Имитатор движущихся объектов

 

Изобретение относится к обучающим устройствам и может найти применение при подготовке операторов динамических объектов , например портальных кранов, контейнерных перегружателей, погрузчиков и других перегрузочных машин. Целью изобретении является расширение дидактических возмож ностей путем придания имитатору универсальных свойств, позволяюш,их имитироЕ ать реальную обстановку применительно к различным по технологическим процесса.м объектам. Имитатор содержит первый I, второй 2, третий 3 блоки командоаппаратон. первый 4, второй 5, третий 6, четвертый 7 и пятый 8 блоки моделирования дипамики движения, блок 9 индикации, первый, второй , третий и четвертый сумматоры, генератор 24, первый 23 и второй 25 счетчики , шесть блоков сравнения 2() 31, шесть одновибраторов 32-37, три э.чемента

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 09 В 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4189631/24-24 (22) 04.01.87 (46) 30.07.88. Бюл. № 28 (71) Пермский политехнический институт (72) И. Д. Колодный, А. А. Клюкин, А. Н. Шаповалов и И. Д. Шарыбин (53) 681.327 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 437122, кл. G 09 В 9/00, 1971. (54) ИМИТАТОР ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к обучающим устройствам и может найти применение при подготовке операторов динамических объектов, например портальных кранов, контейнер„„SU,» 1413659 A 1 ных перегружателей, погрузчиков и других перегрузочных машин. Целью изобретения является расширение дидактических возмож ностей путем придания имитатору универсальных свойств, позволяющих имитировать реальную обстановку применительно к различным по технологическим праце«сам объектам. Имитатор содержит первый 1, второй 2, третий 3 блоки командоаппаратов, первый 4, второй 5, третий 6, четвертый 7 и пятый 8 блоки моделирования динамики движения, блок 9 индикации, первый, НТорой, третий и четвертый сумматоры. генератор 24, первый 23 и второй 25 «четчики, шесть блоков сравнения 26 31, шесть одновибраторов 32 — 37, три элемента

1413659

Х = =- (Х-,— Х- ), И 38 — 40. Цель изобретения достигается введением в имитатор сумматоров, регистров, схем сравнения, одновибраторов и телевизионного приемника, позволяющих решать в реальном масштабе времени систему уравнений, описывающих динамику движения частей объекта, и также отобразить взаим1

Изобретение относится к обучающим устройствам и может быть использовано при подготовке сепараторов объектов, рабо чие органы которых совершают ортогональные перемещения, например машинистов мостовых, козловых кранов, контейнерных перегружателей и т. п.

Целью изобретения является расширение дидактических возможностей имитатора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема имитатора; на фиг. 2 — изображение, получаемое на экране телевизионного приемника.

Имитатор движущихся объектов содержит пульт управления (не показан), содержащий первый 1, второй 2 и третий 3 блоки командоаппаратов, первый 4, второй 5, третий 6, четвертый 7 и пятый 8 блоки моделирования динамики движения, блок 9 индикации, входы строчных 10 и кадроBblx 11 синхронизируюших импульсов, причем каждый блок командоаппаратов 1 — 3 включает в себя переключатель 12 задания положения, шифратор 13, каждый блок моделирования включает постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 14, сумматор 15, первый регистр 16, второй сумматор 17, второй регистр 18, третий 19 и четвертый 20 сумматоры, пятый 21 и шестой 22 сумматоры, первый счетчик 23, высокочастотный генератор 24, второй счетчик 25, первую 26, вторую 27, третью 28, четвертую 29, пятую 30 и шестую 31 схемы сравнения кодов, первый 32, второй 33, третий 34, четвертый 35, пятый 36 и шестой 37 одновибраторы, первую схему И 38, вторую схему И 39, третью схему И 40.

Описание работы имитатора приведено к случаю имитации крана. При имитации какого-либо другого объекта изменяется лишь приведенная ниже система дифференциальных уравнений.

Переключатель 12 задания положения блоков командоаппаратов 1 — 3 имеет столько же положений и выходных шин, что и реальный командоаппарат. Шифратор 13 преобразует непозиционный код с выхода ное положение рабочих органов на плоскости экрана. Применение предлагаемого устройства позволяет отказаться от специальных тренажеров для подготовки операторов различных объектов, а использовать для тренажера одно устройство, меняя лишь программы вычислений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил, переключателя 12 в позиционный двоичный код.

