ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ, устройство, выходной сигнал к-рого у связан с одним либо неск. входными сигналами x_i(где i = 1,2,...) заданным алгоритмом функционирования. В зависимости от числа входных величин различают П. ф. одной, двух и более переменных. Функциональная зависимость выходных сигналов П. ф. от входных (единственного выходного при одном входном или каждого выходного при наличии нескольких входных сигналов) может быть задана в виде таблиц, графиков, аналитич. выражений. Динамич. характеристика П. ф. y(x₁, х₂,...,x_n,t) описывается дифференциальным ур-нием, в правой части к-рого участвуют входной сигнал и его производные по времени (в общем случае), а в левой части - выходной сигнал и его производные по времени (в общем случае). Для инж. расчётов динамич. характеристику П. ф. обычно удобнее всего характеризовать передаточными функциями по соответствующим каналам (входным сигналам).

По виду алгоритма функционирования в пределах предполагаемой рабочей области применения П. ф. делятся на линейные (в к-рых функциональная зависимость описывается с достаточным приближением прямой) и нелинейные (у к-рых функциональная зависимость криволинейная), в т. ч. кусочно-линейные. В зависимости от физ. природы входных и выходных сигналов различают механич., электрич., пневматич., гидравлич. и смешанные, в т. ч. электромеханические, электрогидравлические, пневмо-электрические П. ф. По характеру представления исходных величин различают аналоговые, цифровые и гибридные П. ф. В гибридных П. ф. одновременно используется цифровое и аналоговое представление величин. При этом обычно входной сигнал делят на две части: одна представляется в аналоговой форме, а другая-в цифровой. Поэтому в состав таких П. ф. вводят цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи.

Самыми распространёнными и важными являются П. ф. одной входной величины, к-рые подразделяются в зависимости от алгоритма функционирования на динамические и формирующие. В динамич. П. ф. осуществляется изменение входного сигнала во времени, например интегрирование, дифференцирование, временная задержка и т. п. В формирующем П. ф. входной сигнал изменяется по масштабу (напр., в пропорциональных П. ф.) или форме воздействия, напр. при преобразовании непрерывного сигнала в дискретный (в импульсных, модуляционных, кодирующих П. ф.)либо наоборот - дискретного сигнала в непрерывный (в дискретно-аналоговых П. ф.).

В П. ф. осуществляются как простые, так и сложные преобразования. При простых преобразованиях выходная величина физически неотделима от входной, как, напр., при преобразовании темп-ры в термоэдс или темп-ры в активное сопротивление. В сложных преобразованиях имеется не менее двух простых. Напр., при преобразовании активного сопротивления в силу притяжения электромагнита имеется два простых преобразования: чактивное сопротивление -магнитный поток" и -"магнитный поток -сила притяжения сердечника".

Важнейшая характеристика П. ф.-погрешности при преобразовании, к-рые могут быть случайными и систематическими. Случайные погрешности обычно имеют нормальный закон распределения, и при неск. последоват. преобразованиях общая погрешность равна Д_общ = КОРЕНЬ(СУММА Д²_i) где Д_i - погрешности отд. преобразований. Систематич. погрешности преобразований складываются алгебраически (с учётом знаков). Не менее важная характеристика - чувствительность П. ф., т. е. отношение весьма малого изменения выходного сигнала к вызвавшему его также малому изменению входного сигнала. Для изменения чувствительности П. ф. вводится обратная связь (соответственно этому различают П. ф. с разомкнутой и замкнутой цепью воздействия).

П. ф. применяются в системах автома-тич. управления и регулирования, в аналоговых и гибридных вычислит. машинах, в устройствах кодирования (декодирования), в телемеханич. системах, измерит. устройствах и т. п.

Лит.: Основы автоматического управления, 3 изд., М., 1974. М. М. Майзелъ.

П. ф. в аналоговой вычислительной технике, блок нелинейной функции, устройство (узел АВМ), на выходе к-рого образуется величина, связанная с входным сигналом заданной нелинейной зависимостью. По виду этой зависимости различают П. ф. для воспроизведения разрывных функций, разрывных неоднозначных функций, непрерывных функций одного или неск. аргументов. По возможности перестройки с одной нелинейной зависимости на другую П. ф. подразделяют на универсальные и специализированные. (Устройства с линейной функциональной зависимостью составляют отд. класс линейных решающих элементов, см. Решающий усилитель.)

В П. ф. одной переменной заданная нелинейная зависимость воспроизводится, как правило, путём аппроксимации её на отд. участках изменения входного сигнала нек-рыми полиномами одной и той же степени (полиномом Ньютона или полиномом Лагранжа). В зависимости от степени интерполирующего полинома различают кусочно-постоянную, кусочно-линейную, кусочно-квадратичную аппроксимацию.

При построении П. ф. многих переменных используются три метода: создание физ. модели двухмерной поверхности (коноиды); замена сложной многомерной поверхности нек-рым числом элементарных поверхностей той же размерности; точное или приближённое представление заданных для воспроизведения функций многих переменных с помощью функций одной переменной и арифметических операций (суммирования, умножения). Первые два метода требуют построения специализированных устройств, третий - предусматривает синтез из типовых (для аналоговых вычислительных машин) линейных и нелинейных решающих элементов. П. ф. двух переменных, воспроизводящие операции умножения и деления, выделяют в отд. класс устройств (см. Перемножающее устройство).

Погрешности большинства П. ф. лежат в пределах от сотых долей до единиц процентов.

Лит.: Коган Б. Я., Электронные моделирующие устройства, М.₍ 1963; Корн Г., Корн Т., Электронные аналоговые и аналого-цифровые вычислительные машины, пер. с англ., ч. 1, М., 1967; Гинзбург С. А., Любарский Ю. Я., Функциональные преобразователи с аналого-цифровым представлением информации, М., 1973.

Б. Я. Коган.