SU840960A1 - Сеточна модель - Google Patents

Description

(54) СЕТОЧНАЯ МОДЕЛЬ

вость работы достигаетс  благодар  включению узла измерени  в контур отрицательной обратной св зи , образованн сеткой и операционным усилителем с инвертирующим входом. Особенностью работы такой сеточной модели  вл етс  смещение пол  узловых потенциалов сетк на величину измер емого потенциала с образованием нулевой разности потенциалов между узлом измерени  и нулевой ш«шой устройства 2.

Однако такое смещение возможно только относительно одного узла сетки, и, следовательно, непосредственное определение тока на указанной модели, тре-;

бующее измерени  потенциалов в двух соседних узлах, невозможно. Это может быть достигнуто только путем последовательного измерени  потенциалов сначала в одном узле, а затем - в соседнем с и последующего вычислени  значени  тока по найденным величинам узловых потенциалов, что приводит с одной стороны , к снижению общего быстродействи , а с другой - к потере точности вследствие погрещности вычислений.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и точности моделировани .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в сеточную модель, содержащую сетку, одни входь) которой подключены к выходам блоков задани  граничных условий, а другие входы - к выходам

блока задани  начальных условий операционный усилитель, вход которого подключен к первому узлу RC-сетки, а выход операционного усилител  соединен с входами блок задани  начальных и граничных урловий, и блок регистрации, дополнителыно введены первый и второй масщтабные инверторы, ключ, инвертор и масштабирующий резистор, причем вход первого масштабного инвертора соединен со вторым узлом R С-сетки, а выход первого масщтабного инвертора через второй масштабный шшертор подключен к первому выходу масштабирующего резистора и размыкающему контакту клю- ча, подвижный контакт которого соединен с выходом блока регистрации, второй выход масштабирующего резистора подключен к первому узлу Р С-сетки, выход еоперационного усилител  соединен с входом

, инвертора, выход которого подключен к замыкающему контакту ключа.

На чертеже представлена функциональ на  схема сеточной модели.

Устройство содержит блок Т С-сетки 1, образованной координатными резисторами 2 и узловыми ко1щенсаторами 3 с узлами Т С-сетки 4 и 5, блок 6 задани  граничных условий, блок 7 задани  начальных условий, операционный усилитель 8, инвертор 9, первый масштабный инвертор Ю, второй масштабный инвертор 11, блок 12 регистрации, резисторы 13 и 14, масштабирующий резистор 15, резисторы 16 и 17 и ключ 18.

Устройство работает следующим образом .

В момент пуска модели блока граничных и начальных условий начинают генерировать напр жени , поступающие на Входы Т2 С-сетки. В узлах последней, и в частности в выбранных узлах измерени , начинаютс  переходные процессы, представл ющие собой результат решени  задачи. Операционный усилитель 8 и масштабные инверторы 10 и 11, взаимодейству  между собой и Т С-сеткой, обеспечивают непрерывное сложение за величинами потенциалов в узлах измерени  и вычислейие их разности (пропорциональной искомому току).

Результаты измерений через ключ 18 (обеспечивающий выбор режима измерени  поступают на вход регистрирующего блока .

Условием баланса 8  вл етс  наличие нулевого напр жени  на входе операционного усилител  (относительно общей Шины мод ел и), т.е. в первом узле 4 Р Ссетки , что может быть выражено равенством

(1)

4 0

Выполнение этого услови  обеспечиваетс  автоматическим изменением выходного напр жени  усилител  8.

Напр жени , близкие к нулю, по вл ютс  в результате действи  обратных св зей через резисторы 16 и 17 также и на входах масштабных инверторов 1О и 11, т.е. в точках соединени  резисторов 13 и 16 и 14 и 17.

