Устройство для моделирования прямолинейного движения судна с тралом относительно рельефа дна Советский патент 1981 года по МПК G06G7/48 

(54) УеТЮЙСТВО для МОДЕЛИРОВАНИЯ , ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ СУДНА с ТРАЛОМ ОТНОСИТЕЛЬНО РЕЛЬЕФА

I

Изобретение относится к области аналоговойвытаслителкной техники и может быть нспользовано в системах автоматического управления для моделирования и одновременного считывания различных функций. Известно устройство для моделирования ку ч о-дождевой облачности, содержание первый и второй фор мгарователь развертьтающих напряжений, усилитель видеосигнала, третий формирователь развертьгаанишх напряжений, бл(ж выдалегаш модуля, ограничитель, блок уыкажквзля, преобразователь код-нзпря} сеш1е, сумматори нелиней 1ый преобразователь 11.

Однако известное устройство не позволяет моделировать прямолйнейнЬе Движение судна с тралом отноштельно рельефа дна.

Шяболее близким по технической сущности к из(ретенню является устройство для моделиpoaiaiaui рельефа дна, содержащее два узла формирования, модель рельефа дна, преобразователь диосрегйых сигналов в видеошипульсные, сумматор, два осифроаналоговых преобразователя и реверсивный счетчик 2.

ДНА

Недостатком такето устройства является то, что для перемещеши носителя информащга о рельефе дна ошо(жтельнр считьшающих устройств применены малонадежнь1е механические системы протяжки носителя информавнй. С тывающие устройства в таких системах имеют также шгзкую надежность, так как подвержены сбош в работе.

Кроме тш-о, для пре арительной записи информации о рельефе дна на {юситеш необходима специаш ная шгааратура, по жаюшая общую надежность (жства.

Недостатком данного устр(н1ства является такiKs низкая точноста модеязфоваиия проа/ ссл отставания тралз от судна за счет того, что устройство не Дает иЕфГргишога о пута пройдеш{ом . судном и тралом отиоштельно йачаш ной точки и поэтому прт сбоях сигналов, поступающих в реверсюный счетчик, оищбка не устраняется.

Целью изобретения являетсяшяышенне надежности моделирования.:..

