Устройство для моделирования замкнутых распределенных систем управления Советский патент 1979 года по МПК G06G7/66 

(54) УСТРО1 СТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАМКНУтаХ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

рого ключа, первый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с первьгм выходом блока управления, второй выход которого подключен ко входам блока задания граничных условий и блока

;эадания начальных условий, вторым входам блока измерения и блока моделирования измерителя температуры и к единичному входу триггера соответственно, выход блока моделирования измерителя температуры соединен со вторым входом второго блока сравнения, выход второго управляемого стабилизатора тока подключен ко второму входу второго ключа,пятый вход R-сетки соединен с третьим выходам блока управления.

На изображена фун«:циональная схема устройства.

Устройство содержит R-сетку 1,. блок 2 задания граничных условий, блок 3 задания начальных условий,. блок 4 измерения, повторитель 5 напряжения, блок б моделирования измерителя температуры, первый и второй источники эталонного напряжения 7, 8, первый и второй блоки сравнения 9, 10 блок 11 Моделирования регулятора температуры, триггер 12, элемент ИЛИ 13ключи.14, 15, управляемые стабилизаторы тока 16, 17 и блок 18 управления.

R-сетка 1 является основным блоком устройства. Она включает в себя узловые резисторы, в качестве которых могут быть йспЬль.зованы кодоуправляемае или в1ремя-импульсные управляемые сопротивления, а также магазины сопротивлений, выполненные по типу универсальной сеточной модели (УСМ-1) Предназначена R-сетка для реализации математической модели объекта с распределительными параметрами, в качестве которого в дальнейшем будем рассматривать термостат.

Блок 2 задания граничных условий состоит из извеотньлх устройств для задания граничных условий.I-IY рода и предназначен для реализации граничных убловий, описывающих взаимодействие объекта с внешней средой, а также отдельных элементов его конструкции. Он может включать в себя схему формирования скачка, которая в зависимости от йастройки срабатывает в любой напередзаданный момент времени, и служит для формирования выходного сигнала, который вклйЧает устройства задания граничных условий 1-го рода, моделирующие скачкообразное изменение, например, температуры окружающей среды.

Блок 3 задания начальных условий предйаэначен для задания начальных условии, а блок измерения 4 - для

измерения температурного поля объекта.

Блок 6 служит для моделирования динамических свойств измерителя (датчика) температуры, параметры которого, также как термостата, распределены в пространстве, и включает в себя узловые резисторы, магазины узловых емкостей и разрядники. Он может быть забран либо из отдельной сетчатой модели, либо из незадействованных при реализации математической модели термостата узловых точек сеточной модели термостата. Блок 6 подключен к узловой точке R-сетки 1, соответствующей месту включения в термостате датчика температуры через повторитель 5 напряжения с высоким входным сопротивлением. В качестве повторителя с высоким .входным сопротивлением может быть использован эмиттерный повторитель, а также дифференциальный усилитель, включенн по схеме повторителя.

Блок 18 управления формирует временную программу решения в виде импульсов подготовки и импульсов решения /С. Импульс С2 производит включение разрядников узловых точек R-сетки 1 и блока 6 через элемент ИЛИ 13, воздействуя на ключ 14 переключает управляемый стабилизатор тока 16 со входов R-сетки 1 к шине нлевого потенциала, а также отключает блок 2 задания граничных условий, блок 3 задания начальных условий, блок 4 измерения. Импульс Т производит подключение блоков 2, 3 и 4 ко входам R-сетки 1, отключает разрядники блоков 1 и 6, а также устанавливает своим передним фронтом триггер 12 в единичное состояние, который отключает через ключ 15 управляемый стабилизатор тока 17 от шины нулевого потенциала и подключает их ко входам R-ceтkи 1.