Блок моделирования динамики движения (БМДД) 4 моделирует движение тележки вдоль моста крана, БМДД 5 — колебательное движение груза относительно тележки в направлении моста (оси ОХ), ВМДД 6 — движение моста крана (вдол ь оси ОУ), ВМДД 7 — ко le6aтельное движение груза относительно тележки в направлении, перпендикулярном мосту (вдоль оси ОУ), ВМДД вЂ” подъем и опускание груза вдоль оси О.

1(аждый из БМДД предназначен для численного интегрирования дифференциального уравнения вида где X — одна из фазовых координат;

N; — номер позиции i-го командоаппарата;

F — сила, действующая на груз (тележку) вдоль данной оси в зависимости от скорости движения

25 вдоль этой оси;

m — приведенная масса груза (тележки, моста) либо вида где Хт — координата тележки;

Х вЂ” координата груза.

Фазовыми координатами являются:

Х. — координата тележки, перемещающейся вдоль моста (оси ОХ);

У. — координата моста вдоль оси ОУ;

Մ— отклонение груза от тележки в направлении ОХ;

У„,— то же, в направлении ОУ;

Z- — высота груза от поверхности земли.

Текущие значения этих координат хранятся во вторых регистрах 18 БМДД 4 — 8.

Производные от этих координат хранятся в первых 16 регистрах БМДД.

14

В ПЗУ БМДД 4, 6, 8 хранятся численные значения силы, действующей на груз (тележку, мост) со стороны привода крана при каждом положении командоаппаратов (определяемого кодом на выходе шифраторов 13 блоков командоаппаратов 1 — 3), деленной на массу груза (тележки, моста), и значение периода колебаний генератора кадровых 11 синхроимгульсов.

B ПЗУ БМДД 5 и 7 (одинаковых) хранится зависимость силы, действующей на груз при его отклонении от точки подвеса, деленной на массу груза, и значение периода колебаний генератора кадровых 11 синхроимпульсов.

Третий сумматор 19 вычисляет величину Хг=Х.+Х О, четвертый сумматор 20 величину У..+У- координаты груза относительно неподвижного пространства.

Движение груза и тележки отображается на экране телевизионного приемника 9 перемегцением отображающих их прямоугольников относительно нанесенной на экран телевизора 9 разметки.

Подъем и опускание груза отображается на плоскость экрана перемещением прямоугольника — «Тени» относительно изображения груза. При имитации подъема прямоугольник — «Тень» (поз. 1 фиг. 2) удаляется, а при опускании — приближается к изображению груза (поз. 2 фиг. 2), качающемуся относительно изображения тележки (поз. 3 фиг. 2). Во избежании путаницы элементы изображения имеют разный цвет. Например: тележка — синяя, груз — красный, «Тень» — зеленая.

Координаты изображения «Тени» Х. =

=Xr+Z и У. =У+Zr вычисляются пятым 21 и шестым 22 сумматорами.

Имитатор работает следующим образом.

Первый счетчик 23 пересчитывает импульсы высокочастотного генератора 24, а второй счетчик 25 — импульсы строчных синхроимпульсов, поступающих с входа 10.

Поскольку первый счетчик 23 синхронизирован через установочный вход строчным, а второй счетчик 25 — кадровыми синхроимпульсами, кодовые комбинации на их выходах можно рассматривать как координаты электронного луча на экране телевизионного приемника 9.

По заднему фронту кадрового синхроимпульса, поступающего на синхронизирующие входы первого 16 и второго 18 регистров БМДД 4 — 8, в них производятся следующие вычисления. Код с выхода

ПЗУ 14, численно равный приращению первой производной за период кадровь1х синхроимпульсов, складывается первым сумматором 15 со значением самой производной и заносится в первый регистр 16.

Аналогично во втором регистре устанавливается новое значение фазовой координаты.

13659

Очевидно, что этот процесс аналогичен применению явного метода Эйлера первого порядка:

Формула изобретения

Х, =Х„, +Х„Л1, где Л1 — шаг интегрирования.

