Устройство для моделирования процессов наполнения и опорожнения двух связанных через сопло резервуаров Советский патент 1982 года по МПК G06G7/57 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть испсиьзовано при проектировании сложных пневматических приборов тормозной систе мы железнодорожного подвижного состава Известно устройство для моделировани дввженЕЯ газа в газопроводах, содержащее конденсаторы, нелинейные управляемые резисторы, вытфямтаггели, источники тока, усилитель-модулятор, трансформатор, де.литель напряжения, диоды и резисторы . Однако это устройство не позволяет автоматически учитывать расход воздуха и процессы наполнения и опорожнения в системе из двух соединенных чер)ез сопло резервуаров при изменении гос конструктивных параметров. Наиболее близким к изобретению является устройство для моделирования тем пературы охлаждающей жидкости в тренажерах транспортных средств, сод зжащее источники постоянного напряженна, два тумблера, конденсаторы, регистрирующие приборы, четыре делителя напряжения, два операционных усгоштеля,, четыре масштабных резистора, сумматор, шшертор, два диода и интегратор 2J . Недостатками этого устройства являются низкое быстродействие за счет ручного задания режимов работы и громоздкость конструкции. Цель изобретения - повьшение быстро действия и расгшфшие класса решаемых задач за счет автоматического учета расхода воздуха. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее йервый интегратор, выход которого через первый и в гЬрой масштабные резисторы соединен с входами соответственно первого и второго операционных усилителей, инвертор, вход которого соединен с выходом первого делителя напряжения, второй, третий и четвертый делители напряжения, третий, четвертый, пятый и шестой масш398табкые резисторы, два ограничительных диода и сумматор, введен второй интет ратор, выход которогчз подключен к перво му выводу третьего масштабного резистора, второй вывод которого соедийея с входом второго- операционного усилителя, а через последова ё|Ш НО включенные четвертый масштабный резистор и первый ограничительны и диод - с выходом второго операционного усилителя и с входом первого делителя напряжения, выход кото рого подключен к первому входу суммато ра, выход которого соединен с входом второго делителя напряжения, выход кото рого подключен к ходу первого тггегратора, вход устройства через пятый масщтабный резистор соединен с входом первого onepaimoHHoro усилителя, которого подключен к входу TpeTbjgro делителя напряжения, а через последовательно включенные второй ограничительный диод и щестой масщтабный резистор к входу первого операционного усилителя, выход третьего делителя напряжения подключен к второму входу сумматора, выхо инвертора соединен с входом четвертого делителя напряжения, выход которотхэ соединен с входом второго интегратора. На чертеже схематически изображено предлахаемое устройство., Устройство содержит операционные ус лители 1 и 2, делители напряжения 3-6, сумматор 7, инвертор в, интеграторы 9 и 10, масщтабные резисторы 11-16 и ограничительные диоды 17 и 18. Процесс наполнения опорожнения резервуара через сопло аппроксимируется апериодическим звеном, операторным бJ)aжeниeм которого является передаточная функция вида WCS)где Т - посто5шная времени системы, S - оператор дифференцирования. Постоянная времени Т для процесса .наполнения выражается формулой Н а для процесса опорожнения формулой где V( К - постоянные, ие зависящие от конструктивных параметров системы, коэ 7 фициенты передачи операционного усилителя при наполнении и опорожнении соответственно; „ - коэффициент передачи, определяемый по формулеk -к d 1 К. - обобщенный параметр; , - диаметр сопла, ( - коэффазшент передачи, определяемый по формуле V-xI-V-. К - обобщенный параметр; V - объем резервуара. При наполнении (опорожнении) двух . связанных через сопло резервуаров .должно выполняться условие расходов Qls)-Q,(5;+Q(s), где Q( расход, идупшй на наполнение (опорожнение) двух резервуаров, Q (5)- расход, идущий на наполнение (опорожнение) первого .резервуар ; Q-( рисхоа, идущий на наполнение (опорожнение) второго резервуара. Устройство работает следующим образом. Управляющий сигнал поступает на вход операхшонного усилителя 1. Нарастание выходного сигнала системы на выходе интеграторов 9 и Ю происходит до тех пор, пока на выходе операционных усшштелей 1 и 2 электрический сигнал не станет равным нулю. При отработке системой процесва наполнения двух связанных между собой через сопло резервуаров электрический сигнал на выходах операционных усилителей 1 и 2 имеет полярность, при. которой диоды 17 и 18 заперты. При этом дополнительные обратные связи операционных ускгаггепей 1 и 2 отключены, т.е. реализуется коэффициент К. . При реализации процесса опорожнения с уменьА управляющего сигнала или его исчезновением на выходах операционных усилителей 1 и 2 образуются электричёо , кие сигналы, полярность которых офатна указанным ранее. Диоды 17 и 18 открываются, подключая к операционным усилителям 1 и 2 цепи дополнительных Обратных связей операционных усягеитеяей 1 И 2 соответственно, которые совместно с основными обратными связями реапязуют на операционных уовпитеяях 1 и 2 коэффициент Kk- . Выходные сигналы с операшгонных усилителей 1 и 2 поступают на делители напряжения 3 и 4, т.е. на блоки задания параметров сечения сопла, на которых реализована требуемая площадь сечения сопла. Далее электртчес кий сигнал с делителя напряжения 3 поступает на первый вход сумматора 7, на второй вход которого поступает выходной сигнал с делителя напряжешя 4, чем реализуется уравнение расходов. С выходов сумматора 7 и инвертора 8 электрический сигнал поступает на делители на пряжения 5 и 6, т.е. на блоки задания параметров объ&лов резервуаров, где реализуются параметры величины объемов исследуемых рез юуаров. Такое построение схемы позволяет ускорить исследование процессов за счет автоматическрго учета расходов воздуха и процессов наполнения и опороисиеяия в систоле вз двух сшзанных через сопло резе юуаров щт изм сеяии их конструк,тивных параметров. Формулаязобретенвя Устройство для моделирования процессов наполнения и опорожкеная двух связанных через сопло резервуаров, дее первый интегратор, выход которого через первый и второй масштабные резио торы соещгаен с входами соответственнопервогв и второго операпионных усилителей инвертор, вхсщ которого соедЕиен с выхо987-« дом первого делителя напряжения, второй, третий и четвертый ц&тйтвйя напряжения, третий, четвертый, пятый и шестой масш табные резисторы, два ограничитешэных диода и сумматор, отличающеес я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен горой интегратор, выход которого подключен к первому выводу третьего масштабного резистора, второй вывод которого сбеДЕнен с входом второго операционного усилителя, а через последовательно включенные четвертый масштабный резистор и первый ограничительный диод - с выходом второго опе цйонного усилителя и с входом делителя нащшжеиия, быход которюго подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с входом второго делителя напряжения, выход которого подключен к входу первого интегратора, вход устройства через пятый масштабный резистор соединен с входе ,сяерационного усилителя, влыход которого подключен к входу третьего делителя напряжения, а Через последовательно включенные второй ограничитвпьный диод и шестой масштабный резистор к входу опе рационного усшпггеяя, выход третьего делителя натфяжения подключен к второму входу сумматора, выход инвертора соединен с входом четвертого дешггеля напряжения, выход совщгаен с входсм втсрого интегратора. Источники информации, принятые во внимание при эксп ггизе 1 Авторское свидетельства СССР № 220644, кл. O06Q 7/57, 1967. 2. Авторское свидетельство СССР Ms 748451, ет. Q06 G 7/57, 1978 (тфототип)