Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИЗЛОМНЫХ И РАЗРЫВНЫХ ФУНКЦИЙ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИЗЛОМНЫХ И РАЗРЫВНЫХ ФУНКЦИЙ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИЗЛОМНЫХ И РАЗРЫВНЫХ ФУНКЦИЙ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Устройство для воспроизведения изломных и разрывных функций относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для воспроизведения семейства типовых и нетиповых кусочно-разрывных и изломных функций и для воспроизведения аналоговых логических операций. Сущность изобреения: устройство содержит аналоговые релейные элементы 5, 6, один из которых выполнен на дифференциальном усилителе 8 и двух переключателях 9 и 10, а другой - на дифференциальном усилителе 13 и переключателе 14, а также инвертор 7. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2029367
Класс(ы) патента: G06G7/25
Номер заявки: 5002770/24
Дата подачи заявки: 01.07.1991
Дата публикации: 20.02.1995
Заявитель(и): Волгин Л.И.[EE]
Автор(ы): Волгин Л.И.[EE]
Патентообладатель(и): Ульяновский политехнический институт (RU)
Описание изобретения: Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для воспроизведения семейств типовых кусочно-изломных и кусочно-разрывных функций, включая гистерезисные функции, с одной и (или) двумя точками излома и (или) разрыва.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет расширения класса воспроизводимых функций.
На фиг. 1 изображена базовая схема устройства; на фиг.2 и 3 изображены примеры включения базовой схемы по фиг.1 и воспроизводимые при этом функции; на фиг.4 - графики функций, воспроизводимых схемой по фиг.3д; на фиг.5 - схемы включения для воспроизведения семейства гистерезисных функций; на фиг.6 - графики гистерезисных функций, воспроизводимых схемами по фиг.6.
Устройство содержит первый и второй управляющие входы, на которые подаются соответственно входные управляющие напряжения х1 и х2, с первого по четвертый информационные входы 1-4, первый 5 и второй 6 аналоговые релейные элементы (реляторы), инвертор 7 знака, дифференциальный компаратор 8 и переключатели 9, 10 первого релейного элемента 5, резисторы 11 и 12, дифференциальный компаратор 13 и переключатель 14 второго релейного элемента 6.
При изображенных на фиг.1 положениях переключателей напряжения на неинвертирующих входах компараторов 8, 13 больше напряжений на их инвертирующих входах. В каждом релейном элементе 5, 6 выходы компараторов соединены с управляющими входами их переключателей. Управляющее напряжение х1 подается на неинвертирующий вход компаратора 8 и через резистор 11 на неинвертирующий вход компаратора 13. Управляющее напряжение х2 подается на инвертирующий вход компаратора 8 и через резистор 12 на неинвертирующий вход компаратора 13. Задающие напряжения у1, у2, у3, у4 подаются на информационные входы 1-4 устройства, которые соединены соответственно с входными (информационными) выводами первого 9 и второго 10 переключателей первого релейного элемента 5. Первый выход релейного элемента 5 (выходной вывод переключателя 9) подключен к первому входному выводу переключателя 14 и к второму выходу устройства. Второй выход релейного элемента 5 (выходной вывод переключателя 6) присоединен к входу инвертора 7 и к третьему выходу устройства. Выход инвертора 7 подключен к второму входному выводу переключателя 14 и к четвертому выходу устройства. Выход релейного элемента 6 (выходной вывод переключателя 14) присоединен к первому (основному) выходу устройства. Пятый выход является дублирующим.
Работает устройство следующим образом.
По первому выходу устройство воспроизводит функцию ситуационного мультиплексирования
Z1= которая является порождающей для класса воспроизводимых функций. Для первой (Z1=-y4) и четвертой (Z1=y1) ситуаций выходное напряжение Z1 не зависит от знака управляющего напряжения х2. При этом полярность напряжения k1x1+k2x2 на неинвертирующем входе компаратора 13 определяется как значениями и полярностью управляющих напряжений х1 и х2, так и коэффициентами передачи k1=R2/(R1+R2), k2= R1/(R1+R2), где R1 и R2 есть сопротивления резисторов 11 и 12.