Если предположить, что подключение между первым и вторым узлами измерени  масштабных преобразователей-инверторов не вли ет на распределение ток в рассматриваемой схеме, то выполнение услови  (1) означает уменьшение потенциалов всех узлов Т С-сетки на величину искомого потенциала в первом узле R С-сетки 4

V -V - V

(2)

Claims (2)

1. -I С. fcblX. где V - потешшал в i -ом узле Т СU-j - напр жение на узловом ковден саторе в i -ом узле Т С-сетк выходное напр жение усилител  8, причем в силу равенства(1 .-V4-V,--V,, где V., - искомое напр жение в первом узле R С-сетки. Так как изменениена одну и ту же величину всего пол  потенциалов сетки не нарушает характера исследуемого пр цессэ, то выходное напр жение операционного усилител  8 представл ет собо искомое решение в первом узле измерени , вз тое с противоположным знако и после инвертировани  фиксируетс  бло ком 12 регистрации. Таким образом в верхнем положении клвэча 18 имеет мес то режим измерени  потенциалов. Всле ствие того, что потенциал в первом узл измерени  практически равен нулю, потребление тока входной цепью урилител  8 пренебрежимо мало, что обеспечивает высокую тоность измерени . Приведенные рассуждени  справедливы в предположении отсутстви  искажаю щего вли ни  масштабных инверторов 1О и 11. Это обеспечиваетс  выбором величин сопротивлени  резисторов 13, 16, 14, 17 и масштабирующего резист ра 15, а также изменением величины сопротивлени  резистора 2 R С-сетки, включенного между узлами R С-сетки с таким расчетом, чтобы выполн лись услови  - ( 9T-bKi :ir), (&) К-in 2 где R. -исходное значение сопротивлени  резистора 2; -измененное значение со . противлени  резистора 2; 1а.. -коэффициент передачи масштабного преобразовател инвертора Ю; - коэффиценгг к.-тг.о/с передачи масштабного преобразовател инвертора 11; р и р р t - сопротивлени  ) резисторов 13, 14, 15, 16 и 17. При этом , как видно из схемы, ток, протекающий между узлами С-сетки, не будет зависеть от подклкнени  масштабных преобразователей-инверторов, к, следовательно, услови  протекани  процессов в узлах измерени  не нарушаютс . Из равенства (З) следует, что потенциал во втором узле измерени  относительно обшей шины модели равен разности искомых наг5  жений в первом и втором узлах, так как напр жение на конденсаторе во втором узле есть результат решени  задачи дл  этого узла сетки, а выходное напр женке усилител  8 есть инвертированный результат решени  дл  первого узла измерени .. Таким образом , выходное напр жение масштабноги инвертора 11 пропорционально искомой величине тока, протекающего между выбранными узлами измерени  (через координатный резистор). Коэффициент передачи К устанавливаетс , исход  из услови  (5) ив соответствии с выбранным масштабом по току, измерение которого, как видно из схемы, производитс  в нижнем поло- . женин ключа 18. Таким образом, при выполнении .перечисленных условий на модели могут быть непосредственно замерены и напр жени  и токи без внесени  какАзх-либо искажений в исследуемый .прсщесс. Формула изобре. тени  Сеточна  модель, содержаща  Я С-сетку; одни входы которой подключены к выходам блоков задани  граничных условий , а другие входы - к выходам блока задани  начальных условий, операционный усилитель, вход которого подключен к первому узлу RС-сетки, а выход опера-, ционного усилител  соединен с входами блоков задани  начальных и граничных условий, и блой регистрации, отличающа с  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и точности моделировани , она дополнительно содержит

   первый и второй масштабные инверторы, ключ, инвертор и масштабирующий резистор , причем вход первого масштабного инвертора соединен со вторым узлом RC-сетки, а выход первого масштабного инвертора через второй масштабный инвертор подключен к первому выходу масштабирующего резистора и размыкающему контакту ключа, подвшкный контакт которого соединей с выходом.блока регистрации , второй выход масштабирующего резистора подключен к первому узлу R Ссетки , выход операционного усилител 

   оединен с входом инвертора, выход которого подключен к замыкающему контакту ключа.

   Источники информации,

   прин тые во внимание при экспертизе

   1 . Карлюс У, Моделирующие устройства дл  решени  задач теории пол . М., Иностранна  литература , 1962, с. ЗО9.
2. 2. Авторское свидетельство СССР N 517О28, кл. 606 G 7/48, 1974 (прототип).