Устройство для моделирования линейных систем

О 11 И С А Н Й Е )384I08

ИЗОБРЕЛ ЕЙ Им

Сока Соеетских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зав cnvio o t авт. cr3r zeTc;,r: тва.т1. 1хл. т.т 0 ад т, 48

Заявлено 10. I I I.1971 (№ 1633855/18-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Комитет по полам изобретений:;.:«:.р..тит при Совете Ыинистроа

СССР

Опубликовано 23Х.1973. Ьюллетень 3 24 .ттата опубликования описания 8Х111.1973

Авторы изобретения

Ю. Я. Никулин и B. М. Соловьев

Заявитель

УСТРОИСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ Л11НЕИНЫХ 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 переходная или импульсная переходная функция, а уравнения объекта неизвестны. 1 роме того, моделирование объек- 10 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. 20

Известно моделирующее устройство содержащее кольцевой распределитель, запоминающие устройства, ключи, сумматоры и резисторы.

В таком устройстве каждый блок чистого 25 запаздывания реализуется с помощью четырех — пяти усилителей постоянного тока. В связи с этим применение этого устройств приводит к сложной схеме модели, содержащей большое количество усилителей постоянного 33 тока, что существенно снижает точность воспроизведения дпнамических:войств системы и затрудняет ее эксплуатацию.

Реализация блоков чистого запаздывания на инфранизких частотах, свойственных с»стемам автоматического управления и объектам с большими постоянными времен „сопряжена с техническими трудностями, так как при этом возникает необходимость применен ия 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.

Вое это существенно ограничивает область применения известных моделирующих устро .ств. не обеспечивает высокой точности решения. затрудняет подготовку и нх эксплуатацтпо.

Цель изобретения — упрощение схемного решения, повышение стабильности работы, точи;сти во-произведения динамических сво ств мсделируемых объектов и улучшение эксплуатационных характеристик.

Это достигается тем, что в предложенном устройстве вход моделирующего устройства

384108

65 соединен с входами всех блоков памяти, входы которых через резисторы своих групп соединены с входами ключей, а также с входом первого сумматора. Число блоков памяти, ключей, резисторов в группе, а также число групп резисторов соответствует числу ячеек кольцевого распределителя. Выходы ключей и выход первого сумматора соединены с входом второго сумматора, выход которого связан с выходом моделирующего устройства.

Управляющий вход каждого блока памяти связан с управляющим входом соответствующего ключа и подсоединен к выходу одной из ячеек, причем управляющий вход каждого последующего блока памяти связан с выходом последующей ячейки кольцевого распределителя я.

На фиг. 1 показана схема устройства моделирования.

Схема содержит кольцевой распределитель

1, ячейки 2 — 2 кольцевого распределителя, генератор 8 тактовых импульсов, блоки 4,— 4„ памяти, ключи 5 — 5, резисторы Ro, R> — R блока б — б резисторов, сумматоры 7> и 7 .

На фиг. 2 изображена весовая функция

W (t) моделируемого объекта, смещенная в положительном направлен ии по оси ординат на величину — Wo<, соответствующую максимальному отрицательному значению, где T;>..—длительность весовой функции.

На фиг. 3 изображены эпюры напряжений в разных точках моделирующего устройства. где Uz, — U>„— напряжения на выходах ячеек кольцевого распределителя, U„— входной сигнал моделирующего устройства, U4, — U<„— напряжения на выходах блоков памяти, В (t) — W" (t) — сформированные весовые функции, Wo< — Wpп — величины смещений формируемых весовых функций W " (1) — W (t), U„,, — выходной сигнал моделирующего устройства.

В предложенн ом устройстве вход U„,- соединен с входами блоков памяти. Выход бло«а памяти через резисторы Ri — Я„своей группы соединен с входами ключей, а также через резистор Ro — с входом первого сумматора 7ь 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 7>, выход которого подключен к выходу моделирующего устройства. Управляющий вход каждого блока 4; памяти и управляющий вход соответствующего ему ключа 5, соединены между собой и подключены к выходу соответствующей ячейки 2, кольцевого распределителя.

Моделирующее устройство работает следующим образом.

С выходов ячеек кольцевого распределителя импульсы Uz, — С4„(фиг. 3) поступают на управляющие входы всех блоков памяти и ключей. При поступлении импуль".à с одной из ячеек на управляющий вход соответствующего б,-ока памяти происходит запоминание тек диего значения входного сигнала U„,-, который постоян но приложен к входу всех блоков памяти. Сигнал с — U,„с выхода бло1 ков памяти через резисторы своей группы подается па входы ключей.

В каждый момент времени оказывается открытым только один ключ, с выхода которого сигнал, определяемый величиной резистора, поступает на вход второго сумматора. Величины сопротивлений резисторов R — Я„каждой группы при подготовке задачи устанавливаются пропорционально значениям смещенной по оси ординат на величину Wp< (фиг. 2) весовой функции моделирующего объекта в дискретные равноотстоящие моменты времени

- 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 входн ого сигн ала с помощью группы резисторов и ключей, включенных на входе второго сумматора 7, фиксируется весовая функция моделируемого объекта, начало которой совпадает с моментом запоминания входного сигнала (фиг. 3).

Одновременно сигнал с выхода блока памяти через резистор R> и сумматор 7> поступает на вход второго сумматора 7 что обеспечивает вычитание составляющих Wo. (фиг. 2) и формирование н а 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, из запомненных в дискретные равноотстоящие моменты времени значений входного сигнала с помощью групп резисторов и ключей формируются весовые функции моделируемого объекта, сдвинутые одна относительно другой н а длительность импульса ячейки кольцевого распределителя. Сумма этих весовых функций, получаемая на выходе сумматора 7, соответствует выходному сигналу Users моделируемого объекта (фиг. 2).

Если считать, что интервал сдвига стремится к нулю, то уравнение свертки

А,„„() =,„(-) (— =) -., (1)

384108 где Х„,„(/) — выходной сигнал;

Х,(т) — входной сигнал;

W(t — 1;) — весовая функция системы, сдвинутая во времени на интервал т, можно представить суммой следующего вида: и

Х „„(/) =Ат « Х, (Лч)а(/ — iA-), (2)

t=1 где Лт — интервал сдвига, которое и реализуется предлагаемым моделирующим устройством.

Таким образом, предлагаемое моделирующее устройство строится из простых однотипHlbIx 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 изобретения

Устройство для моделирования линейных систем, содержащее блоки памяти, блоки ре5 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 к одному из входов ключей, соедпнен ных 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.

384108! А

МД7-,>

Корректор Е. Талалаева

Редактор Т. Рыбалва

Заказ "187,17 Ивд. ¹ 1632 Тираж 647 Подписное

11!1!!!1П!! омитета по дел,"..",i ивобретенпй и открblTllll tI ..ö Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2

Pgy У2

Составитель F. Тимохина

Техред Е. Борисова