Устройство для моделирования колебаний гусеничной машины Советский патент 1990 года по МПК G06G7/70 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в тренажерах для обучения водителей гусеничных машин

Целью изобретения является повышение точности моделирования колебаний гусеничной машины при изменении угла наклона местности0

На фиго изображена функциональная схема устройства; на фиг02 - схема пикового детектора; на фиг„3 - схема сравненияо

Устройство содержит датчик 1 угла

На схеме 15 сравнения происходит сравнение величины напряжения -Uon и |Uwl При |Uyxl 0 на выходе схемы 15 сравнения напряжение равно логической единице (при появлении скорости Uyj(0l схема переключается с

наклона местности, первый сумматор 2, J5 логической единицы на логический нуль,

30

35

пиковый детектор 3, блок 4 задания линейной скорости, блок 5 выделения модуля напряжения, первый блок 6 умножения, инвертирующий усилитель 7, второй коммутатор 8, интегратор 9, 20 выпрямительный диод 10, второй сумматор 11, второй блок 12 умножения,первый коммутатор 13, вторую 14 и первую 15 схемы сравненияо В состав узлов входят также операционные усили- 25 тели 16, резисторы 17, диоды 18, конденсатор 19 и стабилитрон 20 0

Устройство работает следующим об- разомр

В исходном положении с выхода датчика 1 угла наклона местности (в ка честве которого может быть блок считывания топограмм, с киноленты или

потенциометр, запитэнный двуполярным напряжением ±10 В) снимается нулевое напряжения U О (U имеет диапазон изменения напряжения от -10 до +10В)0 Это напряжение подается на вход сумматора 2. На другой вход сумматора 2 подается опорное напряжение -Uon« ; На этом сумматоре производится перевод из двуполярной области изменения- напряжения, пропорционального углу наклона местности, в однополярную полярную положительную область

%z 5 В - 0,b U. Следовательно, с выхода сумматора 2 напряжение, равное 5 В, поступает на входы пикового детектора -3 и схемы 14 сравненияо С выхода пикового детектора 3 напряжение (Ug U{n) -5 В (11ц 0 в начальный момент) подается на вход блока 6„ С блока 4 задания линейной скорости (в качестве которого может быть потенцио-., метр, запитанный двуполярным напряжением ± 10 В, или вычислительное устройство, моделирующее динамику машины) напряжение, пропорциональное скоСигнал логической единицы подается на управляющий вход коммутатора 13 и включает его На схеме 14 () производится сравнение величин напряжений игг 5 В и При этом Us Uy, следовательно, на первом выходе схемы 14 напряжение равное -10 В, а на втором выходе - логическому нулю о

Через включенный коммутатор 13 напряжение -10 В поступает на вход интегратора 9 и заряжает его до уров40

ня U

T2L

5 Во Как только U,

ц, превысит

иг2 схема 14 сравнения переключается с -10 на +10 В на первом выходе, а на втором выходе - с логического нуля на логическую единицу Последнее напряжение включает коммутатор 8„ Происходит закорачивание запоминающего конденсатора () в пиковом детекторе, что означает сброс и подготовку пикового детектора 3 к работе. При этом на входе будет Ц. - - Uq 0, а на выходе Uuftir О С первого выхода схемы 14 через включенный коммутатор 13 напряжение +10 В поступает на второй вход интегратора 9, и начинается разряд интегратора0 Такой процесс разряд-заряд интег- 45 ратора имеет колебательный характер

около значения U

2:2

Т обо ПРОИСХОДИТ

ограничение напряжения 11ц, до уровня

игг

и

50

Г

и.

Ч

- 5

2TZ К

в

При движении на ровном участке j U ух (; О, схема 15 переключается, а на ее выходе напряжение равно логическому нулю

Управляющий сигнал со схемы 15 сравнения выключаат коммутатор 13, и ограничение интегратора производится через блок 12 умножения и диод 10 уровня

рости Uvx равное нулю, подается на блок 5 выделения модуля напряжения, с выхода которого напряжение подается на входы блока 6, блока 12 умножения и схемы 15 сравнения Сл,едова- тельно, на двух входах интегратора 9 напряжение равно нулю

На схеме 15 сравнения происходит сравнение величины напряжения -Uon и |Uwl При |Uyxl 0 на выходе схемы 15 сравнения напряжение равно логической единице (при появлении скорости Uyj(0l схема переключается с

логической единицы на логический нуль,

Сигнал логической единицы подается на управляющий вход коммутатора 13 и включает его На схеме 14 () производится сравнение величин напряжений игг 5 В и При этом Us Uy, следовательно, на первом выходе схемы 14 напряжение равное -10 В, а на втором выходе - логическому нулю о

Через включенный коммутатор 13 напряжение -10 В поступает на вход интегратора 9 и заряжает его до уров

ня U

T2L

5 Во Как только U,

ц, превысит

иг2 схема 14 сравнения переключается с -10 на +10 В на первом выходе, а на втором выходе - с логического нуля на логическую единицу Последнее напряжение включает коммутатор 8„ Происходит закорачивание запоминающего конденсатора () в пиковом детекторе, что означает сброс и подготовку пикового детектора 3 к работе. При этом на входе будет Ц. - - Uq 0, а на выходе Uuftir О С первого выхода схемы 14 через включенный коммутатор 13 напряжение +10 В поступает на второй вход интегратора 9, и начинается разряд интегратора0 Такой процесс разряд-заряд интег- ратора имеет колебательный характер

,

около значения U

2:2

Т обо ПРОИСХОДИТ

ограничение напряжения 11ц, до уровня

игг

и

0

Г

и.