На фиг. 2а представлено условное изображение базовой схемы (фиг.1) без дублирующего выхода Z5= x1. В зависимости от конкретных значений задающих напряжений yi и заданных комбинациях соединений входных выводов устройство воспроизводит различные типовые кусочно-изломные, кусочно-разрывные и кусочно-сшитые функции с одной и (или) двумя точками излома и (или) разрыва. В частности, при соединении информационных входов в соответствии с фиг.2б воспроизводится функция двухпорогового компарирования (функция допускового контроля) при R1= R2 (при k1=k2=0,5). Здесь и в дальнейшем изложении графики, изображенные сплошной линией, соответствуют случают х2>0, пунктирной линией - случаю х2<0.
> При у14=у, у23=0 и х2 ≠0 cхема по фиг.2а воспроизводит функцию безгистерезисного однопозиционного реле (фиг.2в), инвариантную к знаку напряжения х2. При х2=0 схема по фиг.2в воспроизводит функцию компарирования.
Схема по фиг.2г при х2 ≠0 воспроизводит режекторную модуль-функцию, а при х2=0 - модуль-функцию Z1=x.
Cхема по фиг.2д при х1=var, x2=const является селекторным фильтром уровней сигнала х2 с инверсией (х2<0) и без инверсии (х2>0) его передачи. При х1= var, x2=var схема по фиг.2д является амплитудным модулятором-демодулятором с подавлением сигнала вне рабочего участка характеристики.
Схема по фиг.3а при х1=var, x2=const воспроизводит семейство предикатных функций параллельного двустороннего ограничения с инверсной (х2<0) и неинверсной (х2>0) передачей напряжения х1.
Схема по фиг. 3б воспроизводит функцию инверсии-повторения напряжения х1, которая при х2=0 вырождается в непрерывнологическую модуль-функцию Z1= x.
Схема по фиг.3в при х1=var воспроизводит предикатную модуль-функцию с селекторным ограничением срединного участка, которая при у=х2вырождается в непрерывнологическую модуль-функцию с селекторным ограничением (фиг.3г).
Схема по фиг.3д при х1=var, x2=const воспроизводит непрерывнологическую функцию двустороннего параллельного ограничения с инверсной (х2<0) и неинверсной (х2>0) передачей напряжения х1. При х1=var, x2=var схема по фиг.3д воспроизводит операцию амплитудной модуляции-демодуляции с ограничением сигнала вне рабочего участка характеристики. Для всех схем по фиг.2,3 R1=R2, т.е. k1=k2=0,5.
Дальнейшее расширение классов воспроизводимых функций возможно путем снятия напряжений с дополнительных выходов Z2, Z3, Z4(несимметричные выходы) и между выходными выводами устройства (симметричные выходы). В частности, на фиг.4 приведены графики функций при снятии выходных напряжений в схеме по фиг.3д с дополнительных выходов и разностных сигналов между этими выводами. При снятии выходных напряжений с выходов Z2, Z3, Z4 в схеме по фиг. 3д воспроизводится соответственно базовые операции непрерывной логики выделения минимального Z2=min(x1, x2) (функция одностороннего параллельного ограничения сверху - фиг. 4а), максимального Z3=max(x1, x2) (функция одностороннего параллельного ограничения снизу - фиг.4б) и операция инвертирования функции Z3:Z4=-Z3=min(-x1, -x2).
При снятии разностного напряжения между вторым и третьим выходами в схеме по фиг.3д воспроизводится смещенная модуль-функция Z2-Z3=- x1- x2| (фиг.4в).
При снятии в схеме по фиг.3д напряжения между основным и пятым выходами воспроизводится функция двустороннего последовательного ограничения Z1-Z5 (фиг. 4г). При снятии напряжений между выходами Z2 и Z5, Z3 и Z5 воспроизводятся функции Z2-Z5 (фиг.4д) и Z3-Z5 (фиг.4е) одностороннего последовательного ограничения.
