Устройство для моделирования линейных систем

О 11 И С А Н Й Е3841 ОЗИЗСБРЕТЕЙ ИмСоюз советских Социалистических РеслубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф- . =т;, яФ ф"- тф:-.Ртт хЪ Заие от авт. свидетель тва 1 с,т тт 0 ва т 48 Заявлено 10 Л И.1971 ( 1633855/18-24)с присоединением заявки Лд Приоритет Комитет ло аслам изобретений и от;рнтит при Соосто Ыинистроа СССРОпубликовано 23 Х.1973. Ьюллетень,3 24 Лата опубликования описания 8 Х 111.1973 Авторыизобретения Ю, Я. Никулин и В. М. Соловьев Заяв пель УСТРОИСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ Л 1 тНЕИНЫХ СИСТЕМ Изобретение относится к моделирующим устройствам линейных систем и объектов.В настоящее время одной из актуальных задач является разработка устройства для моделированчия линейных систем и объектов 5 по их экспериментальным динамическим характеристикам. Это объясняется тем, что часто известны переходившая или импульсная переходная функция, а уравнения объекта неизвестны. 1 роме того, моделирование объек тов по их экспериментальным динамическим характеристикам обеспечивает более высокую точность воспроизведения динамических свойств.Известковы устройства, предназначенные для 15 воспроизведения динамических свойств л,.- нейных систем и объектов по их динамическим характеристикам, которые могут быть получены как экспериментально, так и расчетным путем. 20Известно моделирующее устройство содержащее кольцевой распределитель, запоминающие устройства, ключи, сумматоры и резисторы.В таком устройстве каждый блок чистого 25 запаздывания реализуется с помощью четырех в пя усилителеи постоянного тока. В связи с этим применение этого устройств приводит к сложной схеме модели, содержащей большое количество усилителей постоянного ЗЗ тока, что существенно снижает точность воспроизведения дпнамнческих;войств системы н затрудняет ее эксплуатацию.Реализация блоков чистого запаздывания на инфраннзких частотах, свойственных системам автоматического управления н объектам с большими постояннымн времен, сопряжена с техническими трудностями, так как при этом возникает необходимость применения конденсаторов и резисторов с большими значениями параметров.Невысокая точность воспроизведения динамических свойств моделируемого объекта и нестабильность работы вызывается дрейфом нуля усилителей постоянного тока.Изменение масштаба времени модели в таком устройстве влечет за собой необходимость замены блоков чистого запаздывания, Все это существенно ограничивает область применения известных моделнрующнх устройств, не обеспечивает высокой точности решения, затрудняет подготовку н нх эксплуатани то.Цель изобретения - упрощение схемного решения, повышение стабильности работы, точи;сти воспроизведения динамических своств мсделируемых объектов и улучшеноте эксплуатационных характеристик.Это достигается тем, что в предложенном устройстве вход моделирующего устройства65 соединен с входами всех блоков памяти, входы которых через резисторы своих групп соединены с входами ключей, а также с входомпервого сумматора. Число блоков памяти,ключей, резисторов в группе, а также числогрупп резисторов соответствует числу ячееккольцевого распределителя. Выходы ключейи выход первого сумматора соединены с входом второго сумматора, выход которого связан с выходом моделирующего устройства.Управляющий вход каждого блока памятисвязан с управляющим входом соответствующего ключа и подсоединен к выходу одной изячеек, причем управляющий вход каждогопоследующего блока памяти связан с выходом последующей ячейки кольцевого распределителя я.На фиг. 1 показана схема устройства моделирования.Схема содержит кольцевой распределитель1, ячейки 21 - 2, кольцевого распределителя,генератор 8 тактовых импульсов, блоки 4, - 4памяти, ключи 51 - 5, резисторы Ро, Рл - Рпблока бл - б резисторов, сумматоры 7 ц 7.На фиг. 2 изображена весовая функцияУ,моделируемого объекта, смещенная вположительном направлении по оси ординатна величину - л"в соответствующую максимальному отрицательному значению, где Т 41 -длительность весовой функции.На фиг. 3 изображены эпюры напряжений вразных точках моделирующего устройства.где У, - У 2 - напряжения на выходахячеек кольцевого распределителя,Увх - входной сигнал моделирующего устройства,У 4, - У 4 - напряжения на выходахблоков памяти,Влф (1) - %в (1) - сформированные весовые функции,%вл - Увп - величины смещен 41 й фоРмируемых весовых функций 14 лв(1) - 1 л в(1),Увв,х - ВЫХОДНОЙ СИГНаЛ МОЛЕЛИрующего устройства.