Объект: Hysteresis

Библиотека: StateGraph

Имя на уровне решателя: StateGraph.Hysteresis

Аннотация: Назначение границ гистерезиса логического сигнала

Обозначение:

Порты (степени свободы) компонента:

№	Обозначение порта	Тип	Наименование порта
1	Port1	ISIGNAL	Сигнальный входной порт
2	Port2	OSIGNAL	Сигнальный выходной порт

Пользовательские параметры модели:

№	Параметр	Тип	Описание	Единица	Значение по умолч.
1	OutputStartValue	real	Стартовое значение выходного сигнала
2	uHigh	real	Верхняя граница для сравнения с входным сигналом
3	uLow	real	Нижняя граница для сравнения с входным сигналом

Расчетные и измеряемые величины:

№	Параметр	Описание	Единица
1	V_port1	Значение сигнала на порте (V)
2	X_port1	Значение интегральной функции от сигнала на порте (X)
3	A_port1	Значение производной функции от сигнала на порте (A)
4	V_port2	Значение сигнала на порте (V)
5	X_port2	Значение интегральной функции от сигнала на порте (X)
6	A_port2	Значение производной функции от сигнала на порте (A)

Пример использования компонента

Модель гистерезиса логического сигнала (Hysteresis)

На вход модели поступает сигнал, изменяющийся по синусоидальному закону. Модель имеет два пороговых значения: верхнюю границу переключения uHigh и нижнюю границу переключения uLow. Пока входной сигнал находится между порогами, состояние выхода не изменяется. Когда сигнал превышает верхнюю границу, выход переключается в состояние 1 и остаётся равным 1, даже если сигнал немного уменьшается. Обратное переключение происходит только тогда, когда сигнал становится меньше нижней границы, после чего выход снова принимает значение 0. Таким образом, между порогами образуется зона гистерезиса, в которой выходной сигнал сохраняет своё состояние и не переключается при небольших колебаниях входного сигнала. Компонент используется в системах автоматического управления, дискретной логики, StateGraph и других приложениях, где требуется устойчивое переключение при наличии шума или колебаний.

Проверка работы модели гистерезиса логического сигнала (Hysteresis).

Начальные данные:

Параметры входного сигнала

SinusSource1: синусоидальный сигнал с амплитудой 1.5 и периодом 1.2 с

Параметры модели

uHigh = 1.2 — верхняя граница переключения

uLow = -1.2 — нижняя граница переключения

Начальное значение выходного сигнала = 0

end = 5 с - Время интегрирования

Схема тестирования:

На вход модели Hysteresis1 подаётся синусоидальный сигнал V1 от источника SinusSource1. Модель сравнивает входное значение с порогами uHigh и uLow. Выходной сигнал V2 регистрируется на осциллографах Check1 и RUN.

Результат:

На графике RUN показаны входной синусоидальный сигнал Hysteresis.V1 и выходной сигнал Hysteresis.V2. Выходной сигнал переключается в 1, когда входной сигнал превышает верхний порог 1.2, и остаётся равным 1 до тех пор, пока входной сигнал не станет меньше нижнего порога -1.2, после чего переключается в 0. На графике Check1 показан только выходной сигнал Hysteresis.V2, который наглядно демонстрирует ступенчатый вид без лишних переключений в зоне гистерезиса. Система работает корректно, без ложных срабатываний, что подтверждает правильную реализацию модели гистерезиса.

Формула логической операции:

\[\begin{split}V_2 = \begin{cases} 1, & \text{если } V_1 \ge \mathrm{uHigh} \\ 0, & \text{если } V_1 \le \mathrm{uLow} \\ V_2^{\text{пред}}, & \text{если } \mathrm{uLow} < V_1 < \mathrm{uHigh} \end{cases}\end{split}\]

где: \(V_1\) — входной сигнал, \(V_2\) — выходной сигнал, \(\mathrm{uHigh}\) — верхний порог (1.2), \(\mathrm{uLow}\) — нижний порог (-1.2).

Схема теста

Рисунок 1 - Схема теста

Графики результатов теста

Рисунок 2 - Hysteresis.RUN (входной сигнал V1 и выходной V2)

Рисунок 3 - Hysteresis.Check1 (выходной сигнал V2)