Устройство для моделирования нелинейных процессов

Устройство для моделирования нелинейных процессов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 479l26

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 13.12.73 (21) 1975747/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 30.07.75. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 15.09.76 (51) М. Кл. G 06g 7/46

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений н открытий (53) УДК 681.335(088.8) (72) Авторы изобретения

К. И. Богатыренко и В. Е. Прокофьев

Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В. И. Ленина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ

ПРОЦЕССОВ

Изобретение 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 взаимодействующих 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 сеточных 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 соединен с управляющим входом первого управляемого резистора, подключенного параллельно переходу сток — исток МОП-транзистора.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства.

10 Устройство содержит две сеточные модели

1 и 2, моделирующие первое и второе тело, управляемые стабилизаторы 3 и 4 тока с одинаковым коэффициентом передачи, дифференциальный усилитель 5 и генератор 6 напряжеl5 ния специальной формы. На входе усилителя

5 включены входной резистор 7 и МОП-транзистор 8. Параллельно им включены два управляемых резистора 9 и 10 времяимпульсного типа. В обратной связи усилителя 5 вклю20 чены резисторы 11 и 12 обратной связи. Кроме этого, в состав устройства входят источник

13 эталонного напряжения и две схемы 14 и ! 5 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 вариант устройства, в котором для управления величиной управляеЗО мого резистора 17 сеточной модели 1 или 2

479126

Зо

45

55

3 используется 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 RC-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 g, и gq. 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 U„, и U,, сеточных моделей 1 и 2 в прямоугольные импульсы, относительная длительность которых пропорциональна чет1 п вертой степени от U„U,, т. е. у =

А4Т у4 у,= " . Для этого один из входов каждого

А4т 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 U„=A /

Устройство работает следующим образом.

Схемы сравнения непрерывно преобразуют напряжения U„, è U„„, в прямоугольные импульсы. При этом среднее значение проводимостей д и дz составляет 0 4 ° A<> Ц4

А47 п1 А47 п2

3а 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 5

У 2й о (U4 У4) Ат п и.

Это напряжение, пропорциональное лучистому тепловому потоку, преобразуется стабилизаторами 3 и 4 в ток, который задается в граничные точки сеточных моделей 1 и 2.

Предмет изобретения

Устройство для моделирования нелинейных процессов, содержащее источник эталонного напряжения, выход которого через входной резистор и переход сток — исток МОПтранзистора 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 c его выходом, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых

479126 задач, 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 управляюБ щим входом второго управляемого резистора, подключенного параллельно переходу сток— исток МОП-транзистора.

479126

Фиг. 2

Составитель О, Сахаров

Телред М. Семенов Корректор М. Лейзерман

Редактор Т. Рыбалова

3аказ 3103 Изд. л1 1680 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

МОТ, Загорский филиал