
книги из ГПНТБ / Измайлов А.Ф. Аналоговые вычислительные машины и их применение в ВМФ учебное пособие с элементами программированного обучения
.pdfстрацню получив саиоетоятельно при выполнении очеред ного задания.
з^яяц я ?п. Блок-схема (рис. 3.15) составлена для реиения системы уравнений
рХ = Х -3,-17Х
-f X r ~X2+ 4 , 3 2 X ,
►
p X f + X 3- 2 ,2 0 X \
~р Х = F+ 4,06Х
сначальными условиями
X(О) = Х / 0 ) - Х 2(0) = Х3(0) = { .
Ошределить коэффициенты передач блоков.
188
X
X /
Ku
К2 К
Хг кл^п
-X
к<2 кзг кчг
К' Х —
F
Кп Кц Кч1
Кп '
L-
А
*п
-Е Р Ц
л *
— И - й ]
к* |
*п*пкп |
|
Рис. 3.15
189
Решение . |
Напряжения |
^ , U3 |
> Lfy , |
Us |
ко то |
||
рые должны изображать искомые переменные X |
, |
X , , |
|||||
X » X |
> Удовлетворяют |
системе уравнений |
|
|
|||
|
- r u r k M + a - W , |
|
|
|
|||
|
~Р^3 = |
|
& - 2 k3 tk2 Ut ; |
|
|
||
|
|
|
|
|
» |
|
|
|
- Р и^ к^ + е^ Зк^1и1 7 |
|
|
||||
|
- fU 5- к£2 |
иг -<^ц k$i к2 |
U1. |
|
|
||
Произведя |
замену переменных: |
|
|
|
|||
|
|
|
7 |
U j~ k i2 U3 |
у |
|
|
|
kj2 kS 2 U4 . у |
|
iH |
|
|
|
|
|
U£ —k( 2 k£ 2 к£г Ug у |
|
|
||||
получаем |
систему |
|
|
|
|
|
|
~ Р Ц = - i т*+скг кг/ кп кг U* j |
|
|
|
||||
Р ^ и = ~ ^ 5 ~ ^ 3 |
^12 ^32 ^ 1 1 |
|
|
|
|||
f ^ 5 |
~ ^Уг^ 3 2 ^кг ^ |
f °Ч ksi ki 2 к3 2 кЧ 2 |
, |
- |
|||
|
|
|
|
|
|
|
которая совпадает с машинной, если выполняются усло вия:
cf-.j kli/kf2 к32=А3 ;
С к 2 k3l ki2 кг - А г -
° Ч * 5 / ^> 2 к 3 2 k - i 2 ~ ^
Выходные напряжения интегрирующих блоков Ui , ^ , , rJs соответственно изображают переменные
190
X, |
Х г |
х 3 |
~ Х у |
kiz кзг |
7 |
|
к 12 к32 к $2 |
задаваемые начальные условия и вводимая правая часть пропорциональны величинам
- X ( 0 ) — i ; |
Х ' ( О ) |
i |
У |
хг(0) __ /_ |
||
|
к |
к |
к<2 кзг |
ki2 к32 |
||
|
К 12 |
К 12 |
|
|||
Х 3(0) |
_ |
/ |
|
. |
F |
|
k f2 к 32 k tf2 к 12 к 32 к к2 |
|
к (2 |
к32 |
к к2 |
Один из возможных вариантов распределения коэффициентов передачи блоков указан в табл. 14.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 14 |
|
|||
|
к 12 |
к 2 |
к9! |
кзг |
кч, |
к4г ks< |
kS2 |
|
cL2 |
|
с Ц |
||
4 |
I |
5 |
I |
3 |
I |
I |
I |
I |
3,17 |
4.32 |
2,20 |
1,06 |
|
4 |
5 |
3 |
15 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
»
191
§ 7 . Выбор масштабов переменных
Переменным машинного уравнения (системы) - Х ( 7 ) }
p X ( r ) , . . . 9X , ( V JXi ( r ) t . . . |
t Ft (7') , F 2(T) |
и т .д . |
пропорциональны напряжения в определенных точках набранной блок-схемы:
С/х ( Г ) = т )(Х (Т ) ;
....................................... |
|
|
(3.46) |
Ox m = mX/X l(T) |
' |
|
|
Ur (T) = mr F ( T ) |
■ |
|
|
Коэффициенты пропорциональности тх |
, |
трХ , |
|
m F называет масштабами переменных. |
Размер |
||
ность масштаба вольт/единица; |
иногда в |
знаменателе |
указывает размерность той физической величины, кото рая в уравнении отражается переменной вольт/рад, вольт/град и т .п .) .
Масштабы переменных в первуе очередь нужны для того, чтобы определить величины напряжений задаваемых начальных условий:
U , ( 0 ) - m x X ( 0 ) ■, |
( 3. 1,7 ) |
Х ( о )
И вводимого от постоянного источника напряжения, кото рое изображает правуе часть:
.192
Ur ( ' l ) - m r (k^ k „km .. . kt ) FC'i) ■ (3.48)
здесь k£ , kn , km - коэффициенты передач бло ков, появляющиеся в правой части как результат осуще ствления условий (3 .4 2 ).
После решения задачи с помощью этих хе масштабов производят переход от напряжений к искомым переменным машинного уравнения:
X ( V = „ |
1 |
(3.49)
UpxC'i)
f X C t >
трх
Известны два подхода к введению масштабов перемен ных: один - во всех случаях применяют единый масштаб, т .е . полагают
т х трх ' ' ' |
т х / |
т Хг |
т г = т Г2 , |
|
а другие - каждую переменную изображают в своем масшта бе. Оба подхода имеют принципиально один и тот хе ре зультат.
