Устройство для решения задач теплопередачи Советский патент 1990 года по МПК G06F1/04 

второму выходу блока синхронизации, третий выход которого соединен с ходом запуска блока моделирования измерителя температуры, выход которого подключен к второму входу блока Вычитания, выход второго регистра эталонного значения соединен с вторым входом блока сравнения, четвертый выход блока синхронизации соединен с входами запуска блока задания граничных условий, блока задания чальных условий, блока регистрации и входом записи блока памяти, третий л четвертый информационные входы которого соединены соответственно с зыходами блока задания граничных ус- повий и блока задания начальных условий, группа выходов и выходных регистров соединена с информационными входами блока моделирования измерителя температуры и блока регистра15521644

ции и пятым информационным входом блока памяти, п групп выходов которого подключены соответственно к первым группам входов п компараторов, вторые группы входов которых соединены с группой выходов преобразователя частоты в код и с группой входов блока оперативной памяти, группа выjg ходов которого подключена к группе информационных входов п выходных регистров, входы записи которых соединены с соответствующими выходами п компараторов, выход генератора такто,,. вых импульсов соединен с первым входом элемента И блока формирования результата решения, выход которого подключен к входу преобразователя частоты в код, вход записи блока па- мяти соединен с вторым входом элемента И блока формирования результата решения.

Цель изобретения - повышение точности устройства. Устройство содержит блок моделирования регулятора температуры, блок задания граничных условий, блок задания начальных условий, блок регистрации, блок синхронизации, блок моделирования измерителя температуры. Дополнительно введены блок моделирования основного нагревателя и блок моделирования форсажного нагревателя, каждый из которых содержит два мультивибратора, генератор прямоугольных импульсов, элемент И, двоичный счетчик, два элемента НЕ, два элемента И - НЕ и реверсивный счетчик, два регистра эталонного значения, блок вычитания и блок формирования результата решения, состоящий из блока памяти, генератора тактовых импульсов, преобразователя частоты в код, блока оперативной памяти и выходных регистров и N компараторов.

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении вычислительных устройств для автоматического решения задач оперативного управления объектами с распределенными параметрами.

Цель изобретения - повышение точности моделирования„

На фиг. 1 представлена блок-схема устройстваI на фиг. 2 - блок-схема моделирования регулятора температуры; на фиг. 3 блок-схема блока моделирования измерителя температуры-, на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работу, на фиг. 5 - блок- схемы блоков моделирования форсажного нагревателя и основного нагревателя ; на фиг. 6 - блок-схема блока формирования результата решения.

Устройство содержит блок 1 формирования результата решения, блок 2 задания граничных условий, блок 3 задания начальных условий, блок k регистрации, блок 5 синхронизации, блок 6 моделирования измерителя температуры, регистры 7 и 8 эталонных значений, блок 9 вычитания, блок 10 сравнения, блок 11 моделирования регулятора температуры, триггер 12, блок 13 моделирования форсажного нагревателя, блок 14 моделирования основного нагревателя.

5

0

Блок 1 формирования результата решения содержит элемент И 15, блок 16 памяти, преобразователь 17 частоты 0 s код, блок 18 оперативной памяти, генератор 19 тактовых импульсов и п компараторов 20 и выходных регистров 21 .

Блок 6 содержит генератор 22 тактовых импульсов, элемент И 23, регистр 24, счетчик 25, блок 26 оперативной памяти, компаратор 27, регистр 28. Блок 11 содержит компараторы 29 и 30, элемент ИЛИ 31. Каждый из блоков 13 и 14 содержит генератор 32 тактовых импульсов, элемент И 33, счетчик 34, мультивибраторы 35 и 36, элементы НЕ 37 и 38, элементы И-НЕ 39 и 40 и реверсивный счетчик 41.

Устройство работает следующим образом.

