Устройство для воспроизведения нелинейности типа петли гистерезиса

(71) Заявнтедь Московский ордена Ленина и ордена Ок энергетический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ ТИПА ПЕТЛИ ГИСТЕРЕЗИСАИзобретение отно вычислительной тех использовано при мо ких систем, включаю терезисом, такие ка ты, пьезоэлементы, элементы,ство 21, реализующмодель: аналоговой ожет быть я тематическую ик О и КХ-У=а О и КХ-У.-О О, КХ-у О КХ -Уири елировщих эле ии физичеоенты с гноме элеменКХъ5 Ог е к маг ующи о устрния, блторойблок йство, со к диффере ункционауправления,держащее бл нцирова ния,льные преобра ключ, интегок 15 для достижения пели в усвоспроизведения нелинейностгистерезиса, содержащее блок заданияаргумента, выход которого соединен с певым входом первого сумматора, выход20.которого соединен с первыми входамивторого и третьего сумматоров, выходыкоторых соответственно через первый ивторой ограничительные диоды соединены тройство для и типа петли Из-за налич и умноже ня подобнь ют необход ичие инте таточногоНаиболее близким хническому решениюбретению повляется устройИзвест перем ноже пераай и зователи,тор 1.ия блоков дифференцирова ния. и извлечения квадратног 1 е устройства не обеспечиимую точность. Кроме того, граторов не обеспечивает быстродействия устройства. д У Х Одн печивает в широко Цельпри Х С 1при Х Овыходной сигнал;входной сигнал;параметр нелинейности.о известное устройство не обевысокой точности формировам диапазоне частот.изобретения - повышение точМ,с соответствующими входами четвертогосумматора, выход которого через первыймасштабирующий усилитель соединен свходом первого интегратора, выход которого является выходом устройства и соедии вым вхо ом пятого с атора,(2) (3) (4)пРи Х -СУ (О и У РО (5)при Х -СЧ 0ХО приХ СУ и 00где О "ЬК- коэфФипиент усиления блока 9;коэфФициент усиления блока 10;С - параметр блока суммирования:Восходящие ветви петли гистерезиса воспроизводятся следящей системой, контур которой состоит из сумматора 2, сумматора 3 с диодом 24, сумматора 5, усилителя 11, интегратора 15, инвертора 18 и усилителя 12. Нисходящие ветви воспроизводятся той же следящей системой, контур которой замыкается через сумматор с диодом 25, Включение и выключение блоков 3 и 4 происходит в зависимости от величины игнлв , и 7, Сигналы 2., и 2 являются выходийми сигналами схемы повторения и за поминания экстремума сигнала 1 У), состоящей из двух идентичных следящих систем, контур которых состоит из входных сумматоров (блоки 7 и 9), ограничительных диодов (блоки 26 и 27), шунтирую-. щих эти диоды ключей (блоки 22 и 23), сумматоров 8 и 10, усилителей 1 3 и 14, интеграторов 1 6 и 17 и инверторов 19 и 20.При воспроизведении восходящей ветви сигнал Х надежно закрывает ограничительный диод 25, так как Х=- у(Х, а сигнал Х открывает ограничительный диод 24, так как выполняется условие Х- - у =2. При достижении сигналом Хка.своего максимального значения Х и по ледующем его убывании сигнал х также убываеж, так как ключ 22 шунти рует диод 26. Сигнал,Ед сохраняет свое максимальное значение, равное вследствие размыкания ключа 23 и обратной полярности напряжения на диоде 27. Таким образом, выполняются неравенства: Это,. в свою очередь, приводит к эапиранию диодов 24 и 25, вследствие чего сигнал на выходе устройства остается по нен с ер двторой вход которого подключен к выходу блока задания аргумента, а выход перво го интегратора соединен с входом перво го инвертора, выход которого через вто- Ю рой масштабирующий усилитель соединен с вторым входом первого сумматора, вве дены блок выделения модуля, сумматоры, ключи, ограничительные диоды, интеграторы, инверторы и масштабирующие уси лители, причем выход первого интегратора .соединен со входом блока выделения модуля, выход которого соединен с первым входом шестого сумматора, выход которого через третий ограничительный диод сое 26 динен с первым входом седьмого сумматора, выход которого через третий мас штабирующий усилитель соединен с входом второго интегратора, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора и через второй инвертор прдключен ко второму входу шестого сумматора, выход которого через первый ключ ссединен с вторым входом седьмого сум,матора, а выход блока выделения моду- Зф ля соединен с первым входом восьмого сумматора, выход которого через четвертый ограничительный диод соединен с первым входом девятого сумматора, выход которого через четвертый масшта- И бирующий усилитель соединен с входом третьего интегратора, выход которого через третий инвертор со вторым входом восьмого сумматора, связанным со вторым входом третьего сумматора, а вы ,ход восьмого сумматора через второй ключ соединен со вторым выходом девятого сумматора, причем выход пятого сумматора соединен с управляющими входами ключей. 