где fio - угловая скорость вращения шестерен; / - момент инерции частей с переменной скоростью вращения; Мтр - момент трения, создаваемый между диском и шестерней; Мв - момент нагрузки на выходной вал сервомеханизма.

После включения электромагнита через время Граз угловая скорость диска становится равной угловой скорости шестерни. Отношение /Оо/Мтр выбирается обычно таким, что без нагрузки время разгона составляет несколько миллисекунд.

Статическая зависимость скорости вращения выходного вала от тока в обмотке одного из рабочих электромагнитов имеет вид разрывной характеристики, что в некоторых случаях приводит к появлению в системе автоматического регулирования автоколебаний значительной амплитуды. Для получения плавной статической характеристики в сервомеханизмах с фрикционными муфтами применяется импульсный режим работы. Сервомеханизмы с электромагнитными муфтами обладают сравнительно хорошими динамическими свойствами. Постоянная времени у таких механизмов мала, и ею часто пренебрегают.

Принцип действия порошковых муфт основан на изменении механических свойств ферромагнитного порошка, смешанного с жидким или порошкообразным заполнителем, при воздействии магнитного поля.

Ферромагнитный порошок, представляющий собой мелкие частицы карбонильного железа диаметром Ю-2-Ю-4 мм, смешивается с жидкой основой - маслом или другой химически малоактивной и не слишком вязкой жидкостью. Железо в такой смеси составляет по весу 80-85%. В качестве твердого заполнителя используется тальк или порошок графита. Если ферро-

магнитную массу с жидкой или твердой основой поместить в магнитное поле, то крупинки железа располагаются по магнитным силовым линиям, образуя своеобразные цепочки. При этом ферромагнитная смесь как бы загустевает. Порошковая ферромагнитная муфта представляет собой два диска: ведущий и ведомый, находящиеся в стальном цилиндре с уплотнением по входной и выходной осям. Пространство между дисками заполняется ферромагнитной массой

В отсутствие магнитного поля момент трения между дисками незначителен. При возникновении магнитного поля ферромагнитная смесь загустевает и от ведущего диска к ведомому передается значительный вращающий момент. Этот момент пропорционален напряженности магнитного поля и не зависит от относительной скорости вращения дисков.

Магнитное поле в зазоре между дисками создается управляющей катушкой, питаемой управляющими сигналами.

Порошковые муфты имеют плавную зависимость величины передаваемого момента от тока в управляющей обмотке, что делает эти муфты весьма удобными при использовании в системах автоматического управления.

Порошковые муфты имеют большой коэффициент усиления, а для их управления требуется небольшая мощность управляющего сигнала. Кроме того, эти муфты обладают хорошими динамическими характеристиками (большое значение максимального ускорения выходного вала).

Порошковые муфты долговечны и работают без толчков при плавном изменении управляющего сигнала. Однако они имеют значительные габариты и вес.

РАЗДЕЛ 24

ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ

МЛШИНЫ

СОДЕРЖАНИЕ

24-1 Общие сведения и классификация вычислительных машин..........282

24-2. Аналоговые вычислительные машины и

устройства.............284

Основные принципы построения и классификации АВМ (284)

24-3. Основные блоки аналоговых вычисли- тельных машин...........284

Линейные блоки операционных усилителей (284). Суммирующий операционный усилитель (285). Дифференцирующий операционный усилитель (286). Интегрирующий операционный усилитель (287). Дрейф нуля усилителя постоянного тока (284). Блоки постоянных и переменных коэффициентов (292). Нелинейные блоки (293). Множительные н делительные устройства (297)

24-4 Подготовка задач для решения на аналоговой вычислительной машине .... 300

24-5. Цифровые вычислительные машины . . 306 Арифметические и логические основы построения цифровых машнн (306). Системы счисления (308). Перевод чисел из одной позиционной системы счисления в другую (309). Формы представления чисел в цифровых машинах (313). Выпол- -нение арифметических операций в двоичной счстеме счисления (314)

4-6. Элементы алгебры логики......324

Основные логические операции (324). Основные законы алгебры логики (324).

Применение алгебры логики к синтезу и анализу схем цифровых устройств (326)

24-7. Элементы и устройства ЦВМ.....327

Способы изображения нуля и единицы в цифровых машинах (327). Классификация элементов цифровых вычислительных машин (328). Цифровые элементы (328). Логические элементы (329). Счетчики импульсов (330). Регистры (334). Дешифраторы (337)

24-8. Запоминающие устройства......340

Общие сведения и классификация (340). Запоминающие устройства на магнитном барабане (341). Запоминающие устройства на феррнтовых сердечниках (345). Ферритовое запоминающее устройство матричного типа (345). Феррнтовое запоминающее устройство типа Z (348). Запоминающее устройство на феррнтовых платах (352)

