Файл: Мясников, В. А. Программное управление оборудованием.pdf

Рис. 179. Влияние сильного торможения на рас­ пространение оптического возбуждения в МРВ:

Рис. 180. Возникновение рефрактерной зоны в МРВ

при распространении возбуждения;

329

Поведение оптоэлектронной модели с регулируемыми тормоз­ ными и возбуждающими связями, качественно аналогичное про­ теканию некоторых процессов, характерных для нейро-мышеч- ных однородных структур и рецепторных полей, позволяет сделать следующие выводы:

1) устройство с характеристиками модели МЛТ может быть использовано в системах с пространственной оптической фильтра­ цией, в частности, для выделения контуров из двухмерных изо­ бражений;

2)устройство с характеристиками модели МРВ может быть использовано в качестве двухмерных нейрнсторов с управляемой рефрактерностыо, в частности, для построения преобразователей освещенности в последовательность импульсов;

3)устройства с пространственно-временной суммацией могут

быть положены в основу новых типов логических элементов, работа которых зависит От геометрии системы (в соответствии с топологическим характером работы дендритов нейрона).

Однородное фазоимпульсное устройство

Свойство оптронов и оптических нейрнсторов формировать движущуюся волну оптического возбуждения является полезным для построения на основе моделей типа МРВ линий задержки и оп­ тических регистров сдвига. Изменение скорости распространения светового возбуждения в таких системах основано па свойстве фоторезистора изменять свою чувствительность под воздействием возбуждающей подсветки. Известно, что инерционность фоторе­ зистора т определяется его освещенностью Е в виде

где т0 — постоянная времени фоторезистора при освещенности £ 0;

Е— текущая освещенность; |3 — коэффициент, принимающий при

Е= 0,5-ь0,05 лк значения от 0,4 до 0,8 в зависимости от типа

фоторезистора.

Одним из интересных применений оптоэлектронной линии задержки является ее использование в качестве фазонмпульсного устройства, предназначенного для управления тиристорными преобразователями, широко используемыми в современном электро­ приводе. Фазоимпульсное устройство состоит из четырех основных элементов: синхронизатора, управляемой линии задержки, фор­ мирователя импульсов и регулятора. Синхронизатор, связанный с сетью переменного напряжения, питающего тиристоры преобра­ зователя, подает входной импульс в линию задержки; линия задержки генерирует сигнал, сдвинутый по фазе относительно синхронизирующего импульса; в формирователе вырабатывается импульс тока, способный открыть тиристор; регулятор задает время сдвига в линию задержки.

330

Устройство выполнено на основе регенеративного оптрона (рис. 181). Синхронизирующий световой импульс, поданный на участок фоточувствительной плоскости оптрона, запоминается, после чего по плоскости оптрона распространяется световая волна. Время ее распространения от места синхронизирующей засветки до светочувствительного приемника, размещенного на некотором расстоянии от места синхронизации, соответствует фазе управляю­ щего импульса, снимаемого с приемника. Изменение фазы про­

изводится при помощи тор­ мозящей или возбуждающей подсветки фоточувствитель­ ной плоскости оптрона. Ин­ тенсивность подсветки опре-

чатели

деляется электрическими сигналами управления U2, воздей­

ствующими на регулирующие излучатели, которые связаны опти­ чески с оптроном.

В качестве источника синхронизирующего излучения прини­ мается светодиод 2. Импульс тока, обычно синхронизированный с анодным напряжением U3 соответствующего тиристора // , воз­ буждает световой импульс, излучаемый светодиодом 2. Импульс

света возбуждает входную зону оптрона; находящийся по верти­ кали относительно возбужденного участка электролюминофор 6

начинает светиться с интенсивностью, достаточной для поддержа­ ния свечения этого участка люминофора вследствие действия по­ ложительной обратной связи на фоторезистор 4. Свечение начинает

распространяться вширь по поверхности люминофора благодаря наличию прозрачного слоя 5; скорость распространения световой волны зависит от чувствительности и инерционности фоторезисторного слоя.