Поставленная цель достигается тем, ЧТОБ устройство, содержащее модель рельефа дна, узел .3.85 формирования рельефа дна под судном и тралом, первые выхода koiopbix являются соответственно первым и вторим выходами устройства и сумматор, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входаМИ устройства, дшолнительно введены триггер, преобразователь длительности в напряжение и кварцевый генератор, причем пертый выход модели рельефа дна подключен к первым входам узлов формирования рельефа дна под судиом и тралом, ко вторым входам которых под ключен второй выход модели рельефа- дна, выход кварцевого генератора соединен с третьими входами узлов формирования рельефа дна под cyiUiHOM и тралом, вторые выходы которых подключены соответственно к первому и Второму входам триггера, выход которого соединен со входом преобразователя длительности в напряжение, выход которого подклюКН к третьему входу сумматора, выход которого соединен с четвертым входом узла формирования рельефа дна под тралом, четвертый вход узла формирования рельефа, дна иод судаом подключен к первому входу устройства, кроме того, модель рельефа дна содержит генератор, источник опорного иапряжения, два триггера, элемент И, четыре ключа, формирователь прямоугольного импульса и интегратор, причем выход генератора соединен с первыми входами элемента И, первого ключа и-входом первого триггера, выход которого Подключен ко второму входу элемента .И, к первому Входу второго ключа и ко входу второго триггера, выход которого соединен с первым входом треть его ключа и третьим входом элемента И, вьь ход которого подключен ко входу формирователя прямоугольного импульса, выход которого является вторым выходом модели репьефа. дна и подключен ко входу четвертого ключа, выходкоторого подключен к первому входу интегратора, вьтхрд которого является первым выходом модели рельефа дна, выход источника опорного напряжения подключен ко вторым и третьим входам первого, второго и третьего ключей, выходы которых соединены соответ . С1венно со вторым, третьим и четвертым входа1уш интегратора, кроме того, узел формирова ния рельефа дна под судном и тралом содержит триггер, два ключа; два счетчика, элемент И, преобразователь напряжения в Д яггельн6с1ъ, фор уо1ровафель прямоугольного импульса и тка кгаческий запоминающий элемент, причем пер вь1й вход узла подключен к первому входу да ка д1ческого запоминающего элемента, второй вход узла соеданен с, первым входом триггера третий вх(щ узла По( к уп|ювляюшям в%}дам первся-р и второго кшофй, вь1ходы KdftGfMx. соеданет 1 соответетвешю со стетвдлмн входакга первого и втррого счетчиков ЫХОДЫ которых подключены соответственно первому и второму входу элемента И, выход которого соединен с первым входом преобразователя напряжения в длительность и со торым входом триггера, выход которого является вторым выходом узла и подключен ко второму входу первого ключа, четвертьж вход узла соединен со вторым входом преобразователя напряжения в длительность, выход которого подключен ко второму входу второго ключа и ко входу формирователя прямсугольного импульса, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика и со входом динамического запоминающего эпеметл, выход которого является первым выходом узла, , , На чертеже представлена схема устройства. Устройство для моделирования прямолинейного движения судна с тралом относительно рельефа дна содержит модель 1 рельефа дна, узел 2 формирования рельефа дна под судном, узел 3 формирования рельефа дна под тралом, триггер 4, преобразователь 5 длительности в напряжение, сумматор 6 и кварцевый генератор 7. . Мод&яь рельефа дна содержит генер тор 8, третгеры 9 и 10, эле1ч нт И 11, ключи 12 - 14, формирователь 15 прямоугольного импульса, ключ 16, интегратор 17. Выход интегратора 17 является первым выходом модели рельефа лиа, а выход форлирователя 15 - вторым выходом модели редаефа дна. Узел формирования рельефа даа иод судвдм и узел формировагшя рельефа дна иод тралом выполнены идентично и каждый из них содержит соответственно триггеры 18 и 19, первые КЛЮЧИ 20 и 21, счетчики 22 и 23, вторые ключи 24 и 25, счетчики 26 и 27, элементы И 28 и 29, преобразователи 30 и 31 напряжения в длительность, формирователи 32 и 33 прямоугольного импульса, динамйюские