Блоки-сравнения 9, 10 предназначены для получения сигнала рассогласования между выходным напряжением блока 6, пропорциональным темпера.туре объекта в зоне нахождения датчика температуры и эталонным напряжением, пропорциональным температуре Уст анЬвкИ, которое вырабатывается источником эталонного напряжения 7, а также эталонным напряжением, пропорциональным температуре объекта, при которой произойдет сброс триггера 12 и отключение, благодаря ключу 15 управляемого стабилизатора тока 1 моделирующих форсажные нагреватели. Сигнал, вырабатываемый блоком сравнения 9 управляет работой блока 11, моделирующего регулятор температуры. Если b исследуемой системе использован двухпозиционный релейный регулятор, то в качестве блока 11 может быть применен операционный усилитель включенный по схеме нелинейного зве |на с соответствующей регулятору вольт-амперной характеристикой. Выходной сигнал блока 11, воздей :ствуя через элемент ИЛИ 13 и ключ 1 управляет работой стабилизаторов тока 16, имитирующих работу основного нагревателя. Устройство работает следующим об ,разом. ; Блок 18 управления вырабатывая импульс времени решения -Г производит подключение блоков 2 и 3, к торые задают в R-сетку 1 начальные граничные условия, известные по условию задачи. Кроме того, импульсГ своим передним фронтом переводит триггер 12 в единичное состояние, выходной сигнал которого отключает через ключ 15 управляемый стабилизатор тока 17 от НИНЫ нулевого потенциала и подключает их в узловые .точки, соответствующие месту расположения обмоток форсажного нагревателя. В R-сетку втекает ток, имитируя приток тепла за счет включения форсажных нагревателей. До момента достижения объектом температуры, заданной уставкой на отключение фор сажных нагревателей, а она выбирается, как правило, меньше температу ры статирования, включены управляемые стабилизаторы тока 16 и 17. Прогрев объекта идет за счет основных и форсажных обмоток нагревателей. При равенстве напряжения объек та в точке подключения датчика температуЕжл напряжению уставки, заданного источником эталонного напряжения 8, сигнал на выходе блока сравне ния 10 падает до нуля, а затем меня ет свой знак, при этом триггер 12 сбрасывается в нуль и происходит отключение управляемого стабилизатора тока 17 от R-сетки и подключение их к шине нулевого потенциала. Повторное включение управляемого стабилизатора тока, моделирующего форсажйые нагреватели произойдет только при повторении решения, т.е. только с приходом импульсов т. Управляемые стабилизаторы тока 1 .продолжают оставаться подключенными к R-сетке 1, имитируя прогрев объек та до температуры статирования. При достижении напряжения объекта в точ ке, подключения датчика, соответству щего температуре статирования, которое задается напряжением уставки с источника эталонного напряжения 7 сигнал на выходе блока сравнения уменьшается, а затем изменяет свой знак, срабатывает блок 11 таким образом, что через элемент ИЛИ произо дет отключение через ключ 14 управляемого стабилизатора тока 16 от вх дов R-сетки 1 и подключение их к ши не нулевого потенциала г Потенцигипы узловых точек начнут уменьшаться, что соответствует охлаждению объекта за счет влияния внешней среды. При достижении отрицательным напряжением на входе блока сравнения максимально допустимой величины, блок сравнения 9 срабатывает, и произойдет подключение управляемого стабилизатора тока 16 к R-сетке 1 и т.д. Таким образом, до окончания импульса -г iзамкнутая система будет находиться В автоколебательном режиме работы, стабилизируя в зоне включения датчика температуры напряжения на уровне значения эталонного, поступающего с блока 7 с максимальным отклонением от него на допустимую величину. Блок 4 производит измерение в заданной точке и в заданный момент времени. При поступлении с блока 18 управления импульса времени подготовки Т происходит принудительное отключение через элемент ИЛИ 13 управляемого стабилизатора тока 16 от R-сетки 1 и подключение их к шине нулевого потенциала. С приходом импульса процесс повторяется. Благодаря введению новых блоков и связей между нйьш повысилась точность устройства. Формула изобретения Устройство для моделирования замкнутых распределенных систем управления, содержащее первый источник эталонного напряжения, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения, выход которого соединен со входом блока моделирования регулятора температу1кл, второй вход первого блока сравнения соединен с выходом блока моделирювания измерителя температуры, первый вход которого подключен к выходу повторителя напряжения, вход которого соединен с первым выходом R-сетки, второй выход которой подключен к первому входу блока измерения, выходы блока задания граничных условий и блока задания начальных условий соединены с первым и вторым входами R-сетки соответственно и первый управляемый стабилизатор тока, отличаю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит блок управления, второй управляемый стабилизатор тока, ключи, элемент ИЛИ, триггер, второй блок сравнения и второй источник эталонного напряжения, выход которого подключен к первому входу второго блока сравнения, выход которого соединен с нулевым входом триггера, выход которого подключен к первому входу первого ключа, второй вход которЬго соединен с йыходом первого управляемого стаблйГзатбра тока, выход первого ключа подключен к третьему входу R-сетки, четвертый вход которой соединен с выходом второго ключа, первый вход которого подключен к выходу эремента ИЛИ, первый входкоторого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого подключе ко входам блока задания граничных {УСЛОВИЙ и блока задания начальных условий, ко BToptcM входам блока измерения и блока моделирования измефителя температуры и к единичному зхсзяу т риггера соответственно, вы-ход блока моделирования измерителя температуры соединен со вторым входом второго блока сравнения, выход второго управляемого стабилизатора тока подключен ко второму входу второго ключа, пятый вход R-сетки соединен с третьим выходом блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №272680, кл. G Об G 7/46, 1968.

2.Авторское свидетельство СССЕ 481045,кл. G 06 G 7/48,1973

(прототип; ..