Связи в схеме моделирования, показанной на рис. 5.5, могут быть описаны следующим образом:

УП [У16ЛЗ <+ л;> = УИ [У 15] УИ ЕУ15,1] <->:>= УС [У14]

УС [У14. 1, 2] <+ J> = П fl] БН Щ + БП [8] .

УП [У21.13 < 4-л:г/> = БП [83 БН {1, 1, 2] < - cos л:> = УП {У 16] + УИ [У 15] БП [8,1, 2, 3, 4] <- ху> = УП [У 16] 4- УИ 1У15] + УИ У23] + УП [У24] УП [У24. 1] < - у> = УИ [У23] УИ [У23. 1] <+ д> = УС [У22]

УС [У22. 1. 2] <-J> = БП [9] + 3

П [9.1. 2. 3. 4] < - ху> = УП [У163 + УИ {У 15] 4- УПУ21] 4- БП [8].

В принципиальных схемах информация о связях между элементами внешних разветвленных цепей операционного усилителя записывается относительно полюсов и узлов, образуемых этими элементами. Такие схемы могут иметь четыре полюса: вход, земля (3), входная клемма операционного усилителя (S) и выход схемы. Вход и выход имеют обозначения тех переменных, которые поступают на вход схемы и воспроизводятся ею (например, \х\, 1у\ и т.д.). Узлы обозначаются В[1], В[2]..., где [1], [2],... - номера узлов.

Для записи связей между элементами схемы используется система равенств, в левой части которых ставятся обозначения полюсов и узлов, а в правой - в виде суммы располагаются обозначения и номера элементов, входящих в состав этого узла. Все номера и обозначения переменных заключаются в квадратные скобки.

Например, запись сведений о связях в схеме на рис. 5.6 производится еле- R1

дующим образом: °- ~Г~

{-х\ = R[l] 4=

3 = С[1] Ъ

S = R[2] 4- С[2] 4- R[3] , Рис. 5.6. Схема, подлежащая опи-

14- у] = С[2] 4- Rt3] санию в строчной форме. В[1] = REl] + R[2] 4-С[1].

Составление списка параметров схемы. В отдельном списке параметров схемы, который следует после записи связей схемы моделирования, приво-.аятся:

1) значения передаточных коэффициентов блоков;

2) значения параметров резисторов и конденсаторов, расположенных во внешних цепях решающих блоков;

3) значения констант, подаваемых на входы блоков;

4) начальные значения переменных;

5) данные для настройки блоков нелинейных функций;

6) данные для настройки блоков переменных коэффициентов;

7) информация о времени запаздывания для блока постоянного запаздывания и т.п.

Рекомендуется вначале помешать список передаточных коэффициентов решающих усилителей и значения параметров резисторов и конденсаторов, потом список констант, далее - список начальных условий и в последнюю очередь - данные для настройки диодных блоков образования нелинейных функций, блоков переменного коэффициента, блока запаздывания и т. п. .

Параметры в списке записываются следующим образом: обозначение, номер блока и входа (в квадратных скобках), символ присвоения (:=) и соответствующее значение коэффициента или параметра.

Так, для части схемы, изображенной на рис. 5.5, список параметров имеет следующий вид:

П[13: = 0,75 УИ[У15,1]:=1

УС[У14, 1]: = 20 НУ[У15]: = -40 УС [У14,2] : =1 . [3] : = -Ь 100.

Запись данных для настройки диодных блоков нелинейности приводится в виде последовательности группы чисел, каждая из которых определяет положение одного отрезка воспроизводимой ломаной. На первом месте после знака присвоения располагается информация о величине постоянной составляющей, на втором месте в круглых скобках - данные о положении отрезка пропорциональной составляющей (знак и символ отрезка, знак и величина напряжения аргумента, значение функций в этой точке); далее в скобках располагаются сведения о положении остальных отрезков ломаной в порядке возрастания номеров точек перегиба функции (номер квадранта римской цифрой, знак и величина напряжения аргумента в точке окончания отрезка, значение функции в этой точке), например, БН[4]: = -Ь40(-К, 20, -5) (III, 40, -25) (II, 60. 15) и т.д.

Минимизация оборудования

при построении схем электрического моделирования

К основным направлениям уменьшения состава оборудования относятся: совмещение операций на базе одного операционного усилителя, исключение потенциометров для задания коэффициентов, уменьшение общего числа усилителей перемены знака и многократное использование операционных блоков.

С совмещением операций на базе одного операционного усилителя связаны все возможные приемы уменьшения числа операционных усилителей в схемах электрического моделирования. Кроме уменьшения объема оборудования и связанного с этим увеличения надежности аппаратуры, совмещение операций приводит к увеличению точности, особенно за счет динамических погрешностей. В то же время совмещение операций в ряде случаев приводит к уменьшению гибкости при контроле аппаратуры и расчете коэффициентов передач. Примером возможного совмещения операций является, например, одновременное выполнение операций суммирования и интегрирования с помощью одного операционного усилителя, однако это совмещение затрудняет измерение значения производной при контроле схемы методом подстановки и усложняет расчет масштабов. Аналогичное положение с расчетом масштабов при совмещении операций суммирования и перемножения. Особенно большой эффект от совмещения операций можно получить при совмещении сложных разветвленных внешних схем с операционными усилителями для моделирования дробно-рациональных передаточных функций и совмещения переменных резисторов с операционными усилителями для выполнения операций суммирования произведений и деления.

Так, последовательное включение переменных сопротивлений в цепи обратной связи суммирующего усилителя, как это показано на рис. 5.7, а, обеспечивает выполнение операции вида

п I t=l /=1

aXi -f- с

в общем случае операционный усилитель с переменными резисторами можно использовать для выполнения операций вида

/г о-с

JL<J Л.

О

Замена линейных потенциометров или переменных резисторов нелинейными обеспечивает выполнение нелинейных операций вида

о--?-<гИ --[;т

Рис. 5.7. Схема совмещения операционных усилителей с переменными резисторами для расширения объема вычислительных операций.

Задание постоянных коэффициентов. Способы задания постоянных коэффициентов можно разделить на две основные группы. К первой относятся схемы, использующие потенциометры, выходные напряжения которых подключаются ко входам суммирующих усилителей, имеющих фиксированные коэффициенты

передачи (обычно 1,2, 5 или 10). В схемах второй группы значения-постоянного коэффициента устанавливаются изменением отношения сопротивления обратной связи ко входному сопротивлению суммирующего усилителя, т.е. задание постоянных коэффициентов совмещается с суммированием или интегрированием переменных.

Первый способ получил преимущественное распространение в связи с гибкостью схем, простотой изменения значений постоянных коэффициентов и возможностью автоматизации ввода исходных данных. Второй способ существенно упрощает построение общей схемы электрического моделирования , и является основным при специализации аналоговых вычислительных машин, где не требуется частое изменение значений постоянных коэффициентов. При выборе способа задания постоянных коэффициентов,следует учитывать требования максимального уменьшения погрешностей, которые могут быть внесены в общую схему электрического моделирования схемой задания постоянных коэффициентов.

а последовательное включение переменных резисторов в одной из входных цепей операционного усилителя приводит к осуществлению операции деления одной из входных величин на сумму переменных (рис. 5.7, б):