SU1667096A1

SU1667096A1 - Device for simulating nonlinear oscillation radio automatics systems

Info

Publication number: SU1667096A1
Application number: SU894663404A
Authority: SU
Inventors: Олег Леонидович Соколов
Original assignee: Северо-Западный Заочный Политехнический Институт
Priority date: 1989-03-20
Filing date: 1989-03-20
Publication date: 1991-07-30

Abstract

Изобретение предназначено дл исследовани возникновени незатухающих колебаний в нелинейных системах, может быть использовано как техническое средство обучени . Цель изобретени - повышение точности моделировани . Поставленна цель достигаетс введением M каналов, каждый из которых содержит полосовой фильтр, детектор, усреднитель, пороговый элемент, а также в устройство введены два сумматора, умножитель, блок синхронизации, два коммутатора, два делител , ограничитель, фильтр нижних частот. Устройство позвол ет исследовать автоколебательный процесс в нелинейных системах, производить оценку произведени ширины энергетического спектра автоколебаний на длительность переключательного воздействи уровн ограничени . 1 ил.The invention is intended to investigate the occurrence of continuous oscillations in nonlinear systems, and can be used as a technical training tool. The purpose of the invention is to improve the accuracy of modeling. The goal is achieved by introducing M channels, each of which contains a bandpass filter, a detector, an averager, a threshold element, and also two adders, a multiplier, a synchronization unit, two switches, two dividers, a limiter, and a low-pass filter. The device allows to investigate the self-oscillation process in nonlinear systems, to estimate the product of the width of the energy spectrum of the self-oscillations and the duration of the switching action of the level of the limitation. 1 il.

Description

Изобретение предназначего дл исследовани возникновени незатухающих колебаний в нелинейных системах, может быть использовано как техническое средство обучени .The invention is designed to investigate the occurrence of undamped oscillations in nonlinear systems, can be used as a technical training tool.

Цель изобретени - повышение точности .The purpose of the invention is to improve accuracy.

На чертеже представлена функциональна схема устройства.The drawing shows the functional diagram of the device.

Устройство содержит линейный элемент 1, два переключател 2-1, 2-2, усилитель 3. ограничитель 4-1. Вход линейного элемента соединен с одним неподвижным контактом первого переключател 2-1, а выход линейного элемента 1 - с подвижным контактом второго переключател 2-2. Устройство снабжено также М каналами, каждый из которых содержит последовательно соединенные полосовой фильтр 5, детектор 6, усреднитель 7, пороговый элемент 8. Устройство содержит также первый сумматор 9, умножитель 10, ключ 11, третий переключатель 2-3, блок 12 синхронизации, два коммутатора 13-1. 13-2, два делител 14-1, 14-2, ограничитель 4-2, второй сумматор 15, фильтр 16 нижних частотThe device contains a linear element 1, two switches 2-1, 2-2, amplifier 3. limiter 4-1. The input of the linear element is connected to one fixed contact of the first switch 2-1, and the output of the linear element 1 is connected with the moving contact of the second switch 2-2. The device is also equipped with M channels, each of which contains a series-connected band-pass filter 5, a detector 6, an averager 7, a threshold element 8. The device also contains a first adder 9, a multiplier 10, a key 11, a third switch 2-3, a synchronization unit 12, two switch 13-1. 13-2, two dividers 14-1, 14-2, limiter 4-2, second adder 15, low pass filter 16

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При моделировании и исследовании автоколебаний в нелинейной системе переключатели 2-1 и 2-2 став т в положение, замыкающее систему, т.е. выход второго сумматора 15 соедин ют с входом линейного элемента 1, выход линейного элемента 1 соедин ют с объединенными входами делителей 14-1 и 14-2. При этом автоматизированную оценку произведени ширины мгновенного энергетического спектра автоколебаний на длительность переключательоWhen modeling and studying self-oscillations in a nonlinear system, switches 2-1 and 2-2 are set to close the system, i.e. the output of the second adder 15 is connected to the input of the linear element 1, the output of the linear element 1 is connected to the combined inputs of the dividers 14-1 and 14-2. In this case, an automated estimate of the product of the width of the instantaneous energy spectrum of self-oscillations for the duration of the switch

ОчOch

SS

ОABOUT

оabout

ного воздействи уровн ограничени получают следующим образом.The exposure limit effect is obtained as follows.

