Апр 30

Аналого-цифровой вычислительный комплекс и его основные характеристики

Я. А. Чехонадский, В. Л. Чичкин,

М. Д. Вентцель, В. К. Философов

Современные методы исследования медико-биологических процессов, а также процессов, связанных с изучением динамических характеристик человека-оператора в системах управления, вызвали острую необходимость в создании аналого-цифрового вычислительного комплекса на базе ЭЦВМ «Днепр» и АВМ «Электрон».

Задачи, стоящие перед указанным комплексом, можно разбить на две группы: чисто вычислительные задачи и задачи, связанные с моделированием систем управления, включающих в себя человека-оператора как динамическое звено. Если первая группа задач может решаться независимо от АВМ «Электрон» на ЭЦВМ «Днепр», то вторая группа задач требует применения всего комплекса.

Известно, что почти все задачи по исследованию систем управления связаны с решением дифференциальных уравнений I и II порядка. Такие уравнения довольно легко решаются на аналоговых машинах, однако точность получаемых на них результатов значительно ниже точности результатов, получаемых на цифровых машинах. При моделировании систем управления исходные данные необходимо вводить в машину по ходу решения задачи, то есть в динамике. Для этой цели необходимо входной сигнал, который поступает, как правило, в аналоговой форме, переводить в код машины, а затем по мере вычислений переводить обратно в аналоговую форму.

В табл. 1 приводятся основные характеристики, которые предъявляются к преобразователям типа аналог-код и код-аналог.

В наших условиях необходимо преобразовать в цифровую форму непрерывные сигналы напряжением в диапазоне ±100 в
при нагрузке R = 1ком. Цифро-аналоговые преобразователи, преобразующие численные значения в аналоговые, должны обеспечить величину выходного напряжения ±50 в. Максимальное число одновременно работающих каналов преобразования должно равняться 25, погрешность преобразования должна составлять 0,1%.

Таблица 1

Основные характеристики преобразователей типа аналог-код и код-аналог

Основные технические характеристики

Типы преобразователей

аналог-код

код-аналог

Входная величина

±100 в

±50 в

Входное сопротивление

20 ком

100 ком

Число двоичных разрядов

12

17

Число входных каналов

25

1

Число выходных каналов

1

25

Система кодирования

двоичная

двоичная

Время одного преобразования (быстродействие)

50 мксек

20 мксек

Основная погрешность

0,1%

0,1%

Климатические условия

от +5 до +40°

от +5 до +40°

Необходимым условием является также отсутствие сброса содержимого выходного регистра в нуль. Выходной регистр должен состоять из 17 разрядов. Из них 10 разрядов занимаются под числовую информацию, обеспечивая диапазон изменения напряжения от 0 до 200 в, один разряд под знак числа, остальные разряды для записи номера исполнительного органа.

Аналого-цифровые пеобразователи подразлеляются на следующие виды:

- с поразрядным сравнением;

- для кодирования нормированных сигналов;

- для кодирования ненормированных сигналов;

- для кодирования сигналов частотных датчиков;

- для сравнения с линейно изменяющимся напряжением.

Виды цифро-аналоговых преобразователей:

- с суммированием единичных превращений в аналоговых величинах;

- учитывающий вес разрядов кода;

- последовательного кода;

- с обратной связью.

По своим характеристикам наиболее подходящим для АЭВК является преобразователь с обратной связью, учитывающий вес разряда кода, так как он обеспечивает высокое быстродействие и высокую точность. В схеме такого преобразователя наряду с преобразователем напряжение — код имеется преобразователь код — напряжение. Недостатком его является необходимость установки усилителя с большим коэффициентом усиления. Для указанного комплекса может быть использован с небольшими переделками преобразователь УП-1 или УП-3.

В составе АЭВК, кроме пишущей машинки, необходимо быстродействующее печатающее устройство типа ТБПМ –116/12СОП, скорость печати которого составляет 1200 строк в минуту, разрядность – 16, ширина бумажного рулона – 90 мм. Должна быть также предусмотрена возможность вывода результатов вычисления на пятидорожечную телеграфную ленту со скоростью 1200 строк в минуту. Для этой цели может быть использован серийный ленточный перфоратор ПЛ-20 или ПЛ-2.

Одним из основных условий согласования ЭЦВМ «Днепр» через УСО с АВМ «Электрон» является отсутствие обнуления выходного сигнала. В существующей модификации выходного регистра УСО предусмотрен обязательный сброс регистра в нуль перед установкой его в новое состояние. Одним из путей устранения этого явления может служить установка дополнительного регистра, что позволяет разнести во времени импульсы сброса регистра в нуль и его установки в соответствующий код. Для этой цели необходимо установить в выходном регистре дополнительно 17 ячеек типа Т и 3 ячейки типа У.

Система математического обеспечения вычислительного комплекса предназначается для упрощения двусторонней связи между ЭЦВМ «Днепр» и АВМ «Электрон», а также для удобства ведения экспериментальных работ.

Математическое обеспечение зависит в первую очередь от технических характеристик указанных выше машин. Одной из трудностей обеспечения является малая оперативная память (вместо 2048 ячеек имеется память на 512 ячеек). Увеличение памяти создаст условия нормального математического обеспечения комплекса. Время программирования, отладка программ, а также внедрение новых задач во многом определяется набором стандартных программ и методом организации библиотеки. ЭЦВМ «Днепр» работает в режиме с фиксированной запятой, что является большим неудобством при программировании (при каждом изменении исходных данных требуется изменять масштабные множители). Переход к режиму с плавающей запятой, при котором программирование значительно упрощается, требует применения специальных стандартных подпрограмм. В настоящее время составлено большое количество стандартных программ (занято два блока ПЗУ), которые обеспечивают вычислительные работы по математической статистике и корреляционному анализу в режиме плавающей запятой.

Таким образом, создаваемый аналого-цифровой вычислительный комплекс на базе ЭЦВМ «Днепр» и АВМ «Электрон» призван обеспечить решение большого количества задач медико-биологических исследований с помощью методов прикладной математики. Однако отсутствие важных устройств в указанном комплексе, таких, как преобразователь код-аналог, датчик импульсов времени, не позволяет в полной мере использовать вычислительную технику. Существующая схема преобразования аналог-код УСО выдает преобразованный сигнал вместе с постоянной составляющей, что является большим неудобством в работе, так как при этом искажается реальный сигнал. Использование блоков типа код-аналог, выпускаемых промышленностью, не представляется возможным вследствие весьма низкого диапазона выходного напряжения (от 0 до 5 в), а также наличия в них коммутатора, собранного на реле типа Р-10. Это ограничивает быстродействие преобразователя, а также понижает надежность всей системы из-за тех недостатков, которые присущи контактному устройству. Необходимо увеличить память машины, а также установить внешние накопители на магнитной ленте (НМЛ) с общей емкостью 120 000 машинных слов.

Похожие статьи:

  1. Автоматический измеритель параметров артериального давления с помощью дистально-периметрического метода Л. А. Казарьян, Ю. А. Кукушкин Полеты на перспективные летательных...
  2. Комбинированный прибор для автоматического измерения времени распространения пульсовой волны и частоты пульса Л. А. Казарьян, Ю. А. Кукушкин Скорость распространения пульсовой волны...
  3. Физика ранней Вселенной За последние несколько лет между двумя: областями науки — физикой...

автор admin



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.