24-9. Арифметические устройства.......354

Сумматоры (354). Арифметические устройства последовательного действия (358). Арифметическое устройство параллельно-

го действия (361)

24-10. Устройство управления . . . . , . . 867 24-11. Входные и выходные устройства . . , ,369

24-12. Преобразователи непрерывных величин

в дискретные н обратно.......370

24-13. Элементы программирования.....377

24-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН

Развитие современной науки и техники, автоматизация управления производственными процессами, проектирование новых машии и приборов тесно связаны с решением сложных математических задач, обработкой и анализом полученных данных. Желание упростить и ускорить выполнение трудоемких вычислительных работ вызвало бурное развитие вычислительной техники. Под вычислительной техникой подразумевается совокупность средств, предназначенных для ускорения и автоматизации процессов, связанных с вычислениями при решении математических задач или при управлении объектами.

Область применения средств вычислительной техники непрерывно расширяется, что способствует увеличению производительности как умственного, так и физического труда человека.

Примерами применения вычислительной техники для быстрых и точных расчетов могут служить вычисления орбит искусственных спутников Земли, расчеты в таких областях науки и техники, как ядерная физика, авиация и космонавтика.

Для решения сложных математических задач требуются уже не отдельные вычислительные устройства, а целые комплексы вычислительных устройств.

Совокупность вычислительных устройств, объединенных общим управлением, и принято называть вычислительными машинами.

Вычислительные машины и устройства можно классифицировать по различным признакам.

В зависимости от круга решаемых задач вычислительные машины разделяются на вычислительные машины общего назначения (универсальные) и вычислительные машины специализированные.

Машины общего назначения предназначены для решения широкого круга задач. Переход от решения одной задачи к решению другой задачи в этих машинах не связан с изменением их структуры, а требует лишь изменения программы ее работы.

Специализированные машины и устройства предназначены для решения лишь одной задачи или же весьма узкого круга задач. Переход от решения одной задачи к решению другой задачи в специализированных машинах сопряжен с изменением их структуры, что часто бывает неудобно или практически нецелесообразно.

В зависимости от основного назначения машины можно разделить на вычислительные и управляющие.

Вычислительные машины предназначены для решения математических задач, связанных с получением некоторых числовых данных. Весь исходный материал в эти машины вводится оператором. Вычислительные машины производят массовые вычисления, выполняемые в процессе научных исследований, экономических расчетов в народном хозяйстве, при проектировании новой техники.

На рис. 24-1 представлена простейшая блок-схема вычислительной машины. В общем случае вычислительная машина состоит из собственно вычислительного устройства, где выполняются математические и логические действия; входного устройства, предназначенного для ввода исходных данных; выходного устройства, предназначенного для представления результатов вычислений в виде, удобном для практического использования (в виде чисел, графиков и т. д.). Устройство управления осуществляет координацию работы всех устройств машины. Для управления работой вычислительной машины служит пульт управления. (На схеме рис. 24-1 не показаны источники питания, наличие которых и в дальнейшем будет лишь предполагаться).

Управляющие машины предназначены для управления реальными объектами или процессами. Они обрабатывают информацию, поступающую от реальных объектов или информацию о течении того или иного процесса. Управляющие машины отличаются от вычислительных главным образом своими входными и выходными устройствами, а также режимом работы.

На рис. 24-2 представлена блок-схема управляющей машины. Входными устройствами управляющей машины являются обычно различные измерительные приборы, реагирующие на состояние управляемого объекта или же процесса. После переработки входной информации в вычислительном устрой-

стве по соответствующей программе результаты вычислений с помощью исполнительных органов преобразуются в управляющие воздействия, обеспечивающие требуемое состояние управляемого объекта или заданное течение процесса.

входное устройство

Вычислительное устройство

Выходное устройство

Устройство упраВлониа

Пульт управления

Рнс. 2 Ч. Блок-схема вычислительной машины.

, От управляемого объекта или процесса

К управляемому

объекту или процессу

Источнини информации

ВытслителыГсе устройство

Исполнительные органы

Устройство упра кц

Пульт управлении

Рис. 24-2. Блок-схема управляющей машины.

Основные характеристики управляющей машины определяются, исходя из динамики управляемого объекта или процесса.

Структура вычислительного устройства управляющей машины может ничем не отличаться от структуры вычислительного устройства, входящего в состав вычислительной машины. Поэтому на практике одно и то же вычислительное устройство часто используется либо для построения вычислительной машины, либо для построения управляющей машины в зависимости от поставленной задачи. Вследствие этого в дальнейшем будем пользоваться обобщенным термином вычислительная машина .

По принципу действия различают:

1) аналоговые вычислительные машины (АВМ) и устройства (АВУ);

2) цифровые вычислительные машины (ЦВМ) и устройства (ЦВУ);

3) комбинированные вычислительные машины и устройства.