Устройство для моделирования линейных динамических систем

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 170478 (21) 2606195/18-24с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 250680.Бюллетень М 2 ЗДата опубликования описания 2506.80(51) М. (л. 6 06 6 7/48 Государственный комитет СССР ло делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Л,И,Гутенмахер и Ю,А,Тимошенко Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕ 1Изобретение относится к аналого-,вой вычислительной технике и можетбыть использовано в качестве специализированного аналогового процессора гибридной вычислительной системы для моделирования разнообразныхдинамических систем и объектов, атакже в системах автоматической обработки результатов наблюдений, работающих в реальном масштабе времеИзвестны устройства, предназначенные для моделирования линейныхсистем и объектов по их динамическим характеристикам, которые могутбыть получены экспериментальным илирасчетным путем 1),Известное устройство представляет собой динамический линейный преобразователь, содержащий решающиеблоки на операционных усилителях,с помощью которых моделируется известная динамическая или передаточная Функция системы, и который позаданному входному воздействию позволяет определить выходной сигналси стемы,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсямоделирующее устройство, содержа 2шее генератор импульсов, блок памяти, блок резисторов, моделирующихвесовую функцию, и блок сумматоров,который по заданной динамической ха 5 рактеристике линейного стационарного объекта и входному сигналу 2позволяет находить выходной сигнал(С), который в общем случае можетбыть представлен в виде:30ск(-ь) 2 Яд ь-О(т),где к(с-Ф 7 - импульсная переходнаяФункци я, короче, импульсная функция объекта 21,Однако на практике весьма частоприходится решать задачу в обратнойпостановке, когда для объекта известна функция К(1) и известен выходнойсигнал ц(с), а требуется определитьсоответствующее входное воздействие2(с), Такая задача является существенно более сложной,и не может бытьрешена с помощью известного устройства.Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей устройства.Для достижения цели в устройстводля моделирования линейных динамических систем, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с742974 60 переключающим входом распределителяиМпульсов, выходы которого соединенысоответственно с управляющимивходами блока. памяти, выходы кото-.рого соединены соответственно с первой группой .входов блока сумматоров,вторая груПпа входов которого подклюцены соответственно к горизонтальнЫм шинам реэисторной сетки, и коммутатор, дополнительно введены управляющий регистр, функциональный преобразователь, дополнительная резисторная сетка, блок интеграторов и блоксравнения, причем выходы распределителя импульсов через управляющий регистр соединены соответственно с управляющими входами коммутатора, ин- )5формационные входы которого соединены соответственно с вертикальными шинами дополнительной резисторнбй сетки, а выходы коммутатора соединены соответственно со входами Облока интегратора, выходы которогоподключены соответственно к вертикальным шинам резисторной сетки,соответственно соединенным с первойгруппой вхсщов блока сравнения, ковторой группе входов которого подключены соответственно горизонтальныешины дополнительной резисторной сетки, соединенные соответственно с выходами блока сумматоров, причем первь(й и второй информационные входы 3блока сравнения являются входамиустройства, а выход блока сравнения соединен с первым управляющим входом генератора импульсов, второй управляющий вход которого является запуска ющим входом устройства, и выход генератора импульсов соединен со входомфункционального преобразователя, выход которого связан с объединенными информационными входами блока памяти, 40 Изобретение поясняется чертежом, устройство содержит генератор импульсов 1, функциональный преобразователь 2, распределитель импульсов 3, управляющий регистр 4, блок памяти 5, блок сумматора б, резисторная сетка 7, дополнительная резисторная сетка 8, коммутатор 9, блок интеграторов 10, блок сравнения 11, первый и второй входы устройства 12 и 13, Связи блоков в устройстве осуществляются системами шин-магистралями,Входы устройства 12 и 13 служат для задания известных уровней погреш ности импульсной функции К(1) и выходного сигнала 0(1), Резисторнаясетка 7 моделирует заданную импульсную функцию К(1), дополнительная резисторная сетка 8 реализована аналогично основной, с тем.отличием, чтовосходы основной реэисторной сеткислужат входами дополнительной и наоборот, Число ячеек в каждом блокеустройства определяется заданнымуравнением диСкретизации временной,переменной 1,=1 дС, .=1,2,п,Гез ограничения общности. полагаем К( 0 на всем интервале изменения независимой переменнойУстройство работает следующим образ ом.