. 2 в), В то же время на информационный вход третьего фазочувствительного выпрямителя 12 поступает сигнал с выхода счетного триггера 11. Так как вход счетного триггера 11 соединен с выходом нуль-органа 2; то на выходе триггера 11 получаем последовательность импульсов, частота которых в два раза меньше частоты на выходе нуль-органа 2 (фиг. 2 г). Фазочувствительный выпрямитель 12 в зависимости от состояния ключа 8 может повторять входной сигнал или инвертировать его. Предположим, что при единичном уровне триггера 11 ключ 8 закрыт усилитель 9 инвертирует входной сигнал), а при нулевом уровне ключ 8 разорван (усилитель 9 повторяет входной сигнал), Тогда диаграмма импульсов на выходе фазочувствительного выпрямителя 12 имеет вид (фиг. 2 д), Причем нечетные импульсы имеют отрицательную полярность, а четные - положительную. Поскольку сигнал растет (фиг, 2 а), то длительность каждого последующего импульса больше предыдущего, и за время 2 Т на выходе фазочувствительного выпрямителя 12 появляется напряжение, пропорциональное производной. Если длительность положительных и отрицательных импульсов будет одинакова, то напряжение на выходе фазочувствительного выпрямителя 12 будет равно нулю.Если 2 = Хвх (т.е. на вход 2 подать входной сигнал, а У = 1), то на выходе фазочувствительного выпрямителя 4 появится сигнал а = КХ, а на выходе фазо 2цчвствительного выпрямителя 12 - сигналотПри У = 1,= 1 на выходе фазочувствительного выпрямителя 12 появится сиг- нал Таким образом. предлагаемое устройство позволяет не только осуществлять различные функциональные преобразования над входным сигналом, но и дифференцировать входной сигнал и осуществлять над производной различные функциональные преобразования.Описание устройства показывает, что оно достаточно простое и обладает широкими возможностями, Применение таких устройств в следящих системах сокращает номенклатуру функциональных преобразований и позволяет в системах регулирования за счет введения сигналов, пропорциональных производным, получать более высокие качественные показатели (большое быстродействие, меньшую величину перерегулирования).1744700 Формула изобретения Т/1 Г т/2 Г Г Составитель В.Соседкаедактор А.Маковская Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец Заказ 2198 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Вычислительное устройство, содержащее последовательно соединенные интегратор и нуль-орган, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей, суммирующий вход интегратора соединен с первым входом устройства, выход второго фазочувствительного выпрямителя является первым выходом устройства, второй и третий входы устройства подключены к информационным входам соответственно первого и второго фазочувствительных выпрямителей, выход первого из которых соединен с суммирующим входом интегратора и с другим входом нуль-органа, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет вос произведения операции дифференцирования, в него введены выпрямительный элемент, триггер и третий фазочувствительный выпрямитель, выход которого является вторым выходом устройства, а информаци онный вход через выпрямительный элементсоединен с выходом второго фазочувствительного выпрямителя, выход нуль-органа через триггер соединен с управляющим входом третьего фазочувствительного выпря мителя,