Ч

- 5

2TZ К

в

При движении на ровном участке j U ух (; О, схема 15 переключается, а на ее выходе напряжение равно логическому нулю

Управляющий сигнал со схемы 15 сравнения выключаат коммутатор 13, и ограничение интегратора производится через блок 12 умножения и диод 10 уровня

и.,

и,

Ј2

иоп V

к; к

on

К

При изменении напряжения с датчика угла в отрицательную полярность U Ј 0 (въезд) на сумматоре 2 увеличивается положительное напряжение

На выходе последнего напряжение,

5 Во пропорциональное углу профиля наклона местности, равно напряжению с дат чика угла наклона местности

U

2z

°i + 5г

ц

ил

и.

к,

. к

№ ОП (

++

К э К t K2.K4

иоп

+

Ч к.

ос

На пиковом детекторе выделяется

иоп об UAoi UZ2 U4 K7 .K2

Лп -и

-(Ј) v

и 2 иоп

где U(.-- - значение напряжения на

интеграторе 9 до момента изменения U., характеризующего текущий угол наклона корпуса машины На блоке 6 умножения напряжение, пропорциональное скорости, умножается на U

Лоб

тОе0 на его выходе величина напряжения пропорциональна вертикальной составляющей скорости въезда машины,, Постоянная времени интегратора выбрана из учета длины опорной поверхности гусеницы„ С выхода блока 6 умножения напряжение )у,. поступает на интегратор, на выходе которого получают

Vicjlu

Как только интегратор зарядится

U dtдо уровня напряжения на втором входе схемы 14 сравнения, на последней происходит переброска полярности с минуса на плюсо С первого выхода напряжения, равное +Ю В, поступает на второй вход блока 12, С второго выхода напряжение, равное логической единице, поступает на коммутатор 8 и включает последнийо При этом происходит сброс пикового детектора,, Положительное

На выходе сумматора 11 устанавли- } зается значение напряжения, равное 40 значению напряжения с датчика угла наклона местности с некоторым коэф- фифициентом Kj-:

и .Л

2 К5

45 так как заряд интегратора 9 ограничивается уровнем напряжения на выход сумматора 20

Таким образом, устройство позволя ет более точно моделировать колебанапряжение с блока 12 умножения через 50 ния гусеничной машины за счет более

U

2z

°i + 5г

ц

ил

и.

к,

. к

U«6

Ц

№ ОП (

++

К э К t K2.K4

где К2 - К4 Kff; К3 Kv

При положительном изменении напряжения -с датчика 1 (съезд) на выходе сумматора 2 напряжение уменьшается:

U

U,

оп

U,

W

2г К,

к„

urf

5B-r

К2

, 2.

0 При этом на пиковом детекторе 3 напряжение равно нулю, так как в обратной связи усилителя включен диод (фиг.2)„ На выходе блока 6 - также нуль, На первом выходе схемы 14 срав5 нения напряжение равно +10 В, и разряд интегратора 9 производится через диод 10, в зависимости от напряжения по скорости, до уровня напряжения на втором входе0

0 Как только напряжение на первом , рходе схемы 14 становится чуть меньше значения напряжения на втором входе, происходит переключение и разряд интегратора прекращаетсяа Значение напряжения на интеграторе 9 устанав- л ивается равным значению напряжения

на сумматоре 2„ I

На выходе сумматора 11 устанавли- } зается значение напряжения, равное 0 значению напряжения с датчика угла наклона местности с некоторым коэф- фифициентом Kj-:

и .Л

5

2 К5

5 так как заряд интегратора 9 ограничивается уровнем напряжения на выходе сумматора 20

Таким образом, устройство позволяет более точно моделировать колеба

Устройство содержит датчик угла наклона местности, блок задания линейной скорости, первый блок умножения, интегратор, первый и второй сумматоры. С целью повышения точности моделирования колебаний при изменении угла наклона местности, оно дополнительно содержит первую и вторую схемы сравнения, блок выделения модуля напряжения, второй блок умножения, выпрямительный диод, первый и второй коммутаторы, инвертирующий усилитель и пиковый детектор.

диод 10 поступает .на вход интегратора 9, ограничивая нарастание напряжения на интеграторе 9. С выхода интегратора 9 напряжение поступает на вход сумматора 11„

точного выделения ДфЈ на пиковом детекторе, обеспечивает установку угла наклона корпуса машины в зависимости от угла наклона местности при от- сутствии линейной скорости машины„

77

Первый Вход Я

MBaMMv

Второй Вход

77

Фиг. 2

Первый Выход Второй Выход