На первых входах схем сравнения 26—

31 появляются коды, соответствующие координатам Хт,Ь,Х., Х., У-. Эти координаты сравниваются с координатами электронного луча (кодами на выходах первого 23 и второго 25 счетчиков) и при их совпадении соответствующие схемы сравнения включают одновибраторы 32 — 37, время им-. пульса на выходах которых определяют геометрические размеры прямоугольников, отображающих элементы крана.

При одновременном совпадении координат Х и У„, Х,- и У, Х, и У„(одновременном появлении импульса на выходе одновибраторов 32 и 35, 33 и 36, 34 и 37) соответствующие схемы И (38, 39 или 40) подадут сигнал на модулятор блока 9 индикации, включив тем самым электронный луч (красный, синий или зеленый).

Применение предлагаемого устройства позволяет отказаться от приобретения специальных тренажеров для подготовки операторов различных объектов, а использовать для тренажа одно устройство, меняя лишь программы вычислений.

1. Имитатор движущихся объектов, содержащий пульт управления, первый, второй, третий, четвертый и пятый блоки моделирования динамики движения, блок индикации, высокочастотный генератор, первый, второй, третий и четвертый сумматоры, выход первого блока моделирования динамики движения соединен с первым входом первого сумматора и с информационным входом второго блока моделирования динамики движения, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, первый выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с первым входом третьего сумматора и выходом третьего блока моделирования динамики движения, информационный вход которого соединен с первым выходом пульта управления, второй выход которого соединен с информационным входом первого блока моделирования динамики движения, а третий выход соединен с информационным входом четвертого блока моделирования динамики движения, выход которого соединен с первым входом четвертого сумматора и с информационным входом пятого блока моделирования динамики движения, выход которого соединен с вторым входом четвертого сумматора, первый выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора, отличающийся тем, что, с целью расширения дидакти1413659

Составитель Т. Левин

Редактор М. Бандура Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Заказ 3789/53 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Г1роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ческих возможностей имитатора, в него введены первый и второй счетчики, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой блоки сравнения, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой одновибраторы, первый, второй и третий элементы И, выход первого элемента соединен с первым информационным входом, блока индикации, первый синхронизирующий вход которого соединен с R-входом первого счетчика, С-входом второго счетчика и является входом кадровых синхроимпульсов, второй синхронизирующий вход

: соединен с R-входом второго счетчика, управляющими входами первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого блоков моделирования динамики движения и является входом строчных синхроимпуль< ов, второй информационный вход соединсн с выходом второго элемента И, а третий информационный вход соединен с выходом г11етьего элемента И, первый вход первого э.н мента И соединен с выходом первого одно1гибратора, вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, первый вхо:1 которого соединен с вторым выходом первого сумматора, а второй вход

coenèíeí с выходом первого счетчика, с

;и рным входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход соединен с входом второго одновибратора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, первый вход третьего элемента

И соединен с выходом третьего одновибратора, вход которого соединен с выходом третьего блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, а второй вход соединен с выходом первого счетчика, первый вход четвертого блока сравнения соединен с выходом третьего сумматора, второй вход соединен с выходом второго счетчика, а выход соединен с входом четвертого одновибратора, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, второй вход второго элемента И соединен с выходом пятого одновибратора, вход которого соединен с выходом пятого блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом первого блока моделирования, а второй вход соединен с выходом второго счетчика, первый вход шестого блока сравнения соединен с выходом четвертого блока моделирования динамики движения, второй вход соединен с выходом второго счетчика, а выход соединен с входом шестого одновибратора, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выход высокочастотного генератора соединен с

С-входом первого счетчика.

2. И м итатор по п. 1, отличающийся

20 тем, что каждый из пяти блоков моделирования динамики движения содержит блок памяти, первый и второй сумматоры, первый и второй регистры, информационный вход блока памяти является информационным входом блока моделирования динамики движения, а выход соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с информационным входом первого регистра, выход которого соединен с входом считывания блока памяти, вторым входом первого сумматора и первым входом второго сумматора, выход которого соединен с информационным входом второго регистра, вход записи которого соединен с входом записи первого регистра и является управляющим входом блока моделирования динамики движения, а выход является выходом блока моделирования динамики движения.