Предлагаемое устройство для моделнроваиия лнннй с распределенными параметрами предназначается для использования в Моделях динамических систем, состоящих пз частей, соедиияемых длинными линиями, моделирования сложных и разветвленных лииий, иабора различных комбинаций нагрузки на конце линий и решения других задач, приводяпдих к рекурентному использованию передаточных фупкций длиииых линий.
Известные устройства для моделирования линий с распределеннымп параметрами, в которых используются элементы и узлы аналоговой вычислительной техники, содержат большое количество решающих блоков и являются довольно сложными по своей структуре.
Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что в нем входпая клемма устройства подключепа к двум параллельиым цепям-цепп запаздываиия и цепи иагрузки, причем цепь запаздываиия выполнена в внде последовательно включенных сумматора, блока запаздывания и блока учета потерь, а цень нагрузки-в виде последовательпо включенных сумматора, блока моделироваиия иагрузки и сумматора обратной связи нагрузки; выход иоследнего и выход блока учета иотерь подключены к входным сумматорам обеих цепей, а выходной сумматор устройства
связан свопмн входами с выходом блока учета потерь п с входпой клеммой устройства. Кроме того, для учета нелпнейной зависимости распределения потерь энергнн от величнны скорости иотока один из входов блока учета иотерь может быть иодключен к блоку нелинейностей.
Указаппые отличия позволили упростпть структурпое построение устройства н обеспечпть рекурентпое пспользованне передаточной функции длинной линии для моделнровання сложных и разветвленных линнй.
В основу построения предлагаемого устройства блок-схе ия положены следующие передаточиые функцнн длинной лииии:
Ф,М |
20 1
2уФЛр)
. 1 + уф.- (/) J
25
ФЗ(Р) .
2&--Р
Г 2уФЛ/) Л
(/)1-е е-211 + ФЛ/) Л где ф-приведенное волновое сопротивленне 2т-фаза распространения волны в линии; Р-давление (напряжение) в лнннн; Ф-расход (ток) в лииии; fк (р)-передаточная функция нагрузки на конце лииии; е -коэффициент распределеиных потерь энергии в линии; р-оператор Лапласа. Воспроизведение указанных передаточных функций вынолняется ири помощи блок-схем для иервого каскада моделируемой сложио системы с постоянным входным сигналом /,t-o const (см. фиг. 1) и для второго и последующих каскадов (см. фиг. 2). Схемы имеют структуру четырехполюсника с полюсами, соответствующими координатам начала и конца линии -Рл- о; Рх I, T.V, / В состав схемы нервого каскада входят еледующие элементы; / - входной сумматор цепи запаздывания; 2-блокзапаздывання (3); 3-блок учета потерь (БУП); 4-выходной сумматор; 5-входной сумматор цепн нагрузки; 6-модель нагрузки линии с нередаточной функцией Ф„ (р); 7-сумматор обратиой связи нагрузки. При учете нелинейной завнсимости распределенных потерь энергии в линии от скорости потока (силы тока)схема дополияется нелииейным преобразователем функцни 8. В состав схемы второго каскада кроме иеречисленных элементов входят (см. фиг. 2): 9-сумматор; 10 - блок заназдываиня (ЕЗ). Элементы схемы как первого, так и второго каскада объединяются в две параллельные цепи; цепь запаздывания (элементы /, 2 н 3) и цень нагрузки (элементы 5, 6, 7). Принципиальной особенностью схем является ностроение перекрестных обратных связей между указанными цепями. При этом у схемы иервого каскада выход цеии заиаздывания нодается на собственный вход н на вход цени нагрузки, а выход цени нагрузки подается иа собственный вход н - с удвоением сигнала - на вход цеии запаздывания. Входиой сигнал, соответствующий давлению (иаиряжеиию) в начале линии, подается на оба входных сумматора / и 5 с удвоением сигнала и на выходной сумматор 4. Такое ностроеине нрямых и обратных связей позволяет осуществлять все операции сложения ирямых и отраженных воли в линии прн помощн единственного элемента запаздывания со временем задержки сигнала, равным фазе расиространеиня волны в лиини (2 т). Волновое сопротивление лииип (ф) учитывается коэффициентами уснлеиия сумматора 7 обратиой связи иагрузки и выходиого сумматораУчет расиределеиных иотерь энергии в линии осуществляется нри номощн блока учета иотерь 3. При этом координата цепи заиаздываиия умножается иа понижающий коэффициент, который, нанрнмер, для случая трубопровода может быть представлен в виде /Г„ е-2- 1-2ат. При иеобходимости учета зависимости распределенных потерь от величины расхода (силы тока) в линии соответствующий сигиал вырабатывается в иелинейном преобразователе 8 н на иолучеииую фуикцию умножается коордииата цепи запаздывания. Блок-схема второго каскада отличается от оинсанной только тем, что обратная связь цепи заиаздываиня подается на собственный вход н вход цеии нагрузки не непосредственно, а через сумматор 9, где она суммнруется с удвоенным входным сигналом , и второй блок запаздывання 10. При этом на обоих элементах запаздывания устаиавливается время задержки сигиала, равное нолуфазе раснространения волиы в линии (т). Это изменение блоксхемы второго н иоследующего каскадов модели вызвано необходимостью учета оператора заиаздываиия в передаточных функциях Ф-2(р) и Фз(/) для с.хем с переменным входным сигналом , что не обязательно для иервого каскада прн ностоянстве входи,рго сигнала const. Это последнее условие, которое выиолняется в больщннстве нрактнческих задач, позволяет упростить блок-схему модели первого каскада сложного трубопровода или вообще простого трубопровода, сократив число элементов заиаздывания до одного, как это показано на фиг. 1. В общем случае применяется блок-схема, фиг. 2. Построение моделей сложных и разветвленных линий выиолняется рекуреитным иовторением описанных блок-схем, прн котором входные полюсы модели последующей линии включаются вместо нагрузки или параллельпо сохраняемой .нагрузке модели предыдущей лииип. Предмет изобретения 1. Устройство для моделирования линий с расиределенными параметрами, предназначенное для работы совместно с моделями сложных динамических систем, содержащее сумматоры, блок заиаздывания и блок учета потерь, выполненные на усилителях постоянного тока, а также блок иелинейностей и блок моделироваиня нагрузки, отличающееся тем, с целью упрощения устройства и обеспе)я рекуреитного использования передаточфуикции длинной лпнии для моделировасложных и разветвленных линий, входклемма устройства подключена к двум аллельным цепям - цепи запаздывания и i нагрузки, причем цепь запаздывания выяена в виде последовательно включенных матора, блока запаздывания и блока учеютерь, а цепь нагрузки - в виде последо;льно включенных сумматора, блока модеэвання нагрузки и сумматора обратной связи нагрузки, выход последнего п выход блока учета потерь подключены к входным сумматорам обеих цепей, а выходной сумматор устройства связан своими входами с выходом блока учета потерь п с входной клеммой устройства. что, с целью учета нелинейной зависимости распределения потерь энергии от величины скорости потока, один из входов блока учета потерь подключен к блоку нелинейностей. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,
/7о 3o/ya3Je /Sof uft
.
I- -, -Т-- --1
Фаг.1
