Имитатор шума двигателя Советский патент 1985 года по МПК G06G7/64 

1 Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение в устройствах для имитации шума двигателя в тренажера т ранспортных средств. Известен имитатор шума двигателя содержащий источник шума, выходной усилитель и блок переключателей lj Однако в этом имитаторе шума дви гателя изменение спектрального состава шума в режиме той или иной передачи в зависимости от изменения числа оборотов двигателя подчиняется линейному закону и достигается изменением скорости модуляции светового потока профилированной топо.граммой вращающегося диска, а в реальном двигателе эта зависимость имеет более сложный характер. Наиболее близким техническим решением к изобретению явдяется имитатор шума двигателя, содержащий источник шума, выходной усилитель, последовательно соединенные источ- йик регулируемого напряжения и блок переключателей, группу функциональных преобразователей по количеству передач двигателя, широтно-импульсный модулятор, активный фильтр, фильтр низкой частоты, вход которого соединен с выходом источника шума, а выход - с первым входом активного фильтра, выходы блока переключателей соединены с входами соответствующих функциональных прео разователей группы, выходы которых объединены и через широтно-импульсный модулятор подключены к второму входу активного фильтра, выход активного фильтра соединен с входом усилителя, выход которого является выходом имитатора ГЙ . Недостатком, данного имитатора шума является то, что изменение спектрального состава шума на нейтрали и передачах происходит пропорционально оборотам двигателя измене нием резонансной частоты с постоянной полосой пропускания без учета внешнего момента, приложенного к ва лу двигателя, пропорционального изм нению дорожных условий, что, в свою очередь, прививает неправиль ные навыки вождения гусеничных маши В современнь1Х двигателях происходит поддержание постоянных оборотов при изменении внешнего момента всережим ным регулятором, которой изменяет 72 подачу топлива при изменении нагрузки, что приводит к увеличению или уменьшению крутящего момента согласно внешней и регуляторным характеристикам данного двигателя, показывающим зависимость эффективной мощности и крутящего момента от частоты вращения вала двигателя, а это, в свою очередь, изменяет спекгральный состав шума двигателя за счет изменения полосы воспроизводимых частот. Цель изобретения - повьш1ение точности моделирования шума двигателя за счет изменения полосы пропускания шума от изменения дорожных условий. Указанная цель достигается тем, что в имитатор шума двигателя, содержащий группу функциональных преобразователей по количеству передач двигателя, источник шума, выход которого подключен к входу фильтра низкой частоты, выход которого соединен с входом первого интегратора, выход которого подключен к входу усилителя, выход которого является выходом имитатора, блок задания напряжений, пропорциональных оборотам двигателя и крутящему моменту двигателя, первый выход которого соединен с первым входом блока переключателей, второй вход которого подключен к выходу источника регулируемого напряжения, выход блока переключателей соединены с входами соответствующих функциональных преобразователей группы, введены два преобразователя напряжения в ток и второй интегратор, причем второй выход блока задания напряжений, пропорциональных оборотам двигателя и крутящему моменту двигателя, через первый преобразователь напряжения в ток подключен к входу задания начальных условий второго интегратора, выход которого соединен с входом первого интегратора, выход которого подключен к входу второго интегратора, выходы функциональных преобразователей группы объединены и подключены к входу второго преобразователя напряжения в ток, выход которого соединен с входом задания начальных условий первого интегратора. На фиг. 1 изображена функциональная схема имитатора шума двигателя; на фиг. 2 - функциональная схема блока задания напрйжений, пропорцио нальных оборотам двигателя и крутящему моменту двигателя; на фиг. 3- - характеристики функциональных преоб разователей. Имитатор шума содержит источник 1 : шума, фильтр 2 низкой частоты первый интегратор 3,. усилитель 4, группу функциональных преобразрвателей 5-11, блок 12 переключателей источник 13 регулируемого напряжения, второй интегратор 14, второй преобразователь 15 напряжения в ток первый преобразователь 16 напряжения в ток, блок 17 задания напряжений, пропорциональных обордтам двигателя и крутящему моменту двига теля, содержащий датчик 18 напряжения, сумматор 19, блок 20 нелинейности, управляемый ограничитель 21 напряжения, узел 22 задания внешнег момента, интегратор 23, блок 24 нелинейности. Основное уравнение, на решении которого основана работа устройства, имеет вид - 3 .)-M, где Г - момент инерции, приведенный I к валу двигателя; СО - угловая скорость вала двигателя;М(о,о) - крутящий момент двигателя, зависящий от угловой скорое ти вала к количества топлив М - внешний момент, пропорциональный изменению дорожных условий. Напряжение, пропорциональное обо ротам вала двигателя, в блоке 17 формирует интегратор 23, а напряжение , пропорциональное крутящему моменту двигателя - блок 24 нелинейности., имитатор шума работает следующим образом. Сигнал с источника 1 шума поступает на фильтр 2 низкой частоты, где ограничивается до диапазона, в котором находится основная энерги спектра шума реального двигателя и затем поступает на вход неинвертирующего интегратора. При имитации, например, акустического шума двигателя в режиме пер вой передачи напряжение с источника 13 регулируемого напряжения подается на блок 12 переключателей, S котором срабатывает ключ, соответствующий первой передаче, и подключает сигнал, пропорциональный оборотам двигателя, поступающий-с блока 17 на вход функционального преобразователя 5 (первой передачи). Этот функциональный преобразователь формирует математическую зависимость чп, i,(U«), где DUJ, - напряжение управления на выходе функционального преобразователя; Ij - характеристика функцио. нального преобразователя для первой передачи; cj - напряжение, -пропорциональное оборотам двигателя, выдаваемое блоком 17. Напряжение управления (ijn,) подается на преобразователь 15 напряжения в ток, где данное напряжение преобразуется в ток смещения 2Rgx (где R 8х - входное сопротивление преобразователя 15, на чертеже не обозначено), которьй подается на вход интегратора 3 с передаточной функцией - ; Оо15Ии,,,/гр„Су, (2) элементы интегратора 3, и в конечном счете определяет резонансную частоту пропорционально оборотам двигателя. Вклк чение интегратора 14 в обратую связь интегратора 3 обеспечивает озможность регулировать полосу ропускания пропорционально току мещения, подаваемому с преобразоваеля 16 напряжения в ток, который ропорционален крутящему моменту блока 17, изменяющийся от подачи оплива при изменении внешнего момена, зависящего от дорожных условий огласно внешней характеристике вигателя за счет всережимного регуятора. Как видно, U l-oba,