В предложенном устройстве вход Увх соединен с входами блоков памяти. Выход блока памяти через резисторы Йл - Йсвоейгруппы соединен с входами ключей, а такжечерез резистор Рв - с входом первого сумматора 7 ц Число блоков памяти, число ключей и число резисторов в каждой группе соответствует числу ячеек кольцевого распределителя. Выходы ключей и выход первого сумматора связаны с входом сумматора 72, выходкоторого подключен к выходу моделирующего устройства. Управляющий вход каждогоблока 4; памяти и управляющий вход соответствующего ему ключа бл соединены междусобой и подключены к выходу соответствующей ячейки 24 кольцевого распределителя,Моделирующее устройство работает следующим образом,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 С выходов ячеек кольцевого распределителя импульсы У 2, - Ух(фцг. 3) поступаот на управляющие входы всех блоков памяти и ключей. При поступлении импульса с одной из ячеек на управляющий вход соответствующего блока памяти происходит запом 1 лнансле ТЕКУЩЕГО ЗНаЧЕНИЯ ВХОДНОГО СИГНаЛа (/вх, КО- торий постоянно приложен к входу всех блоков памяти. Сигнал У - Улс вьхода бло 1ков памяти через резисторы своей группы подается ца входы ключей.В каждый момент времени оказывается открытым только один ключ, с выхода которого сигнал, определяемый величиной резистора, поступает на вход второго сумматора, Величцны сопротивлений резисторов Р - Якаждой группы при подготовке задачи устанавливаются пропорциональцо значениям смещенной по оси ординат на велич 1 лну Юо (фиг. 2) весовой функции моделирующего объекта в дискретные равноотстоящие моменты времени с периодом, равным длительности импульса ячейки кольцевого распределителя. Вследствие этого за период Т работы кольцевого распределителя, в течение которого на выходе блока памяти сохраняется запомненное значение входного сцгнала с помощью группы резисторов и ключей, включенных на входе второго сумматора 7., фиксируется весовая функция моделируемого объекта, начало которой совпадает с моментом запоминацця входного сигнала (фиг. 3).Одновременно сигнал с выхода блока памяти через резистор Йв и сумматор 71 поступает на вход второго сумматора 7 что обеспечивает вычитание составляющих %о. (фиг. 2) и формирование на выходе второго сумматора весовых функций моделируемого объекта заданного вида (фиг. 2). Через период работы кольцевого распределителя, который соответствует длительности весовой функции, вновь происходит запоминание значения входного сигнала и в дальнейшем цикл работы повторяется.Все блоки памяти и соединенные с их выходами через группы резисторов ключи работают аналогично, Однако в связи с тем, что управляющие входы блоков памяти и управляющие входы ключей подключены к ячейкам кольцевого распределителя со сдвигом, цз запомненных в дискретные равноотстоящие моменты времени значений входного сигнала с помощью групп резисторов и ключей формируются весовые функции моделируемого объекта, сдвинутые одна относительно другой на длительность импульса ячейки кольцевого распределителя. Сумма этих весовых функций, получаемая на выходе сумматора 7 соответствует выходному сигналу Увых моделируемого объекта (фиг, 2).Если считать, что интервал сдвига стремится к нулю, то уравнение сверткиыхЯ:"вх(х) ф ( ) " (1)0%(1 - т) - весовая функция системы,сдвинутая во времени на интервал т,можно представить суммой следующего вида:и-выл =Х в.Р) о Р --")1:1где Лт - интервал сдвига,которое и реализуется предлагаемым моделирующим устройством.Таким образом, предлагаемое моделирующее устройство строится из простых однотипных блоков, схема, наладка и эксплуатация его проста. Устройство имеет широкий динамический диапазон, так как может работать в диапазоне частот от инфранизких частот до видеочастот, обладает высокой точностью воспроизведения динамических свойств моделируемых систем и объектов. Предмет изобретенияУстройство для моделирования линейныхсистем, содержащее блоки памяти, блоки ре зисторов, сумматоры, ключи и кольцевой распределитель, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и увеличения его точности, в нем выходы блоков памяти соединены с входом первого сумматора через блоки 10 резисторов, выходы которых подключены кодному из входов ключей, соедпненных по второму входу с первыми входами блоков памяти, вторые входы которых подключены к входным клеммам устройства, выходы ключей 15 и выход первого сумматора, соединены с входом второго сумматора, а к первому входу блоков памяти подключены ячейки кольцевого распределителя.20Иа % 1632 Т елим идобретеннй и открыт Москва, Ж, Рдушская на раж 647 Подписное й пи Совете Министров СССР ,д.45