Устройство для решения нелинейныхзадач статического магнитногополя

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл з с присоединением заявки Йо 6 06 О 7/46 Государственный комитет ссср по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения А. А, Мандрыченко и В, Е. Прокофьев шагом Ьможет бы) для октриче с равномерныисимости,Ь,(ависимость налогоой техлированииоля в сетки по за чена дискр ки, г аЬуь полуельнойой сеттся к лител ри мо тного ной й и эле О = ЬО+Озлирование физиляет собой дисруемой областисосредоточенель получается сетки.ического магрической сетке нию нелинейно- порядка в 0 20 где Ь - магнитная проницаемость, которая зависит не только от координатх, у, но и от потенциала Чм и часных производных.о м , ф-"-, Нелинейные свойства ферромагнйтной средывыражаются основной кривой намагничивания В(Н).или зависимостью магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля,И(Н), которая прнимается заданной. Для электрическо т 5 и й Изобретение относи вой и гибридной вычис нике и используется п статистического магни ферромагнитной средеЭлектрическое моде ческих полей представ кретную замену модели электрической цепью с ными параметрами, мод в виде электрическойМоделирование стат нитного поля на элект сводится к моделирова го уравнения второго частных производных Однако непосредственное использование нелинейных проводимостей с за" висимостью д(О) не представляется возможным, так как в существующих сеточных моделях можно обеспечить за висймости видадх т (ЬОХ)9 т (ЬО)Это йесоответствие можно исключить, если в качестве базового элемента; дискретно-аналоговой сеточной модели применить широтно-импульсную управляющую проводимость с зависимостями видао . о . (о), одь о - 1 ьо+ - Ь В случае кусочно-линейной аппроксимации характеристики д(О) с достаточ ной точностью ее можно представить участками прямых д дн +ЬнО, или для элементов сетбчной модели д 9 дй+он О3Известно;устройство для моделирования нелинейных задач, содержащее сеточный интегратор, генератор напряжения специальной йормы Г 13Однако оно не применимо при моде-. лировании статического магнитного поля.Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для моделирования объектов с распределенными параметрами, содержащее сеточную модель, каждая дискретная ячейка которой содержит первую и вторую пару управляемых проводимостей, генератор напряжения специальной формы и схему сравнения, которое позволяет моделировать линейные и нелинейные объекты управления с распределенными параметрами 2) .Недостатком указанного устройства явдяется низкая точность.Цель изобретения - повышение точности.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее сеточную модель и генератор напряжения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, введены элемент ИЛИ, блоки вычитания, функциональный преобразователь и блок формирования временных интервалов, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, а его выход соединен с управляющими входами управляемых резисторов сеточной модели, узловые точки которой подключены соответственно ко входам блоков вычитания, их выходы соединены со входами функционального преобразователя, выход которого подключен ко второму входу блока сравнения, его выход соединен со вторым входом элемента ИЛИ.Кроме того, функциональный преобра зователь содержит элементы сравнения, блок задания нелинейности, управляемые резисторы, масштабные резисторы, дифференциальный усилитель, широтно- импульсный, модулятор и генератор пилообразного напряжения, выход которого через блок задания нелинейности соединен с первыми входами широтно- импульсного модулятора и элементов сравнения, вторые входы элементов сравнения являются входами функционального преобразователя, выходы элементов сравнения подключены к управляющим входам соответственно первого и второго управляемых резисторов, од ни выводы которых объединены и соеди иены с шиной нулевого потенциала и череа последовательно соединенные масштабные резисторы - с источником постоянного напряжения, подключенным черй третий управляемый резистор к другим выводам первого и второго управляемых резисторов и к первому входу дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с общим выводом масштабных резисторов, выход дифференциального усилителя яв ляется выходом функционального преобразователя и подключен ко второму входу широтно-импульсного модуляеова, выход которого соединен с управ ляющим входом третьего управляемого резистора.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на Фиг.2 схема функционального преобразования.Устройство содержит сеточную модель 1, к каждому узлу которой подключены первая и вторая пара управляемых резисторов 2,3 и конденсатор 10 4, Узел 5 управления параметрами сеточной модели 1 состоит иэ вычитающих блоков б, 7, функционального преобразователя 8, блока 9 сравнения, элемента ИЛИ 10. Кроме того, устрой ство содержит генератор напряженияспециальной формы 11 и блок 12 формирования временных интервалов.функциональный преобразователь 8содержит масштабные резисторы 13, 14, 20 управляемые резисторы 15, 16, 17, шину 18 источника постоянного напряжения и шину 19 нулевого потенциала, дифференциальный усилитель 20, широтно-импульсный модулятор 21, генератор 22 пилообразного напряжения, блок 23 задания нелинейности и элементы 24, 25 сравнения.Устройство работает следующимобразом.З 0 Среднее значение величины резисторов 2, 3, в качестве которых используются широтно-импульсные управляемые проводимости, представляющиесобой цепочку иэ последовательносоединенных постоянного резистора иключевого элемента, определяетсяотносительной длительностью импульсов прямоугольного напряжения, подаваемых на ключевой элемент, Для Формирования этого напряжения использован специальный узел 5 управленияпараметрами сеточной модели 1, представляющий собой вычислительное устройство,вырабатывающее напряжение,относительная длительность импуль сов которого соответственно определяется величинами выходных напряжений дискретной ячейки сеточной модели 1 и формой развертывающегося напряжения, вырабатываемого генератором Я напряжения специальной формы 10, форма этого напряжения определяется характером нелинейных свойств модели руемой среды и в рассматриваемом случае ферромагнитной среды оно равноОф(Е) 8 Е; пте(и+1)тНапряжение с отдельной дискретнойячейки сеточной модели 1 поступает .