запоминакшше злемеиты 34 и 35, Кроме того, модель 1 содержит 36 (шорного напряжЬнйя. Устройство работает следующим образом. Частота следовашзя прямоугольных ВКФУЛЬсов с выхода гет1ератора В последовател1 о делится ш двух т| нтерах 9 и 10. Сигналы, ошмаемыё с выходш refte{ rdpa и tpmrepoB, подаются ва управлякипйе входы. клюздй 12 - 14 И управдают их ра6от й. Когда на управляющие бхоШ этих sociyпают сигаалы, соответств)шие 1, с их выходов сш1мается напряжение о щдтеяьш полярносш в постоянной акшяитущ, при поступлении на управляниций вход сигнале®, соответствующих О, полярность (жгшша. навыходах Меняется, сох:раняя прежнюю амйлитуду. Выходы ключей 12 - 14, подюноченные к входам интегратора 17, заряжают или разряжают емкость интегратора в зависимости от управляющих сигналов. В момент нахождения в единичном состояиии геиератора 8 и двух триггеров 9 и 10 срабатьшает элемент И 1Г и запускает формиров тель 15, который при помощи ключа 16 на короткое время сбрасывает интегратор в нулевое состояние. После окончания импульса формирователя напряжение на выходе интегратора начинает изменяться по сложному закону в зависимости от работы ключей и коэффициентов передачи интегратора по входам. Но так как периоды времени, в течение которых с выходов ключе снимается положительное и отрицателькое напряя1;ение, одинаковьь то напряжение на выходе интегратора к моменту очередного его сброса будет близким к нулю и сброс интегратора в данном устройстве необходим для того, Чтобы иск1ноадть накопление ошибки, связанной с несимметрией рзбагы генератора. Таким образом, с выхода интегратора будет сниматься периодически повторяющийся сигнал сложной формы, характер изменения во времени амплитуды которого будет являться моделью рельефа даа и может задаваться и изменяться при постановке задачи измене1шем коэффициентов передачи интегратора по входам. Узел формирования рельефа дна под судном 2 работает циклически с пертадичностью циклов, соответствующей работе формирователя 1 В каждом цикле происходит замер и запомина ние до следуинцего цикла амплитуды напряжевдя, поступающего с выхода интегратора 17 в определенный момент времени. Причем зтот м мент замера в каждом цикле сдвигается вправо по оси времени относительно импульса фор : мирователя 15 на величину, пропорциональную скорости дви)1жния судна. Работа этого узла происходит следующим образом. В момент включения устройства все счетчики и триггеры устройства устанавливаются в нулевое состояние. SateM, с приходол нлшу1в са с выхода формирователя 15, перебрасыва ется в единичное состояние триггер 18. Сигнал , с выхода этого триггера открывает ключ 20, через который в счетшк 22 поступает серия им пульсу с кварцевого генератора 7. Так как счетчик 26 находятся в нулевом состояний, то с приходом первого импульса в счетчик 22 происходит срабатьгеание элемента И, 28, который перебрасьшается в единичное состояние при условии записи в счетчик 22 числа большего, чем число, записанное в счетчик 26. При этом сигнал с выхода элемента И 28 возврап ает триггер 18 в исходное состояние закрьтая тем самым ключ 20, и одаовремённо С ЭТИМ запускает преобразователь 30 напряжезмения в длительность. Преобразователь 30 напряжения в длительность выдает на выходе импульс напряжения, пропорциональный по длительности напряжению, поступающему на другой его вход и пропорциональному скорости движения суДна. На время действия выходного импульса с преобразователя 30 открывается ключ 24, пропускающий на вход счетчика 26 серию импульсов с кварцевого генератора 7. Таким образом, в счетчике 26 запишется число импульсов, пропорциональное скорости движения судна. По заданному фронту импульса преобразова-, теля 30 запускается формирователь 32, :сс орый вырабатьгеает короткий импульс напряжеШ1я прямоугольной формы И шульс направления с формирователя 32 сбрасывает в нулевое состояние счетчик 22 и разрешает запись в динамическое запоминающее устройство 34 амЦлитуда напряжения, поступающего в .