Принцип работы устройства рассмотрим на примере оптимального управления нагревом тела или системы электрического термостатирования для

малогабаритных объектов. Объект управления - температурное поле камеры термостата, в зависимости от темпера- туры окружающей среды бс и внутренних тепловыделений воздействует тепловой поток (W0, Wm), изменяющий температуру камеры термостата. На величину этого теплового потока, кроме температу5

15

ры 9С влияют интенсивность теплообмена с окружающей средой об и режим работы объекта термостатирования (внутреннее тепловыделение). Изменение температуры камеры термостата 0К приводит к изменению входного параметра чувствительного элемента - датчика, который выдает на выходе напряжение UQJ, , пропорциональное температуре в, ю

На выходе элементов задания режима основного и форсажного нагревателей устанавливаются напряжения и U oftcp которые соответственно пропорциональны температуре статирования Qcr и температуре отключения форсаж- еых нагревателей. Схемы сравнения основного и фосажного каналов вырабатывают соответственно напряжения

ос

Сигнал рассогласования Uu, p поступает на вход порогового устройства, выходным сигналом которого U включаются форсажные нагреватели. Включаются они, как правило, в момент включения термостата, а отключаются выходным сигналом порогового устройства. Повторное включение форсажного режима может быть произведено после подачи сигнала на установочный вход U

блока 10 сравнения падает до нуля. При этом триггер 12 сбрасывается в нуль и происходит отключение блока 13 от блока 1. Повторное включение блока 13, моделирующего форсажные нагреватели, происходит при повторении решения, т.е. только с приходом импульса Ј,.

Блок 14 продолжает оставаться подключенным к блоку 1, имитируя нагрев объекта до температуры статирования. При достижении значения коэффициента на объекте в точке подключения датчика, соответствующего температуре статирования, которое задается значением коэффициента установки с регистра 7 эталонного значения, сигнал на выходе блока 9 вычитания уменьшается, сраба- U0(v - U чад.о и Uu, р Uoc 20 тывэет блок 11 таким образом, что

происходит отключение блока 14 от входа блока 1. Значения в узловых точках начинают уменьшаться, что соответст-- вует охлаждению объекта за счет влия- 25 чия внешней среды. При достижении значения на выходе блока 9 вычитания определенной величины блок 11 срабатывает и происходит подключение блока 1 к блоку 1 и т.д. Таким образом, до окончания импульса замкнутая система находится в автоколебательном режиме работы, стабилизируя в зоне включения датчика температуры значения на уровне эталонного, поступающего с регистра 7 эталонного значения с максимальным отклонением от него на допустимую величину. Блок 4 производит измерение в заданной точке и в заданный момент времени.

30

Сигнал Uu.e поступает на вход регулирующего элемента, изменяющего своим сигналом Up.0 величину теплового потока W0 основного нагревателя.

Блок 5 вырабатывает импульс време. ни решения Ј,, производит подключение блоков 2 и 3, которые задают в блок 1 начальные и граничные условия, известные по условию задачи. Кроме того, импульс €, своим передним фронтом переводит триггер 12 в единичное состояние, выходной сигнал которого подключает блок 13 в узловые точки, соответствующие месту расположения обмоток форсажного нагревателя. Подогрев объекта идет за счет основных и форсажных обмоток нагревателей. При равенстве значения коэффициента на объекте в точке подключения датчика температуры значению коэффициента установки, заданного с регистра 8 эталонного значения, сигнал на выходе

35

40

45

50

При поступлении с блока 5 импульса времени подготовки Ј- происходит принудительное отключение блока 14 от блока 1. С приходом импульса Ј, процесс повторяется.

Благодаря введению новых блоков и связей между ними повышается точность устройства. Благодаря цифровой обработке управляющих и информационных сигналов можно добиться значительного увеличения точности моделирования оптимального управления, не сопровождающегося значительным увеличением аппаратурных затрат.

15

20

25

30

25

35

При поступлении с блока 5 импульса времени подготовки Ј- происходит принудительное отключение блока 14 от блока 1. С приходом импульса Ј, процесс повторяется.

Благодаря введению новых блоков и связей между ними повышается точность устройства. Благодаря цифровой обработке управляющих и информационных сигналов можно добиться значительного увеличения точности моделирования оптимального управления, не сопровождающегося значительным увеличением аппаратурных затрат.

-яv

csl

LA

ил

И

ТППППППППП

Фиг. 3