Здесь проявляются две основные тенденции моделирования объектов со сложными передаточными функциями. Первая состоит в использовании одного операционного усилителя или минимального их количества (двух или трех) за счет усложнения пассивных /?С-це-пей, формирующих передаточную функцию. Вторая состоит в построении модели агрегата на нескольких операционных элементах на основе моделирования описывающих его дифференциальных уравнений. По мере

Рис. В-6. Структурная схема системы регулирования и схемы ее моделей.

усовершенствования операционных усилителей, уменьшения их стоимости и габаритов вторая тенденция усиливается.

Важным преимуществом агрегатного метода является то, что такие модели дают возможность повысить достоверность и точность результатов моделирования. Это объясняется тем, что данный метод позволяет строить модели по принципу эквивалентности уравнений объекта и модели в отношении получаемых результатов, т. е. вводить коррекцию воспроизведения реальных характеристик каждого агрегата общей системы на основе сопоставления результатов моделирования отдельных частей (агрегатов) с результатами их экспериментального исследования в тех же условиях.

Из сопоставления результатов моделирования и эксперимента вытекает разнообразие требований к моделированию нелинейных характеристик, не столько в виде аналитических зависимостей, сколько в виде типичных

нелинейностей физических объектов. Наконец, Для задания внешних воздействий и переменных параметров требуется создание генераторов функций, вырабатывающих напряжение, изменяющееся по заданному закону во времени.

Обычно аналоговое моделирование связано с сопоставлением многочисленных вариантов по определенному критерию. Часто такой критерий (целевая функция) окончательно вырабатывается именно в процессе модели-

1 I

Рис. В-7. Общая схема моделирования.

Рис. В-8. Общая схема модели, разбитой на части.

рования, т. е. диалога исследователя с АВМ. Поэтому общая схема моделирования (рис. В-7), набираемая на АВМ, может состоять из следующий частей: собственно модели объекта МО, блока выработки целевой функции БЦФ и блока перенастройки модели объекта на следующие варианты БП. Обычно для неавтоматизированных АВМ, работающих в режиме диалога с исследователем, перенастройка модели объекта осуществляется им вручную, а блоки БЦФ и БП являются советчиками исследователя в его целеустремленном поиске.

Во многих задачах вырабатываемые критерии используются и в качестве условий изменения математического описания, т. е. структуры модели, ее параметров, вида нелинейных зависимостей, в процессе моделирования. Части модели при этом переключаются и перестраиваются (в схеме на рис. В-8 они обозначены Nj,).

Для выработки целевой функции нужно уметь выделить модули величин, их экстремальные значения, интегральные оценки. Для сопоставления вариантов необходимо сравнение величин, запоминание параметров и целевых функций. Для переключения необходимы соответствующие ключевые схемы и схемы управления.

в нижеследующих главах часто для решения одних и тех же вопросов, возникающих в процессе моделирования, предлагается несколько вариантов схем. Как правило, более сложные схемы обеспечивают большие точность и быстродействие, однако требуют дополнительных затрат оборудования. Схемы, содержащие диоды и другие электронные элементы, менее точны, чем схемы с контактными элементами, которые, однако, существенно уступают первым в быстродействии.

Таким образом, выбор варианта определяется наличием оборудования и требованиями задачи.

в-3. выбор параметров операционных элементов

Рассмотрим вопрос выбора масштабов переменных и времени в аналоговых устройствах с операционными усилителями. В моделях, построенных по структурному принципу, все физические переменные отображаются электрическими напряжениями. Поэтому необходимо установить соответствующие масштабы между переменными модели, т. е. напряжениями соответствующих операционных блоков и физическими величинами. Следует заметить, что в схемах с усилителями выходные напряжения не должны превышать некоторых предельных значений t/ном, воспроизводимых усилителем без искажений, что соответствует границе поля значений моделируемых физических величин.

При моделировании требуется рационально выбрать масштаб времени и масштабы переменных, чтобы наиболее полно использовать пределы выходных напряжений и тем повысить точность моделирования. Чем ближе измеряемые напряжения к номинальным, т. е. чем полнее исследуемая зависимость вписывается в координатную рамку, ограниченную предельными значениями величин на экране осциллографа, как это показано на рис. В-9, тем больше точность. В электронных аналоговых устройствах рабочий диапазон выходных напряжений ±1/ном в равной степени относится как к выходным, так и входным напряжениям блоков, что вытекает из наиболее рационального использования блоков аналоговых устройств при их соединении между собой. В нижеследующих схемах ®бычн© принимается /ном=100 В.

Таким образом, масштаб определяется как отношение максимального значения напряжения операционного