Устройство для моделирования замкнутых распределенных систем управления Советский патент 1975 года по МПК G06G7/48 

гемператзриого полк ооъектов управления с распределенными нара.дютрай и при совместаии работе их с системой управления.

jfoii целью оио содержит блок моделирования р1лулятора напряжения, олик моделирования измерителя температуры и блок сравнения, первый вход которого лодключеи к выходу источника эталонн01о напряжения, второй вход через блок моделирования измерителя температуры подключен к выходу повтори1еля напряжения, а выход через блок моделирования регулятора напряжения соединен со входом уиравляемого стабилизатора тока.

па чертеже изображена фуикциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит сеточную модель 1, блок 2 задания граничных условий, блок 3 задания начальных условий, измерительный блок 4, повторитель напрял ения 5, блок Ь моделирозаиия измерителя темиературы, блок сравнения 7, источник 8 эталонного напряжения, блок 9 моделирования регулятора температуры и управляемый стабилизатор тока 10.

Сеточная модель 1 является основной частью устройства и нредиазначеиа для моделироваиия объекта управления, в качестве которого в дальнейшем рассматривается термостат.

Блок 2 задания граничных условий состоит из известиых устройств для задания граничных условий i-IV родов. В предлагаемом устройстве этот блок предназначен для реализации граиичиых условий, оиисывающих взаимодействие объекта с внешней средой, а также отдельных элементов его конструкции. При этом .может иметь .место конвективный, контактный и лучистый теплообмен.

Блок 3 задания начальиых условий предназначен для задания начальных условий, а измерительный блок 4- для измерения температурного ноля объекта.

Повторитель напряжения 5 предназначен для из.л1ерения потенциала узловой точки - сеточной модели 1, соответствуюшей месту включения в объекте датчика температуры, например термосопротивления. Этот блок представляет собой повторитель напряжения г высоким входным сопротивлением, в качестве которого может быть использован катодный или эмиттерный повторитель, а также дифференциальный усилитель, включенный по схеме повторителя.

Блок 6 моделирования измерителя температуры предназначен для моделирования динамических свойств датчика телшературы. В качестве этого блока используется операционпый усилитель, в обратную связь которого включены элементы, придающие ему соответствуюш.ие динамические свойства, например, апериодического звена.

Блок сравнения 7 предназначен для получения сигнала рассогласования между выходным папряжепнем блока ..;, ироиорцнональны.м гемпературе объекта в зоне нахождения датчика температуры, и эталонным напряжением, пропорциональным температуре уставки, которое вырабатывается источником 8 эталонного нааряження. В качестве блока сравнения / используется суммирующий операционный усилитель.

Блок У моделирования регулятора температуры предназначен для моделирования работы регулятора температуры. Если в системе использован двухпозиционный релейный регулятор, то в качестве блока 9 может быть применен операционный усилитель, включениый по схеме нелинейного звена с соответствующей регулятору вольт-амиерпой характеристикой.

Выходное напряжение блока моделирования У является входным для управляемого стабилизатора тока 10, имитирующего работу нагревательиого элемента. В качестве этого стабилизатора может быть использован канал граничных условий второго рода, имеющийся на современных моделях. Выходы канала подключены в узловые точки сеточной модели 1, соответствующие месту расположения нагревателя в объекте.

Устройство работает следующим образом.

Блоки задания условий 2 и 3 задают в сеточную модель 1 начальные и граничные условия, известные по условию задачи. До момента выхода объекта иа режим температуры, меньше требуемой, в иачальпый момепт времеии выходное иапряжение блока 6 меньще эталонного напряжения. При этом на выходе блока моделирования 9 появляется выходпое напряжение, а иа выходах управляемого стабилизатора тока 10- токи, вводи.даые в сеточную модель 1, что соответствует включению нагревательного элемента.

По мере роста потенциалов сеточной модели 1 сигнал рассогласования вначале уменьшается, а затем меняет знак. При достижении этим напряжением значепия, соответствующего сигналу, прп котором пропсходнт отключение нагревателя, напряжение на вы.ходе блока моделироваиия 9 становится равным пулю. При это.м потенциалы узловых точек начинают уменьшаться, что соответствует охлаждению объекта за счет влияния внешней среды. При достижении отрицательным напряжением рассогласования допустимой величины сигнал на выходе блока моделирования 9 снова становится равным выходному и т. д. Таким образом, модель переходит на автоколебательный режим работы, стабилизируя в зоне включения повторителя напрял-сения 5 напряжение па уровне значения эталоииого максимальным отклонение.м от пего на допустимую величину.

Процесс решения задачи иа модели делится па два участка, первый из которых соответствзет переходному режиму работы объекта, а второй - устанавившемуся.

Предмет изобретения

Устройство для моделирования замкнутых распределенных систем управления, содержащее источник эталонного напряжения и сеточную модель, входы которой подключены к выходам блока задания граничных условий, блока задания начальных условий и управляемого стабилизатора тока, а выходы соединены со входами измерительного блока и повторителя напряжения, отличающееся

тем, что, с целью расширения класса рещаемых задач, оно содержит блок моделирования регулятора напряжения, блок моделирования из-мерителя температуры и блок сравнения,

первый вход которого подключен к выходу источника эталонного напряжения, второй вход через блок моделирования измерителя температуры подключен к выходу повторителя напряжения, а выход через блок моделирования регулятора напряжения соединен со входом управляемого стабилизатора тока.