на блоки б, 7. На их выходах формируются напряжения д О О-О и ОуО -04, которые подаются на функциоб 0 нальный преобразователь 8. В качествефункционального преобразователяиспользуется мостовое вычислительноеустройство. Полученные напряжения поступают на элементы 24, 25 сравнения, 65 куда также с блока 23 подается раэ842857 30 Формула изобретения 35 40 45 Получе вый вх 5 вертывающее напряжение вида О;(С)щ=АО ф . На выходе элементов 24, 25формируются прямоугольные импульсы,отнОсительная длительность которых соответственно пропорциональна квадратам входных величин. Эти импульсы подаются на управляемые резисторы 15,16 электрического моста так, чтосреднее значение их проводимостиоказывается пропорционально относительной длительности прямоугольныхимпульсов. Поскольку управляеьиерезисторы 15, 16 включены параллельно то их общая эквивалентная проводимость будет пропорциональна сумме относительных длительностей, илисумме квадратов входных величин. 15Управляемые 15-17 и масштабные 13,14 резисторы включены так, что в целом мост выполняет математическуюоперацию сложения квадратов входныхнапряжений дО и О. При изменении щодного из напряжений ЬОх или д Оуизменяется относительная длительность прямоугольных импульсов, чтовлечет за собой изменение проводимости плеч моста и нарушает его балансное состояние. При этом в диагонали мостовой схемы появится напряжение разбаланса, которое усиливается дифференциальным усилителем 20 ипоступает на широтно-импульсный модулятор 21, куда также с выхода блока 23 задания нелинейности поступает развертывающее напряжение, пропорциональное корню квадратному из напряжения генератора 22 пилообразногонапряжения, равногб О, в . На выходеширотно-импульсного модулятора образуются прямоугбльные импульсы, которые поступают на управляющий входуправляемого резистора 17, проводимость которого изменится так, чтоприведет мостовую схему в состояниеравновесия. Мостовая схема в этомслучае представляет собой замкнутуюсистему регулирования, питание которой осуществляется источником постоянного напряжения через шины 18, 19. В уравновешенном состоянии выход,ное напряжение дифференциального усилителя оказывается авным О = аО+ ьОфх и в виде постоянного напряжения поступает на блок сравнения 9 (компа-. ратор), куда также с генератора напряжения специальной Форьы 11 поступает развертывающее напряжение специальной формы Оф(г). Момент включения блока 9 сравнения, который исполь зуется в качестве широтно-импульсного модулятора, определяется из условия 0(с ) = О(й 1), из которого следует, что относйтельная длительность прямоугольных импульсов равнаТо Оф=т= -т нный сигнал поступает на перол элемента ИЛИ 10, куда также с блока Формирования временных интервалов 12 подаются прямоугольные импульсы с относительной длительностьюхарактеризующие начальное значенйе узловой проводимости.На выходе элемента ИЛИ образуются прямоугольные импульсы, относительная длительность которых равна=к, х-ь - ,",Полученные управляющиепрямоугольные импульсы подаются на управляющие входы управляемых резисторов 2, 3 сеточной модели 1, величина которых равна Конденсатор 4 выполняет роль усредняющей емкости.Получение управляющих сигналов время-импульсного типапозволяет производить непрерывное изменение в процессе решения задачи величин узловых проводимостей дискретных ячеек сеточной модели в Функции ее напряжений и нелинейных свойств моделируемой среды, что расширяет класс решаемых задач, а также повышает точность. 1. Устройство для решения нелинейных задач статического магнитного поля, содержащее сеточную модель и ге" нератор напряжения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в устройство введены элемент ИЛИ, блоки вычитания, функциональный преобразователь и блок Формирования вре.- менных интервалов, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющими входами управляеьых резисторов сеточной модели, узловые точки которой подключены соответственно ко входам блоков вычитания, выходы которых соединены со входами Функционального преобразователя, выход которого подключен ко второму входу блока сравнения, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ,2. Устройство по п,1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что функциональный преобразователь содержит элементы сравнения, блок задания нелинейности, управляеьые резисторы, масштабные резисторы, дифференциальный усилитель, широтно-импульсный моду" лятор и генератор пилообразного напряжения, выход которого через блок задания нелинейности соединен с первыми входами широтно-импульсного модулятора и элементов сравнения, вто842857 10 фие,рые входы элементов сравнения явля.ются входами функционального преобразователя, выходы элементов сравнения подключены к управляющим входам соответственно первого и второго управляемых резисторов, одни выводы которых объединены и соединены с шиной нулевого потенциала и через последовательно соединенные масштабные резисторы - с источником постоянного напряжения, подключенным через третий управляемый резистор к другим выводам первого и второго управляемых резисторов и к первому входу дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с общим выводом масштабных резисторов, выход дифференциального усилителя является выходом Функционального преобразователя и подключен ко второму входу широтно-импульсного модулятора, выход которого соединен с управляющим входом третьего управляемого резистора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 481043, кл. С 06 6 7/46, 1973.2. Авторское свидетельство СССР Р 466518, кл. 6 06 С 7/48, 1973 (прототип).642657 Составитель И. Яагорбининаедактор А. Власенко Техред А.Бабинец Корректор оши аказ 5105/63В Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная Тираж 745ИИПИ Государственпо делам иэобрет5, Москва, Ж,Подписноеого комитета СССРний и открытийаушская наб., д.