Единый масштаб тх ^обеспечивает эквивалентность линейных операций с числами и с напряжениями. Поэтому алгоритмы преобразования переменных и напряжений выгля дят одинаково, например:
________ |
(3 .50) |
|
W Индекс X |
- обобщенное указание |
любой переменной . |
на практике |
его конкретизируют. |
|
13 |
193 |
(3.50)
■f"-'x~Uai(-p'"<X)*A!(-P^X).-tb„(-xyr]-f""uo)
- U K - j ( U p x ) - U K ( 0 ) - ,
- U f - ' f - j [ A<(~иК ' х >’ ,A‘ '
— *A „(-U K) * t/r]~ Ur '- ,x (° h |
(3-51) |
Блок-схема (p*c. 3.3 и 3.4) может быть набрана |
|
согласно любому из этих алгоритмов. |
|
Величину масштаба переменной выбирают, |
стремясь |
приблизиться к максимально допустимому пределу напря жения (обычно + 100 в ) . Это уменьшает относительную погрешность от влияния "дрейфа нуля" и повышает точ ность измерения, так как дает возможность использовать всю шкалу измерительного или регистрирующего прибора.
К определению величины единого масштаба приступают после того, как составлена блок-схема, намечен вариант распределения коэффициентов передач блоков и, следова тельно, известно, что изображают выходные напряжения.
Технологию подобных расчетов рассмотрим на примере уравнения (3 .3 2 ), которому соответствовала блок-схема (рис. З .Н ) . Ее структура такова, что
194
U6 (T )^ m xX ( 7 ) ;
РХ(Т)
US(V = - ■т и
к6
Р* Х (7 )
т Х
|
к 5 к 6 |
|
|
и3 т - т х р3х (г) |
|
||
|
kk ks k6 |
' |
|
|
Р*Х(Т) |
(3.52) |
|
иг Сг)~ |
1 |
||
тх |
|||
|
кз кч ks к6 |
|
|
Ц (? )= |
Р 5Х ( ? ) |
|
|
'X |
|
к2 к3 кк к5 к6
t к 7 / ^ Г 7 |
|
|
|
|
|
Г ( Г ) |
|
|
|
Ur (T)=\ |
к к к к |
к к |
|
|
к 12 |
кг к3 кЧ к5 К6 К7! |
находят |
из послед |
|
Искомое значение |
масштаба тх |
|||
него уравнения |
|
|
|
|
|
(7/r(l )k(2 кг к^ к^ ks kg k7/ |
|
||
|
mX= |
r m |
|
(3.53) |
|
|
|
|
|
Эта формула содержит напряжение |
UF , |
которое оп |
||
ределяют так, |
чтобы условие |
|
|
195
^ WO ё
^ёб!Х
было соблюдено для всех операционных блоков. Для этого требуется знать соотношение максимумов
!м а к с , l^ i 1 м а кс , 1Уг 1макс |
I^S ! м а к с , 1^6 1м акс |
||
5 |
случае линейных задач источником этих сведений |
||
может |
служить пробное |
решение: |
задавшись каким-либо |
малым напряжением UF |
, пускают машину, наблюдают за |
выходными напряжениями всех блоков и корректируют уро |
|
|||||||||
вень вводимого в схему сигнала |
UF |
, |
учитывая при |
этом |
|
|||||
пропорциональность пределов |
изменения |
известных ( |
Г |
) |
||||||
и неизвестных |
( X |
, р Х |
, р Х |
, . . . , Х , |
, . . . ) переменных. |
|||||
Начальные |
условия |
в пробном решении определяются по фор |
||||||||
мулам (47) |
на |
основе масштаба |
тх |
> который соответству |
||||||
ет заданному малому напряжению |
UF |
и соответственно |
|
|||||||
варьируется в процессе коррекции. |
|
|
|
|
||||||
При подготовке однородных уравнений искомое значе |
|
|||||||||
ние масштаба |
тх |
получают |
из |
выражений, характеризую |
||||||
щих ненулевые |
начальные |
условия, например, из формулы |
|
|||||||
|
|
|
IU6 (О)/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х ( о ) |
|
’ |
|
|
|
|
|
еслиX ( 0 ) р 0 |
. Выбор величины U6 |
производится анало |
|
гично рассмотренному выше: его цель - обеспечение опти мальных диапазонов всех выходных напряжений.
Задание 21. Дано уравнение
(f>6+2?5 9 p S+ 16,7£рЧ+ 3 2 ,2 р 3+ М ,7 8 р 2+ Ь,00 р +1 ) Ш ) = 5 7
X (0)= /, р Х ( 0 ) = р 2Х ( 0 ) = р 3Х (0 ) = р Х(О) = p SX (0 ) = О
196
и блок-схема (рис. 3 . I I ) , которой соответствует равен ство
[р 6+d'lк„р 5+(^2к7!+к7г) кпкгf k+ |
+ к,з )k2 k3f + |
к73 kUk2k3ketP +^5кт к2 кЭk(t к5Р +С*~6к2 к3 к*/к5к6к73^6^^
~ки кг к3 kq ks kg k7S Up . |
|
Коэффициенты распределены согласно |
вариантам I и П |
(табл. I I и 12). Известно, что для |
c o n s t |
/ X < V L c , « c ~ W ( ° ° ' > ! |
|
i |
* |
I» 2 ,3 ,4 ,5 |
|
f |
|
а в случае однородного |
уравнения |
( р |
* о ) |
||
/ Х ( 0 ) / > / Х ( Т ) / т„ |
; |
|
|
||
/ X ( 0 ) l > l f ‘x < 1 ) l m „ |
|
, |
|
||
* |
* |
1 , 2 ,3 ,4 ,5 |
|
|
|
Определите масштаб |
переменной гг>х |
• |
197