где а, ag, а, а - константы, зависящие от ном№

налов в интеграторах 3 и 14,

где U:j«k,U,(.()

Функция нижних частот выражается фо1 1улой

Ui.p -(V a6f-Ux(S), 1 а широкополосная функция - формулой UBp(,tSl/5V

где

k 9.гUв/Rв в

«2-19Д-ии/2НаСы,,

- элементы преобразовате-г ля 16 (не обозначены).

Предполагаем, что константы ,a4-a.

««

Подставив соответствующие величины в (5) и (6), получаем 11цр15 /Щ(5Ьн|()о)Ч{В/«.).(5/а)„) U,ep(S)jU,(5)-(5/WoY/(S/cO«y4B/(Oj.{5/( (8) где резонансная частота и полоса пропускания выражаются формулами со,) .ZaUijnJZRwCa , eiraiJ/5lo.ic,4q,2(iUe/ReCa.

Параметр ж должен иметь значения около 0,01, чтобы обеспечить оптимальный компромисс между величиной, искажения и соотношением сигнал/шум. и - напряжение, поступающее

с фильтра низкой частоты; , - напряжение управления с вы. хода функционального преобразователя 1 (передачи); . и - напряжение, пропорциональное

крутящему моменту. Сигнал с выхода интегратора 3 поступает на вход усилителя 4. Шитация акустического шума двигателя на других передачах происходит аналогично, за исключением того, что в соответствии с включенной передачей подключается функциональный преобразователь соответствующей передачи.

Таким образом, предлагаемый имитатор шума повышает точность моделирования имитации шума двигателя при изменении дорожш,.х услоBidt по сравнению с прототипом, что, в сьоЮ;очередь, позволяет привить водитвлю правильные навыки по вождению гусеничных машин, что дает возможность правильно эксплуатировать машины, экономить их моторесурсы, горюче-смазочшле материалы, экономить вр«мя на их ремонте и ремонте учебных Tpdcc.

Л/дг.

Bux.l

№ШТАТОР ШУМА ДВИГАТЕЛЯ, содержащий группу функциональных преобразователей по количеству передач двигателя, источник шума, выход которого подключен к входу фильтра низкой частоты, выход которого соединен с входом первого интегратора, выход которого подключен к входу усилителя, выход которого является выходом рмитатора, блок задания напряжений, пропорциональных оборотам двигателя и крутяш.ему моменту двигателя, первый выход которого соединен с первым входом блока переключателей, второй вход которого подключен к выходу источника регулируемого напряжения, выходы блока переключателей соединены с входами соответствующих функциональных преобразователей группы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены два преобразователя напряжения в ток и второй интегратор, причем второй выход блока задания напряжений, рропорциональных оборотам двигателя и крутящему моменту двигателя, через первый преобразователь напряжения в ток подключен к входу задания начальных условий второго интегратора, выход которого соединен с входом первого (Л интегратора, выход которого подключен к входу второго интегратора, выходы функциональных преобразователей группы объединены и подключены к входу второго преобразователя напряжения в ток, выход которого соединен с входом задания начальных Од условий первого интегратора. со Од