данный момент времени на его информационный вход с выхода суммирующего интегратора 17. После окончания импульса с формирователя 32 динамический запоминающий эпемет переходит в режим хранения залмсанного в него напряжения. Эта сохраняемая до нового замера величина напряжения является выходной вели- , чиной устройства. На этом шпсл работы уЗла формирования рельефа дна под судном заканчивается. После постуш1е1шя на вход триггера 18 следующего импульса с формирователя 15 начинается другой цикл работы. При этом в счетчик 22 поступит число импульсов На едапшцу больще, чем число импульсов, которое осталось записа шым в предыдущем цикле в счетчике 26, после чего срабатывает элемент И 28. Сбрасывается в нулевое состояние триггер 18, запускается преобразователь 30 и в счетчик 26, к ранее записанному числу импульсов,, добавится число импульсов, пропорциональное скорости движения судна, а момент записи .и заполвшания амплитуды напряжения, снимаемого с интегратора 17, сместится вправо по оси времени по отнощению импульса формирователя 15 на время, пропорциональное скорости движения суДна. Таким образом, с каждагм 1ювым щпслом на величину, пропорцньйальную скорости движения судна, будет увеличиваться число, записываемоё в счетчик 26, а время нахождения триггера 18 их в единичном состоянии будет каждым циклом увеличиваться на величи1%г, оторая зависит от скорости движения суД1Ш. ри этом с каждым новым циклом напряжеие, замеряе мое и запоминаемое динамическим апохошающнм элементом, будет изменяться по акону; соответствующему характеру изменеши 78 напряжеш1я на выходе интегратора 17,но в другом растянутом машпабе времени, зависимом от скорости движения судна и частоть работы кварцевого генератора. Частота работы кварцевого генератора ш нес колько порядков выше частоты следования им пульсов с ъъпо}1 ормкр а.кля15,9 максимально возможное число, которое может быть записано в счетчик 26, равно отношению периода следования импульсов с выхода формирователя 15 к периоду следования импульсов кварцевого генератора. Поэтому при полном заполнении счегшка 26 момент записи в динамический запом1шающий элемент напряжения, снимаемого с выхода интегратора, будет соответствовать по временной ой1 моменту, максимально приближенному к концу периода периодического сигнала, снимаемого с выхода интегратора 17, имеющего амплитудное значеаке напряяжния, близкое к нулевому. После переполнения 26 он сбрасывается в нулево состояние и счет имиульсой в нем продолжается снова.. При этом момент записи напряжения в динамичеосой запомшгающий элемент переместится в начало периоДИческого сигнала, снимаемого с выхода интегратора 17, где его амплитуда имеет также нулевое значение. Таким образом, после переполнения счетчика 26 процесс считывания периодического сигнала интегратора начнется аова без разрыва и скачка напряжения на выходе дашмичёского запоминающего эл мЕента. Этот процесс повторения может даиться бесконечное число раз;. ТЛким образом, с выхода динамического запсишшающего зле1ъюнта будет сшйдаться напряжение, характер изменения ко«торого проноходит во времени по чНаахязюму закшу и периодичеос повторяется. Пр{{чем скорость изменения этого шпр вкешш во еремеш 1$ямо (41иональнр скороста движения eyjifBi, т получается Процесс мoдpJшpoвaIШя движения суднса относительно рельеи||а дш, сш , .что вешташа, напряжения, снимаемого с Sbixoда данамячвсКЕИго заяомина ощето ззням па в каждый момент времена соответсувует глубине места йод судаьм. А длительность шхождэния триггера Ш в в)Фшагаек состояшя соответсгаует ра(ххгояцию Щ1о&а №№1ялу судном о;ноопельно , сооз тствукш ей взяаиу ns1№щическв новторяемой картяны рельефа дш. процесс npnyeetiefl на выходе эшамического запоминающего yCTpciicnia периода п&рио Ещчесжи повторяемого сткияаюго csirtam соответствует модепнровзнига проквж}}&тя сур ном нескольких кййом ф относатедано рельефа дяа. , . . 8 Узел формир ания рещефа дна под тралом , работает аналогЕршым образом, но моших записи напряжения, сш1маемого с выхода икгегратора 17 и динамическото зшоминающего элемента 35, будет отставать во вреАюии по отношению к моменту записи этого чащяясения в дишмическом запоминающем.эжмеяге 34 з& счет того, iio aaniuDKeirae U, иртакфировальное движепш судаа, во|штея на вход ,.