Во всех вышеприведенных примерах точки излома (разрыва) по оси абсцисс относительно начала координат являются симметричными, так как было принято R1=R2. Классы воспроизводимых устройством функций могут быть расширены введением асимметрии путем соответствующего изменения сопротивлений R1 и R2 резисторов 11 и 12, т.е. путем изменения коэффициентов передачи k1 и k2. В частности, в предельном случае при k1=0 (при k2=1), что соответствует устранению в релейном элементе 6 резистора 12 (R2 = ∞), схема по фиг.3д воспроизводит функции, изображенные на фиг.4ж (х2<0) и фиг.4з (х2>0).
Базовая схема (фиг. 1) может быть использована для воспроизведения гистерезисных и неоднозначных функций. В частности, при Z2=x1 (фиг.5а) воспроизводятся гистерезисные функции, изображенные на фиг.6а, б, в. При отождествлении в схеме по фиг.5а переменных х и у4, т.е. при х=у4(фиг.5б), воспроизводятся гистерезисные функции, изображенные на фиг. 6г, д. При отождествлении в схеме по фиг.5а переменных х и у3 (при х=у3) по выходу Z3 воспроизводится гистерезисная функция с наклонным участком прямой ветви характеристики (фиг. 6е). На фиг. 6ж, з изображены графики воспроизводимых схемой по фиг.5а функций при снятии выходных напряжений между выходами Z3 и Z5 при х=у4 (фиг.6ж) и при х=у3 (фиг.6з).
Базовая схема по фиг.1 позволяет также воспроизводить неоднозначные нелинейные функции. Для этого в качестве второй управляющей переменной х2 необходимо использовать производную от х1 по времени t, т.е. х2==dx1(t)/dt. Тогда при х2>0 (при движении х1 "вперед") изображающая точка движется по прямой ветви характеристики (на фиг.2. 3 это графики, изображенные сплошной линией), а при изменении направления движения изображающей точки на обратное она переходит на обратную ветвь (на фиг.2, 3 это графики, изображенные штриховыми линиями).
Формула изобретения: 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИЗЛОМНЫХ И РАЗРЫВНЫХ ФУНКЦИЙ, содержащее первый и второй аналоговые релейные элементы, каждый из которых выполнен в виде дифференциального компаратора, подключенного выходом к управляющему входу переключателя, инвертор, причем выход переключателя второго аналогового релейного элемента является первым выходом устройства, выход переключателя первого аналогового релейного элемента, являющийся вторым выходом устройства, соединен с первым информационным входом переключателя второго аналогового релейного элемента, второй информационный вход которого соединен с выходом инвертора, неинвертирующий и инвертирующий входы дифференциального компаратора первого аналогового релейного элемента являются соответственно первым и вторым управляющими входами устройства, а первый и второй информационные входы переключателя первого аналогового релейного элемента являются соответственно первым и вторым информационными входами устройства, отличающееся тем, что в первый аналоговый релейный элемент введен дополнительный переключатель, управляющий вход которого соединен с выходом дифференциального компаратора первого аналогового релейного элемента, первый и второй информационные входы являются соответственно вторым и третьим информационными входами устройства, а выход, являющийся третьим выходом устройства, подключен к входу инвертора, выход которого является четвертым выходом устройства, инвертирующий вход дифференциального компаратора второго аналогового релейного элемента соединен с общей шиной устройства, а неинвертирующий вход через соответствующие резисторы подключен к первому и второму управляющим входам устройства.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй и третий информационные входы устройства объединены и подключены к его первому управляющему входу, а первый и четвертый информационные входы устройства подключены к общей шине устройства.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй и третий информационные входы устройства объединены и подключены к его первому управляющему входу, первый и четвертый информационные входы объединены и подключены к его второму управляющему входу.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй выход устройства подключен к первому управляющему входу устройства.