331

Так как Инерционность зависит от освещенности фоторезнстора, то, освещая фоточувствнтельиую поверхность оптрона внешней возбуждающей или тормозящей! подсветкой, можно регулировать скорость распространения волны светового возбуждения по люминесцирующей плоскости оптрона. Когда через время АI свето­

вая волна достигнет противоположного по отношению к перво­ начально возбужденному края оптрона, она включит фотоприем­ ник, в качестве которого целесообразно использовать фототнристор 10.

Импульс тока, генерируемый накопителем энергии 9 через открытый фототпристор, включает тиристор 11 преобразователя и на. короткое время отключает источник питания 12 оптрона,

вследствие чего свечение оптрона прекращается до начала следую­ щего цикла. Угол зажигания тиристора а пропорционален вели­ чине x Q/v, где а'о — длина оптрона; v — средняя скорость движе­

ния световой волны (при неизменной подсветке). В качестве одного или нескольких источников внешней подсветки могут быть исполь­ зованы самые различные излучатели, в том числе электролюминесцентные. В этом случае оптрон и излучатели 1 изготовляются

в виде модульной конструкции.

Питание излучателей производится от различных источников напряжения U2, предназначенных для изменения угла а, что

приводит к единой модульной системе, объединяющей в себе фазо­ импульсное устройство с регулирующими и формирующими эле­ ментами (рис. 182). Диапазон регулирования угла а, как правило, ограничен в пределах от 30° до 180°, что соответствует времени движения волны от 1,8 до 10 мс (иа частоте 50 Гц) от края до края оптрона и согласуется с материалом, используемым для фоточувствительных слоев оптронов.

Оптоэлектронная однородная система координации шагающего механизма

Нейристорные однородные устройства могут быть использо­ ваны для построения систем управления шагающими механизмами. Было бы чрезвычайно заманчиво разработать в качестве устрой­ ства, координирующего перемещение опор шагающего механизма, систему, структурно и функционально подобную участку ней­ ронного поля, управляющего движением. Была сделана попытка построить модель мозговых сегментов спинного мозга саламандры, обеспечивающую управление ритмом движения конечностей. Эта модель состоит из моторных и тормозных нейронов, объединенных в кольцевую схему и генерирующих сдвинутые по фазе пакеты импульсов (модель предложена Л. Секеем).

На рис. 183 показана схема связей четырех мотонейронов (кружки) и четырех тормозных нейронов (треугольники) в цепи, способной обращать неритмические входные сигналы в ритми­ ческие выходные. Возбужденные клетки — A, a, d\ клетка В

332

находится в состоянии «готовности к ответу»; остальные клетки заторможены. Мотонейроны получают синаптический приток по­ стоянного характера, но вся система пребывает в некотором со­ стоянии равновесия, пока продолжающийся синаптический приток не вызовет в одном из мотонейронов разряда. Если это случается

снейроном А, он возбуждает тормозные нейроны а и d,.которые,

всвою очередь, тормозят мотонейроны D и С и тормозные ней­ роны с и Ь. Торможение b обеспечивает длительный разряд мото­ нейрона А, а подавление С снимает торможение с В. Став способ-

ным отвечать на возбуждаю­ щий синаптический приток, мотонейрои В в следующий мо­

мент будет активирован и его

и следующим начинает разряжаться этот мотонейрон. Процесс продолжается по этой же схеме дальше, и сеть выдает на выходе ритмические сигналы в последовательности А —В —С—D, полу­

чая неритмический приток на входе.

Такие модели представляют собой разновидность регистров сдвига. Сигналы, управляющие самодвижущимся автоматом, можно записать в регистре сдвига, а циклический характер пере­ движения обеспечивается обратной связью с выхода регистра на его вход.

Рассмотрим работу координатора—-устройства, составля­ ющего часть системы управления шагающим механизмом. В ра­ боте [20] система управления разделяется на три уровня: первый уровень образуют блоки выработки сигналов управления двига­ телями и изменения положения звеньев ног; ' второй уровень содержит устройство построения походки механизма и стабилиза­ ции платформы; третий уровень включает систему задания ско­ рости движения и типа походки (координатор).

333