првс { азсюатвля ЗГ нап{М1же8ия в дштелыюс-П через с)г шатор б, на друпю входы которого Подается напряжение Uj я 1ШЦ)й жение, снимаемое с преб аэсжатеяя 5 азюаеяыности имнулфса в 1Ш1ряжеш1е 5. Ваарязкаак U2 пропорционально дшше вытравленных ваеров и имеет знак, протвв и1оложШ|1й зоаку ва пряжешгя Ui, а так как ря&лояяк от суява до трала прямо прсяюрционально дшаее внтравлеша 1х ваеров, то напряжешее Ua вррпорщонально расстояншо от судщ до трапа. После включения устройства все цштеуял и счетчики c 6pacMBaiim:H в нулевое «кпяяве. С приходом аервскго ияшульса фм1фО Е1а- теля 15 происходат од1« реме1ШЕ в едшш%)ое сосюяше т птерст 18 и 19, а после поступлення .пешего ямоульса с ква1щевого генератора в 22 я 23 иртнсходат сраЗатигааиие элементов И 28 и 29, которью возвра1дают 18 и 19 в яуяевое состояние. Выходы триггере 18 и 19 подсоединены к входам фшперт 4 с раздеяыа1м запуосбм, причем задний фркяп импульса с Tpiot pa 19 г ребршывает Т1штер 4 в единичное состояние, а задш1й фронт импу;п са с выхода трипге 18 перебрасывает его в нулевое состояние. Имцутас с выхода т штера 4 подается на вход преобразователя 5 длительности импульса в напряжение, шш р1яже1ше с выхода которого , поступает ка вход сумматора 6 с полярностью, противопож жной полярности напряжения Uj. Прео азсяателъ 5 обладает 1ккоторой ине шэoimocibiD вр& еразовааазя. Поэтому в первсм iQOoie, после включения устрс ства, напряжение на выходе прео з Ж1ателЯ5 не успеет нарасти, и так как в момент «слючения напряжеJDK Uj уже имело определенную амплитуду, ;Определяемую началыюй длиной вытравлен1Ых ваерзв, то с выхода сумматора б Суда сниматься напряжение меньшее, чем Ut, равное Ui-Uj. Длительносп импульса на выхода преобразс ателя 30 будат больше, чем дпн1елЬйость йладульса на выходе Ефеобразователя 31, а значит в счетчике 26 зашшются большее Фспо, дем в счгтчшке,27. Во Цикле с приходом т формирователя 15 трптеры 18 и 19 перебросятся снова в едишчное состояние, во время нахождения в единишюм состоянии триггера Ж . окажется больше, «ем время нахождайия в едй sfflQfQM-состоянии трштера 19. Длительность им пульса ш выхода триггера 4 будет равна ра пост дш(Тельностей нахождения в едиипяом состоянии tfwmpoB 18 и 19. Напряжение с выхода преобразователя S Иескоако скомпеи жрует напряжение Uj на входе суквматора 6, ио все же с выхода суммахо|ia б будет сниматься напряжете Meiamee, чем Ml, н снова в счегшк 27 запшпется Чйсло мень шее, чем в cqeTWK 26, т.е. с каждым поспеfytaaasM циклом разность меж длительностью вахождетя в единичном состоянии т ггеров 18 и 19 будет увелифваться и оря этом будат увеличиваться напряжение на выходе преобразователя 5. В момент, когда -напряжение на выходе преобразователя 5 станет равным напряжению Uj, они скомпенсируют Щ|уга, с выхода сумматора 6 будет шиматься напряжение U| и настушпг установившийся режим, при котором Момент считывания напряжения с интегратора 17 в динамическом запо1 шнакш1ем элементе 35 пет тетакаь на постоянную величину по вр ем;еии at момента считывания этого напряжения в динамическом запоминакицем элементе 34. А так как дяителыюсть нахождения в едшоргаом состояшш трштеров 18 и 19 пршор 1дашш ва пройде1вюму сушюм и тралом пути, ОТСЧЗТ9ПНОМУ от начала периода пер1го01Чески повторяпщ ся картины рельефа дна, то этот установквши| ся режим будет являться моделью движения судна с тралом относительно рельеф1а два. После п олнения счетчика 26 считывание карпгаы рельефа дна узпом 2 фсфмировайш рельефа дна иод судном переместится в itaчаяьпую точку пентода и длительность даийульса на выходе т{штера 18 станет меньше дяителыюсти на вых(зде триггера 19, но дшпельность импульса на выходе трштера 4 все равно будет оставаться пропорцишшоВО& расстоянию меж судном и тралом, тек как аил будет пропорционадаш сумме расстог яявй, которое тралу необходимо еще прейти i в предыдущем периоде, до конца периода повторякнцейся картины рельефа дна и рдссто яюао, которое уЖе прошло судно в сяедухкцем периоде. После переполнения счетчика 27 процесс работы устрс ства будет таким же, как До.переполяения счетчика 26. При изменении длины вытравленных меняется нап1шже1ше U} и нарушается комвеисация напряжения Ui напряжешем с выхода преобразователя 5, при этом напряжение на jiHxoAe сумматора 6 будет больше или кюньше ъелзтитл напряжения Ui и нарастание числа в счетлке 27 буди происходить бь1стрее или же медленнее, а временная задержка между моментами сйапывания рельефа буяет yBeiraчиваться шш же умеюшаться. Шюышение точности поддержицш времвшяА задержки между мометакга считывания, в qtaaнегаш с иэтестным устройств(И4, достается за счет того, что в каждом цикле иэмеретя в дашюм устройстве происходит замер юйneraioro пути судном и тралом и шктояяяое q aBHeHHe я корректировка разницы пройденного nynt с рассггаянцем, задава-, емым капряже11ием.