Устройство для моделирования нелинейных процессов

1ъ.л ОП ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ429126 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 13.12 1) М, Кл, 6 06 д 7/46 ением заявки-сп ис сударственный иомитеавета Министров СССдо делам изобретенийн открытий(23) Приоритет -Опубликовано 30.07.75, Бю Дата опубликования описани(72) Авторы изобретения И. Богатыренко и В. Е. Прокофьев арьковский о 1) Заявитель Ленина политехническии институтим, В. И. Ленина МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХПРОЦЕССОВ ТРОЙСТВО Д устройства, ой управля дели 1 или 1Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и предназначено для использования на моделях с непрерывным во времени процессом решения краевых задач теории поля. Применение предлагаемого устройства позволит моделировать процессы лучистого теплообмена в системе взаимодейст. вующих между собой тел.Известно устройство для моделирования нелинейных процессов, содержащее источник эталонного напряжения, выход которого через входной резистор и переход сток-исток МОП транзистора подключен соответственно к первому и второму входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с затвором МОП-транзистора и через управляемые стабилизаторы тока - с входами двух сеточпых моделей; входы дифференциального усилителя через резисторы обратной связи соединены с его выходом.Однако такое устройство не обеспечивает моделирования температурных полей в системе тел, между которыми происходит лучистый теплообмен.Цель изобретения - расширение класса решаемых задач.Это достигается тем, что предлагаемое устройство содержит две схемы сравнения, два управляемых резистора и генератор напряжения специальной формы, выход которого соединеп с первыми входами схем сравнения, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих управляемых стабилизаторов тока. Выход первой схемы сравнения сое динен с управляющим входом первого управляемого резистора, подключенного параллельно переходу сток в ист МОП-транзистора.На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства.1 О Устройство содержит две сеточные модели1 и 2, моделирующие первое и второе тело, управляемые стабилизаторы 3 и 4 тока с одинаковым коэффициентом передачи, дифференциальный усилитель 5 и генератор 6 напряже ния специальной формы. На входе усилителя5 включены входной резистор 7 и МОП-транзистор 8. Параллельно им включены два управляемых резистора 9 и 10 времяимпульсного типа. В обратной связи усилителя 5 вклю чены резисторы 11 и 12 обратной связи. Кроме этого, в состав устройства входят источник 13 эталонного напряжения и две схемы 14 и5 сравнения, Клемма питающего напряжения обозначена позицией 16. В таком устройстве 25 в качестве генератора 6 напряжения специальной формы применяется обычный генератор периодических колебаний.На фиг, 2 показан вариантвкотором для управления величин е мого резистора 17 сеточной мо 25 10 15 20 25 Зо 40 45 50 55 60 65 3используется сигнал генератора 18 импульсов переменной длительности, вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя 5. В качестве генератора импульсов может быть использован триггер Шмидта, управляемый мультивибратор или генератор Ройера. Для уравновешивания суммирующего моста используется изменение сопротивления управляемого резистора 19, включенного вместо резистора 12 обратной связи. В этой схеме резисторы 9 и 10 управляются не непосредственно сигналами схем 15 и 14, а через триггер 20 и две схемы И 21 и 22.Генератор напряжения специальной формы содержит генератор 23 пилообразного напряжения, функциональный преобразователь 24, схему ИЛИ 25 и два ключа 26 и 27, Выходы схемы ИЛИ 25 соединены с входами схем И 21 и 22, на вторые входы которых подаются сигналы с триггера 20. В схеме использованы управляемые резисторы 17, 19, 9, 10, 11 времяимпульсного типа. В качестве схем 14 и 15 сравнения может быть использована, например, регенеративная схема сравнения на основе блокинг-генератора.Генератор 6 формирует напряжение специальной формы, причем первый полупериод напряжение линейное, а второй полупериод соответствует характеру исследуемого нелинейного процесса.Рассмотрим принцип работы устройства на примере схемы, показанной на фиг. 1 при моделировании лучистого теплообмена.