В исходном состоянии ячейки распределителя 3, регистра 4, блока памяти 5 хранят нулевую информацию,конденсаторы в цепях обратной связиинтеграторов 10 заряжены до напряжений, уровни которых определяются некоторым начальным приближением к искомому решению 2(1) (в частности,это может быть нулевой вектор),Ключи коммутатора 9 разомкнуты исвязь между дополнительной резисторной сеткой 8 и блоком интеграторов1 О отсутствует,Работа устройства начинается приходом сигнала Пуск, по которомугенератор 1 вырабатывает импульс,по.ступающий на вход распределителя 3и вход функционального преобразователя 2, При этом на выходе первого канала распределителя 3 появляется1, которая устанавливает в состояние 1 первый разряд регистра 4 Импульс с выхода распределителя 3 поступает также на управляющийвход первой ячейки памяти блока 5,обеспечивая тем самым запоминаниезначения сигнала У(1), вырабатываемого функциональным преобразователем2, С выхода первой ячейки памятизначение У(.) поступает на вход первого сумМатора блока б,Одновременно с этим 1 на выходе первого разряда регистра 4 замыкает первый ключ коммутатора 9,что приводит к началу переходногопроцесса в устройстве, цель которого найти такое приближенное значение Е, котооое позволяло бы восстановить известное значение Б(1)с заранее заданной погрешностью,Назначение блока сравнения 11 впереходном процессе - согласоватьточность образуемого на выходах интеграторов 10 решения 2(9) с уровнем погрешности исходной информации,Для этого на входы блока сравненияпомимо уровней погрешностей поступают значений решений Е(8) и сигналырассогласования, образуемче на выходах сумматоров блока 6,Когда требуемый. уровень точности получаемого решения оказывается достигнутым, блок сравнения 11 формирует сигнал окончаний интегрирования на данном такте, С выхода блока 11 на первый управляющий вход генератора 1 поступает импульс, который по своему действию аналогичен сигналу Пуск, Генератор 1 вырабатывает очередной импульс, поступающий на входы функционального преобразователя 2 и переключающий вход распределителя 3, При этом гоявляется импульс на втором канале распределите 742974,состояние 1 второго разряда регистра 4, и разрешает запись текущего значения сигнала О (1) функционального преобразователя 2 во вторую ячейку блока памяти 5. Одновременно с этим 1 на выходе второго разряда регистра 4 замыкает второй ключ коммутатора 9, что приводитк началу нового цикла интегрирования. При этом начальными условиямидля первого интегратора блока Ослужит значение искомой переменной2(1,) , полученное в конце предыдущего цикла,Процесс решения заканчиваетсяпосле завершения и циклов работыустройства. При этом на выходах интеграторов блока 10 фиксируются значения вектора Е(1), согласованные сзаданным уровнем погрешности исходной информации .Далее, при необходимости процессрешения можно организовать с заданной частотой периодизации,Таким образом,. выполнение устройства в соответствии с изобретениемпозволяет расширить Функциональныевозможности известных устройств иможет быть использовано в автоматических системах обработки экспериментальной информации, работающих вреальном масштабе времени,Формула изобретенияУстройство для моделирования линейных динамических систем, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с переключающим входом распределителя импульсов, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами блока памяти, выходы которого соединены соответственно с первой группой входов блока сумматоров, вторая группа которого подключена соответственно к гориэонтальным шинам резисторной сетки, икоммутатор, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет реше.ния обратной задачи, в него дополнительно введены управляющий регистр,Функциональный преобразователь, дополнительная резисторная сетка, блокинтеграторов и блок сравнения, причем выходы распределителя импульсовчерез управляющий регистр соединенысоответственно с управляющими входами коммутатора, информационные входыкоторого соедийены соответственнос вертикальными шинами дополнительной реэисторной сетки, а выходы ком мутатора соединены соответственносо входами блока интегратора, выходыкоторого подключены соответственно квертикальным шинам резисторной сетки,соответственно соединенным с первой Щ группой входов блока сравнения, ковторой группе входов которого подключены соответственно горизонтальныешины дополнительной резисторной сетки, соединенные соответственно с выходами блока сумматоров, причем первыйи второй информационные входы блокасравнения являются входами устройства, а выход блока сравнения соединенс первым управляющим входом генератора импульсов, второй управляющий входкоторого является запускающим входомустройства, а выход генератора,импульсов соединен со входом функционального преобразователя, выход которого связан с объединенными информационными входами блока памяти. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Кириллов В.В., Моисеев В,С.10 Аналоговое моделирование динамических систем Л Машиностроение,1977, с,117-129,2. Авторское свидетельство СССР9 384108 кл, С 06 6 7/48, 1971 о,рректар Г, Реметник Бахметье едактор Подписи 7/ В.3 Тир ИИПИ Государст по делам изоб 35 Москва, Ж 751нного комитений и отРаушская ета СССРрытийнабд, 4/