Устройство при работе не требует nephojMче(жогр выключения и потери при зтЬм рабочего влеменн, которое требуется дая : смены инфсн мации в мзвеспюМ yet {. . Для работы устройства йв требуется Т&КЖБ шециальж шшаратурт, записывающей информацию о рельефе дна на носщелЕЬ йяфф- : KpONB того, в npeд)Iaгae « м устрск1стяе нет механизмов протяжки носителя ипфсфяоцив щ устройств, считывающих нпф н мадаю t Мреме шающегося носителя, о повышает яадежносп его работы. . Формула изобретения I. Устройство для моделирсшания прямолкнейного движгнкя судна с трапом опюснтельно рельефа дна, содержащее модель рельефа тз, узлы формирования дна под д. ком и тралом, пертые выходы которых являются соответственно первыми и вторыми выходами устройства и сумматор, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами устрсжства, о, т л ича ю ще еся тем, что, с целью повышения точчостй, в него допопиительнЬ ввеяеиа , преобразователь длителыюстм в напряжете к кварцевый генератор, пртчем первый выхок модели ретаефа дна подключен к первым входам узж}в формнрстаюм рельефа дна под судаом я тра- . пом, кп вторым входам которых подключен второй выход модели рельефа дна, кварцевоЬ} генератора соедююн с третьими входами узяов формирования рельефа дна под cyjVK я тралом, вторые выхощл которых яодключевы соответственно к первгму и второму входам . триггера, выход соединен со входом преобразователя длительности в ишряжение, в(аход которого псщключен к третье входу сукматора, выход которого соещшен с четвертым входом узла форвюровання рельефа дна km траЛоМ, четвертый вход узла формщютния рельефа два под сутом подключен к первому входу устройства. 2,ycipoiicTBo по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, тао модел рельефа дна содархогг генератор, встотаик союржя (опряження, два tpRfrepe, элемент И, чеалре ключа, формировateлk прямоуголыкях) импульса и интегратор, Мрйфм выход генератора соеданен с аервымя (входюш элемента И, т{Жого клаоча и входом первого триггера, выход котсфого подключен Хб входу Ж1емента И, к пегому вхоДу BTOpCHt) ключа и ко входу irpHrrepa выход соедкжен с пеуацы входом третьего и третьим входом элемента И, выход которото поцЕисшочея ко вхоД}г форм11рователя нряАлоутопьного {пв гльса, выход которо то является BTOfHiiM выходом модели рельефа дна. и подключен ко входу четве{ гого клкгча, выход которого подключен, к первому входу ин ратора, выход котор я-о первьш выходом модели реткефа дна, выход ИСТОЧЕН ка опорного й{шряяеекня подключен ко и входам первого, второго и третьего ключей, выходы которых соединекд соогаетст вещю со в1О{я 1м, третьим и твертым входами интегратора. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел ф(фМя|Ьвання рельефа дна под судне и трвяо1м содержит tpglrref, тл ключа, даа счетчика зпеМбШ 1А, эователь яапртжешш в тякпкюехъ, рмирователь прямоугольного импульса и динамический запоминающий элюмент, причем первый вход узла подкщочен к первому входу динакв1ческого запоминающего элемента, второй вход уэла сое Д1шен с Первым входом тротера, третий вход уэла подключен к цервым управ ляняцнм входам первся-о и второго ключей, выходы которьЕХ соедннеш соответственно со счетньшЕн входил первс№о и второго счетчнк ш, выход ;кот(рых поДключены соответствешю к Первому и второму входу элемента И, выход которого соединен с первым входом преобразователя Напряжения в длительность со вторым входом триггер, .выход которого является вторым выходом уэла и по;ослючен ко второму вхояу первого ключа, четвертый вход узла соединен со вторвям входом {феобраэ тателя в дштепьноса, выход ктвраго подключи ко второ| |у входу второго ключа и ко вхо; форАгарователя прямоугольного йшульса, выход соединен с устансвотаьву входом nepBtxro счегооса и со входом дшимнческого занстганакноего эжмента, вь{ход которого является шрвым выходши Источники инфсфмащш, принятые во BHHMaraie пря экшертизе 1.Автор асое ивняетешлтво ССХЯ № 522506, КЛ. G 06 Q 7/48, 1976. 2.Авюржое етяаетельство СССР IP 409240, КЛ. G 07/48,1974 (проготнп).