1.7. Управление работой решающих усилителей.
В АВМ предусматривается несколько режимов работы РУ, обеспечивающих выполнение подготовительных операций и решение задачи. Управление работой решающих усилителей, т.е. их перевод из одного режима в другой режим, осуществляется с помощью устройства управления AВM.
Можно выделить три режима работы аналоговой машины: исходное положение, решение, остановка решения. Для перевода машины в тот или иной режим имеются соответствующие органы управления. Обычно это кнопки или клавиши с названиями режимов. Названия могут отличаться от вышеуказанных, например пуск, останов. Однако вне зависимости от названий суть процессов, происходящих в машине, остается неизменной. Рассмотрим особенность каждого режима.
1. Режим исходное положение. Этот режим предназначается для подготовки решения задачи на аналоговой машине. В этом режиме интеграторы включены по схеме задания начальных условий. При подключении к машине питания она автоматически переводится в режим исходное положение. В этом режиме у ряда аналоговых машин существует подрежим установка нуля, который предназначен для контроля и регулировки операционных усилителей. В средних и больших машинах проверка нулей операционных усилителей производится по мере необходимости, если возникают сомнения в правильности их работы или произошла замена какого-либо операционного усилителя.
В подрежиме установка нуля каждый ОУ отключается от внешних источников сигнала, а входной резистор соединяется с "землей". При этом сигнал на выходе ОУ должен быть равен нулю. Если он не равен нулю, то оператор с помощью настроечных потенциометров ОУ, выведенных на панель машины, производит регулировку нулевого уровня.
При подготовке к работе в режиме исходное положение производится целый ряд работ, в том числе осуществляется набор задачи, т.е. производится соединение решающих блоков между собой, устанавливаются численные значения коэффициентов усиления, выставляются пороговые уровни в блоках, моделирующих типичные нелинейности, набираются нелинейные зависимости в функциональных блоках и проверяется правильность их набора. В режиме исходное положение производится установка начальных условий.
В этом же режиме производится проверка правильности установки коэффициентов передачи. Для этого на проверяемый вход подается постоянное напряжение заранее известной величины, и измеряемое напряжение на выходе блока. Такую операцию невозможно проделать с интегрирующими блоками, поскольку в режиме исходное положениепри заданных начальных условиях входные цепи отсоединены (см. рис. 1.22). Для их проверки включается режим интегрирования, при котором на вход интегратора подается заданное напряжениеUвх. Через заданный промежуток времениtзизмеряется напряжение на выходе интегратораUвых. Проверка коэффициента передачиkнпроизводится в соответствий с формулой
В режим исходное положение машину можно перевести как из режима решение, так и из режима остановка решения.
2. Режим решения. Для этого режима характерно то, что к интегрирующим блокам подводятся входные сигналы, отключается схема задания начальных условий и начинается интегрирование. На рис. 1.22, 1.23 это соответствует положению 1 переключателя S1 и положению 2 переключателя S2. С момента начала этого режима схема набора соответствует полной схеме моделирования.
Встречаются две разновидности режима Решение. Могут быть так называемый режим однократного решения и режим с периодизацией решения. Режим однократного решения характерен тем, что начавшийся процесс решения задачи (процесс интегрирования) продолжается до тех пор, пока не поступит команда к его прекращению. В режиме с периодизацией решения процесс интегрирования по истечении заданного времени прекращается, машина переводится в режим исходное положение (устанавливаются начальные условия), а затем вновь автоматически включается режим решение, эта процедура повторяется многократно.
Необходимость в режиме работы с периодизацией решения возникает в двух случаях. Во-первых, этот режим позволяет получить на экране электронно-лучевого индикатора, благодаря многократному сканированию луча, устойчивое изображение сигнала переменной. Во-вторых, этот режим используется при осуществлении перебора решений при различных значениях какого-либо параметра (например, в целях поиска оптимального значения). В этом случае перед началом каждого нового решения автоматически производится изменение одного или нескольких параметров исследуемой системы. По истечении всего перебора значений параметров процесс интегрирования прекращается.
В аналоговых машинах последних разработок используется групповое управление интеграторами в режиме решение. Это означает, что режим решение может быть включен для разных групп интеграторов не одновременно, а по заранее составленной программе или при выполнении заранее заданных условий. Например, одна часть интеграторов аналоговой машины может работать в режиме однократного решения, моделируя работу САУ, другая ее часть - в режиме решения с периодизацией, решая в ускоренном темпе задачу поиска наилучшего значения искомого параметра.
Разновременное включение интеграторов применяется и при аналого-цифровом моделировании.
3. Режим остановка решения. Этот режим позволяет в любой момент времени остановить процесс интегрирования и произвести измерения машинных переменных. Необходимость в таком режиме возникает в двух случаях: во-первых, когда требуется определить значения машинных переменных в заданные моменты времени, а во-вторых, когда требуется установить и устранить причины выхода отдельных машинных переменных за пределы зоны линейности.
В ряде аналоговых машин при выходе за зону линейности какого-либо операционного усилителя машина автоматически переводится в режим остановка решения. В этом режиме ОУ отключается от всех входных цепей, кроме цепи обратной связи с интегрирующим конденсатором. На рис. 1.22, 1.23 этот режим создается тогда, когда переключатели S1 и S2 находятся, соответственно, в положении 1,2.
Конденсатор заряжен до величины напряжения, которое было в момент отключения входных цепей.
Поскольку у конденсатора отсутствует цепь разряда, то его заряд может сохраняться продолжительное время. Напряжение на выходе ОУ равно напряжению на конденсаторе. Следовательно, имеется возможность измерять напряжение на конденсаторе, не разряжая его измерительным прибором.
Из режима остановка решения можно перейти либо в режим исходное положение, либо в режим решение.
Управление режимами работы аналоговой машины осуществляется с пульта управления. Любой режим в машине длится столько времени, сколько необходимо оператору. Исключение составляет случай, когда задача решается с применением блоков переменных коэффициентов. В этом случае длительность процесса решения определяется длительностью интервала изменения переменного коэффициента. Для установления текущего времени, а также для остановки решения в заданный момент времени пульты управления некоторых аналоговых машин снабжены времяизмеряющими устройствами, которые фиксируют время и останавливают процесс решения в задаваемый оператором момент времени.
Некоторые большие и средние АВМ могут объединяться в единый вычислительный комплекс, при этом управление комплексом осуществляется с пульта одной из АВМ, которая называется ведущей, остальные АВМ являются ведомыми.