4На чертеже представлена схема устройства.Устройство содержит блок задания аргумента 1, сумматоры 2-10, масштабируюшие усилители 11-14, интеграторы 15-17, инверторы 18-20, блок выделения модуля 21, ключи 22 и 23 и ограничительные диоды 24-27.Устройство реализует модель петли гистерезиса путем решения следующейЫ системы управлений (1)-(5):КЯ при)О У=К (Х)К приО У =К (Х-Х 2) 4приХ ЧКз.приХ -йкУХд.Е= х-5 9688 стоянным. Управление ключами 22 и 23 осуществляется сумматром 6, который замыкает ипи размыкает ключи в зависимости от знака сигнала 0 на выходе блока 6. Сумматор 6 производит вычита- з ние сигналов Х и У с весом С по формуле О Х С 9 . После достижения сщъналом Х значения Х СМ размыкается ключ 22 и замыкается ключ 23. Следящая система, вырабатывающая сигнал 111 Х, начинает следить, и сигнал 2 принимают значение При этом открывается ограничительный диод 25 и сигнал с интегратора 15 начинает убывать, Таким образом, реализуется нисходящая ветвь петли гистерезиса. Выбором коэффициента С осуществляется регулировка ширины петли гистерезиса, а ее наклон .регулируется коэффициентом усиления 12, причем12Ф -к Частотные свойства устройства прямо пропорциональны величине коэффициентов усиления усилителей 1 3 и 14, находящих ся в контурах следящих систем. Соответствующими выборами значений этих коэффициентов можно получить любое необходимое быстродействие устройства,Таким образом, предложенное выпол- з 5 нение устройства позволяет уменьшить погрешность и улучшить частотные свойства, проявляющиеся в уменьшении динамических искажений. формула изобретения Устройство для воспроизведения нелинейности типа петли гистерезиса, содержащее блок задания аргумента, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с первыми входами второго н третьего сумматоров, выходы которых соответственно через первый и второй ограничительные диоды соединены с соответствующими входами четвертого сумматора, выход 22 6 которого через первый масштабирующийусилитель соединен с входом первогоинтегратора, выход которого являетсявыходом устройства и соединен с первымвходом пятого сумматора, второй входподключен к выходу блока задания аргумента, а выход первого интегратора соединен с входом первого инвертора, выходкоторого через второй масштабирующийусилитель соединен с вторым входом первого сумматора, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью увеличения точности,в него дополнительно введены блок выделения модуля, сумматоры, ключи, ограничительныедиоды, интеграторы, инверторы, инверторы и масштабирующие -усилители, причем выход первого интеграторасоединен со входом блока выделения модуля, выход которого соединен с первымвходом шестого сумматора, выход которого через третий ограничительный диодсоединен с первым входом седьмого сумматора, выход котррого через третиймасштабирующий усилитель соединен свходом второго интегратора, выход которого соединен е вторым входом второгосумматора и через второй инвертор подключен к второму входу шестого сумматора, выход которого через первый ключсоединен с вторым входом седьмого сумматора, а выход блока выделения модулясоединен с первым входом восьмого сумматора, выход которого через четвертый ограничительный диод соединен с первымвходом девятого сумматора, выход которого через четвертый масштабирующийусилитель соединен с входом третьегоинтегратора, выход которого через третийинвертор соединен с вторыми входамивосьмого и третьего сумматоров, выходвосьмого сумматора через второй ключсоединен с вторым входом девятого сумматора, причем выход пятого сумматорасоединен с управляющими входами ключей. Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР988822 Тираж 731ПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыт Зб, Москва, Ж, Раушская Заказ, 8176/7 ВНИИ 11