Сеточные модели предназначены для моделирования исследуемых тел, между которыми происходит лучистый теплообмен. К граничным точкам каждой ЯС-сетки подключены выходы управляемых стабилизаторов тока. Эти блоки предназначены для преобразования действующего на их входе напряжения в пропорциональный ток. При этом один стабилизатор, например стабилизатор 4, одновременно производит инвертирование входного сигнала.Дифференциальный усилитель 5 вместе с резисторами 9 - 12 представляет собой компенсационное мостовое вычислительное устройство, осуществляющее требуемые математические операции суммирования и возведения в степень. В этом устройстве дифференциальный усилитель 5 выполняет функцию нуль-органа, и выходное напряжение его является управляющим для стабилизаторов тока.Существенной особенностью используемого моста является то, что в нем для получения на выходе аналогового сигнала в качестве компенсирующего регулируемого элемента используется линейная управляемая напряжением проводимость, состоящая из линеаризованного МОП-транзистора 8, постоянного входного резистора 7 и источника эталонного напряжения, в качестве которого применяется стабилитрон. Напряжение питания моста подается на клемму 16,В качестве управляемых резисторов 9, 10 моста используются времяимпульсные управляемые резисторы, проводимости которых дь и д. Среднее значение этих проводимостей пропорционально относительной длительности у, и у прямоугольных импульсов, поступающих на их управляющие входы со схем 15, 14 сравнения. В качестве этих элементов могут быть использованы триггеры Шмидта, дифференциальные операционные усилители, последовательно соединенные регенеративная схема сравнения и триггер, Схемы 14 и 15 предназначены для преобразования потенциалов граничных точек У, и У сеточных моделей 1 и 2 в прямоугольные импульсы, относительная длительность которых пропорциональна чет п вертой степени от У и У, т. е. у=А 4 Т у 4 у,= " . Для этого один из входов каждого А 4 т из схем сравнения подключен к граничной точке соответствующей модели, а второй - к выходу единого для всей модели генератора периодических колебаний, формирующего с 4 Г периодом Т напряжение У =А /Устройство работает следующим образом. Схемы сравнения непрерывно преобразуют напряжения Уи У, в прямоугольные импульсы. При этом среднее значение проводимостей д, и д, составляет ЮО 4 . Ло У 4АТ " АТ За счет большого коэффициента усиления дифференциальный усилитель 5 минимизирует разность напряжений, действующих на его входах, тем самым автоматически уравновешивается мост за счет изменения проводимости входных элементов. В уравновешенном состоянии выходное напряжение усилителя 5у 2 й (у 4 у 4)Т( АТ п 1 и Это напряжение, пропорциональное лучистому тепловому потоку, преобразуется стабилизаторами 3 и 4 в ток, который задается в граничные точки сеточных моделей 1 и 2. П редм ет и зобр ете ни я Устройство для моделирования нелинейных процессов, содержащее источник эталонного напряжения, выход которого через входной резистор и переход сток в ист МОП- транзистора подключен соответственно к первому и второму входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с затвором МОП-транзистора и через управляемые стабилизаторы тока - с входами двух сеточных моделей, входы дифференциального усилителя через резисторы обратной связи соединены с его выходом, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемыхзадач, оно содержит две схемы сравнения, два управляемых резистора и генератор напряжения специальной формы, выход которого соединен с первыми входами схем сравнения, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих управляемых стабилизаторов тока; выход первой схемы сравнения соединен с управляющим входом первого управляемого резистора, подключенного параллельно входному резистору, а выход второй схемы сравнения соединен с управляю щим входом второго управляемого резистора,подключенного параллельно переходу сток - исток МОП-транзистора.479126 Фиг 2 Подписно ираж 67 Зака овета Министоткрытнйаб., д, 4/5 МОТ, Загорский филиэ актор Т. Рыбало 3103 ЦНИИПИ Составитель О, СахарТехред М. Семенов Изд Мз 1680сударственного комитетпо делам изобретенийМосква, Ж, Раушска Корректор М. Лейзерма