Переключатель 2-3 устанавливают в положение , соедин ющее второй выход блока 12 синхронизации с входом фильтра 16 ниж- них частот. В блоке 12 устанавливают заданную длительность и скважность импульсов на втором выходе блока, т.е. заданное переключательное воздействие уровн ограничени . На выходе фильтра 16 заданное переключательное воздействие преобразуетс в пропорциональное напр жение , которое подаетс на один вход умножител 10. На второй вход умножител 10 поступает напр жение, пропорциональное ширине мгновенного энергетического спектра автоколебаний.The switch 2-3 is set to a position connecting the second output of the synchronization unit 12 with the input of the filter 16 of the lower frequencies. In block 12 set the specified duration and duty cycle of the pulses at the second output of the block, i.e. specified switching action of the limiting level. At the output of the filter 16, the predetermined switching effect is transformed into a proportional voltage, which is applied to one input of the multiplier 10. The second input of the multiplier 10 receives a voltage proportional to the width of the instantaneous energy spectrum of self-oscillations.

Данное напр жение получают следующим образом. Импульсы переключательного воздействи с второго выхода блока 12 поступают на вход второго коммутатора 13- 2. В результате выходной сигнал усилител 3 в момент поступлени на вход коммутатора 13-2 импульса будет поступать на вход ограничител 4-1 с уровнем ограничени ак а в момент поступлени паузы выходной сигнал усилител 3 будет поступать на вход ограничител 4-2 с уровнем ограничени 82. Примем, что . Тогда амплитуда автоколебаний в момент импульса будет со- ответственно равна Ai nai. Соответственно в паузе амплитуда автоколебаний будет определ тьс величиной Аз п 32, причем амплитуда Ai A2. Автоколебание с указанным скачкообразным изменением амплитуды поступает с выхода второго сумматора 15 через переключатель 2-1 на вход линейного элемента 1, Переходный процесс на выходе элемента 1 характеризуетс измен ющимс энергетическим спектром.This voltage is obtained as follows. Switching action pulses from the second output of the block 12 are fed to the input of the second switch 13-2. As a result, the output signal of the amplifier 3 at the moment the pulse 13-2 arrives at the input of the switch will be fed to the input of the limiter 4-1 at the level of the current limit at the moment of pause the output signal of amplifier 3 will be fed to the input of the limiter 4-2 with the level of limitation 82. Let us assume that. Then the amplitude of self-oscillations at the moment of an impulse will be respectively equal to Ai nai. Accordingly, during the pause, the amplitude of self-oscillations will be determined by the magnitude of Az n 32, with the amplitude Ai A2. The self-oscillation with the indicated jump-like change in amplitude is output from the second adder 15 through a switch 2-1 to the input of the linear element 1. The transient at the output of element 1 is characterized by a varying energy spectrum.

Определение ширинь; мгновенного энергетического спектра автоколебаний производитс с помощью блоков 5-9. Каждый полосовой фильтр 5-1,...,5-М настроен на среднюю частоту fi,...,fM с шириной по- лосы пропускани Д f, одинаковой дл всех фильтров. После детектировани выходных процессов полосовых фильтров 5 в соответствующих детекторах 6-16-М и последующего усреднени в усреднител х 7-1,...,7-М на выходах блоков 7 получаем в каждый момент времени оценку мгновенного энергетического спектра переходного сигнала на выходе элемента 1. В зависимости от установки пороговых уровней и поро- говых элементах 8-1,...,8-М они будут срабатывать и выдавать на своем выходе сигнал единичной амплитуды при превышении соответствующей спектральной компонентой заданного уровн , например уровн Definition width; The instantaneous energy spectrum of self-oscillations is produced using blocks 5-9. Each band-pass filter 5-1, ..., 5-M is tuned to the middle frequency fi, ..., fM with the bandwidth D f, the same for all filters. After detecting the output processes of the bandpass filters 5 in the corresponding detectors 6-16-M and subsequent averaging in the averagers 7-1, ..., 7-M at the outputs of blocks 7, we obtain at each time an estimate of the instantaneous energy spectrum of the transition signal at the element output 1. Depending on the setting of the threshold levels and the threshold elements 8-1, ..., 8-M, they will trigger and generate at their output a unit amplitude signal when the corresponding spectral component exceeds a given level, for example

0, максимального. Сигналы единичной (или нулевой) амплитуды с выходов пороговых элементов 8-1,...8-М поступают на соответствующие входы сумматора 9,0, the maximum. The signals of a single (or zero) amplitude from the outputs of the threshold elements 8-1, ... 8-M are fed to the corresponding inputs of the adder 9,

Таким образом, на выходе сумматора 9 сигнал в каждый момент времени в определенном масштабе будет отображать число сработавших пороговых элементов 8- 1,,,.,8-М, что в свою очередь соответствует ширине мгновенного энергетического спектра автоколебаний на выходе элемента 1. Сигнал с выхода сумматора 9 поступает на другой вход умножител 10. В результате на выходе умножител 10 в каждый момент времени получаем оценку произведени ширины мгновенного энергетическогоспек- тра автоколебаний на длительность переключательного воздействи уровн ограничени сигнала на выходе усилител 3. С выхода синхронизации блока 12 синхронизации на управл ющий вход ключа 11 поступает в каждом такте импульс, открывающий ключ 11. Временное положение импульса открывани ключа 11 оператор задает в блоке 12 синхронизации. Таким образом, на выходе ключа 11 в заданный момент времени получаем соответствующую автоматизированную оценку произведени ширины мгновенного энергетического спектра автоколебаний на длительность переключательного воздействи уровн ограничени .Thus, at the output of the adder 9, the signal at each time point in a certain scale will display the number of triggered threshold elements 8-1 ,,,., 8-М, which in turn corresponds to the width of the instantaneous energy spectrum of self-oscillations at the output of element 1. Signal c The output of the adder 9 is fed to another input of the multiplier 10. As a result, at the output of the multiplier 10, at each instant of time, we obtain an estimate of the product of the width of the instantaneous energy spectrum of self-oscillations and the duration of the switching action of the level anicheni signal at the output of amplifier 3. From the output to a control input 12, a synchronization key the synchronization unit 11 receives each clock pulse, the opening position of the key 11. The temporary opening key 11 the operator sets the pulse in block 12 the synchronization. Thus, at the output of the key 11 at a given point in time, we obtain the corresponding automated estimate of the product of the width of the instantaneous energy spectrum of self-oscillations and the duration of the switching effect of the level of limitation.

Аналогично работает устройство при получении автоматизированной оценки произведени ширины мгновенного энергетического спектра автоколебаний на длительность переключательного воздействи коэффициента усилени . В этом случае импульсы заданной длительности и скважности с первого вьхода блока 12 синхронизации поступают на коммутатор 13-1 и одновременно через переключатель 2-3 на вход фильтра 16 нижних частот,The device works similarly when obtaining an automated estimate of the product of the width of the instantaneous energy spectrum of self-oscillations and the duration of the switching effect of the gain factor. In this case, the pulses of a given duration and duty cycle from the first input of the synchronization unit 12 arrive at the switch 13-1 and at the same time through the switch 2-3 to the input of the low pass filter 16,

В отличие от предыдущего случа коэффициенты делени делителей 14-1 и 14-2 подобраны так, что при подключении делител 14-1 коммутатором 13-1 к усилителю 3 момент поступлени импульса дает общий коэффициент системы, при котором автоколебани в системе существуют. В момент паузы, когда коммутатором 13-1 подключен к входу усилител 3 делитель 14-2, общий коэффициент усилени системы недостаточен дл возникновени автоколебаний в системе .In contrast to the previous case, the division factors of dividers 14-1 and 14-2 are chosen so that when the divider 14-1 is connected by switch 13-1 to amplifier 3, the moment of arrival of the pulse gives the overall system coefficient at which auto-oscillations exist in the system. At the moment of pause, when switch 13-1 is connected to the input of amplifier 3 and divider 14-2, the overall gain of the system is insufficient for the occurrence of auto-oscillations in the system.

Claims

Apparatus for modeling a non-linear self-oscillating radio automation system containing linear

element, two switches, an amplifier, a limiter, the linear element input being connected to the first fixed contact of the first switch, and the output to the moving contact of the second switch, characterized in that, in order to increase the simulation accuracy, it includes M channels, each of which contains serially connected bandpass filter, detector, averager, threshold element, as well as the first adder, multiplier, key, third switch, synchronization unit, two switches, two dividers, limiter, second A second adder, a low-pass filter, where the output of the linear element is connected to the information input of a band-pass filter of each channel, the output of the threshold element of each channel is connected to the corresponding input of the first adder, the output of which is connected to the First information input of the multiplier the key input, the control input of which is connected to the first output of the synchronization unit, the output of the key is the device output, the second output of the synchronization unit is connected to the first The third contact of the third switch and the control input of the first switch, the output of which is connected to the information input of the amplifier, the output of which is connected to the information input of the second switch, the first and second outputs of which are connected to the inputs of the first and second limiters, respectively, the outputs of which are connected respectively to the first and second the second inputs of the second adder, the output of which is connected to the moving contact of the first switch, the first fixed contact of the second switch is connected to the bulk The inputs of the first and second dividers, the outputs of which are connected respectively to the first and second information inputs of the first switch, the control input of the second switch are connected to the third output of the synchronization unit and the second fixed contact of the third switch, the movable contact of which is connected to the input of the low-pass filter whose output is connected to the second multiplier information input.

НЈ1№ЕОа15аЈ1

i