Устройство для решения задач теплопередачи

 

Цель изобретения - повышение точности устройства. Устройство содержит блок моделирования регулятора температуры, блок задания граничных условий, блок задания начальных условий, блок регистрации, блок синхронизации, блок моделирования измерителя температуры. Дополнительно введены блок моделирования основного нагревателя и блок моделирования форсажного нагревателя, каждый из которых содержит два мультивибратора, генератор прямоугольных импульсов, элемент И, двоичный счетчик, два элемента НЕ, два элемента И - НЕ и реверсивный счетчик, два регистра эталонного значения, блок вычитания и блок формирования результата решения, состоящий из блока памяти, генератора тактовых импульсов, преобразователя частоты в код, блока оперативной памяти и выходных регистров и N компараторов.

СОЮЗ 008ЕТСННХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„.80„„1552164

®) с 06 F 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3830797/24-24 (22) 16.11.84 (46) 23.03.90. Бюл. Р 11 (71) Одесский политехнический институт (72} А.M.Êàçà÷èíñêèé и В.Е.Прокофьев (53) 681.333 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

481045, кл. с 06 с 7/48. 1973 °

Авторское свидетельство СССР 693399 кл . G 06 G 7/66, 1979. (54)(57) УСТРОЦСТВО ДЛЯ РЕИЕНИЯ 3АДАЧ ТЕПЛОПЕРЕЛАЧИ, содержащее блок моделирования регулятора температуры, блок задания граничных условий, блок задания начальных условий, блок регистрации, блок синхронизации, блок моделирования измерителя температуры, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход которого подключен к первому установоч" ному входу триггера, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыщения точности, в него введены блок моделирования основного нагревателя и блок моделирования форсажного нагревателя, каждый из которых содердит два мультивибратора, генератор прямоугольных импульсов, элемент И, двоичный счетчик, два элемента НЕ, два элемента И-HE и реверсивный счетчик, два регистра эталонного значения, блок вычитания и блок формирования результата реиения, состоящий из блока памяти, генератора тактовых импульсов, преобразователя частоты в код, блока оперативной памяти и выходных регистров и Il компараторов, причем в каждом из блоков моделироI вания основного и форсажного нагре2 вателей выход генератора прямоугольных импульсов соединен с первым входом элемен — à И, выход которого подключен к счетному входу двоичного счетчика, выход которого через первый мультивибратор соединен со своим входом записи и с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, вход записи которого соединен с выходом второго мультивибратора, вход которого через гервый элемент ИЕ соединен с установочным входом реверсивного счетчика, вход второго элемента НЕ подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, выход второго элемента

НЕ соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, выход первого регист- ра эталонного значения подключен к первому входу блока вычитания, выход которого соединен с входом блока моделирования регулятора температуры, выход которого соединен с входом второго элемента НЕ блока моделирования основного нагревателя, выход реверсивного счетчика которого подключен к первому информационному входу блока паь ., второй информационный вход к. -: oro соединен с выходом реверсиг :: счетчика блока моделирования :- ажного нагревателя, вход второг лемента НЕ которого подключен к выходу триггера, второй установочный вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации и с входами первого элемента

HE блоков моделирования основного и форсажного нагревателей, вторые входы элементов И которых подключены к

1552164

4 второму выходу блока синхронизации, третий выход которого соединен с ходом запуска блока моделирования змерителя температуры, выход которого подключен к второму входу блока

0 вычитания, выход второго регистра эталонного значения соединен с вторым входом блока сравнения, четвертый выход блока синхронизации соединен с входами запуска блока задания раничных условий, блока задания ачальных условий, блока регистрации входом записи блока памяти, третий четвертый информационные входы

15 оторого соединены соответственно с

ыходами блока задания граничных условий и блока задания начальных ус овий, группа выходов и выходных . егистров соединена с информационны2Q и входами блока моделирования измеителя температуры и блока регистраИзобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении вычислитепьных устройств для автоматичес кого решения задач оперативного управления объектами с распределенными параметрами.

Цель изобретения — повышение точности моделирования.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 — блок-схема моделирования регулятора температуры; на фиг. 3 — блок-схема блока моделирования измерителя температуры; на фиг. 4 — временные диаграммы, поясняющие работу; на фиг. 5 - блоксхемы блоков моделирования форсажного нагревателя и основного нагревателя; на фиг. 6 — блок-схема блока

45 формирования результата решения.

Устройство содержит блок 1 формирования результата решения, блок 2 задания граничных условий, блок 3 задания начальных условий, блок 4 регистрации, блок 5 синхронизации, блок 6 моделирования измерителя температуры, регистры 7 и 8 эталонных значений, блок 9 вычитания, блок 10 сравнения, блок 11 моделирования регулятора температуры, триггер 12, блок 13 моделирования форсажного нагревателя, блок 14 моделирования основного нагревателя. ции и пятым информационным входом блока памяти, и групп выходов которого подключены соответственно к первым группам входов и компараторов, вторые группы входов которых соединены с группой выходов преобразователя частоты в код и с группой входов блока оперативной памяти, группа выходов которого подключена к группе информационных входов п выходных регистров, входы записи которых соединены с соответствующими выходами и компараторов, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом элемента И блока формирования результата решения, выход которого подключен к входу преобразователя частоты в код, вход записи блока памяти соединен с вторым входом элемента И блока формирования результата решения.

Блок 1 формирования результата решения содержит элемент И 15, блок

16 памяти, преобразователь 17 частоты в код, блок 18 оперативной памяти, генератор 19 тактовых импульсов и п компараторов 20 и выходных регистров 21.

Блок 6 содержит генератор 22 тактовых импульсов, элемент И 23, регистр 24, счетчик 25, блок 26 оперативной памяти, компаратор 27, регистр 28. Блок 11 содержит компараторы 29 и 30, элемент И.ПИ 31. Каждый из блоков 13 и 14 содержит генератор 32 тактовых импульсов, элемент

И 33, счетчик 34, мультивибраторы:

35 и 36, элементы ИЕ 37 и 38, элементы И-НЕ 39 и 40 и реверсивный счетчик 41.

Устройство работает следующим образом, Принцип работы устройства рассмотрим на примере оптимального управления нагревом тела или системы электрического термостатирования для

I малогабаритных объектов. Объект управления - температурное поле камеры термостата, в зависимости от температуры окружаюце cpe t 0c и внутренних тепловыделений воздействует тепловой поток (Ы, И„), изменяюций температуру камеры термостата. На величину этого теплового потока, кроме температу5 1552 ры 9 влияют интенсивность теплообмена с окружающей средой о и режим работы объекта термостатирования (внутреннее тепловыделение). Изменение температуры камеры термостата 9 приводит к изменению входного параметра чувствительного элемента - датчика, который выдает на выходе напряжение

U,,пропорциональное температуре О 1п

На выходе элементов задания режима основного и форсажного нагревателей устанавливаются напрлженил Бв д и

U »g которые соответственно пропорциональны температуре статированил

g и температуре отключения форсажеых нагревателей. Схемы сравнения основного и фосажного каналов вырабатывают соответственно напряжения U 1ос аА.о и U g у = 11ос 11Ва4.g 20

Сигнал рассогласования Б посту1 пает на вход порогового устройства, выходным сигналом которого U включаются форсажные нагреватели. Включаются они, как правило, в момент 25 включения термостата, а отключаются выходным сигналом порогового устройства. Повторное включение форсажного режима может быть произведено после подачи сигнала на установочный вход Зр

"в

Сигнал U,t поступает на вход ре"

М гулирующего элемента, изменлющего своим сигналом U o, величину теплового потока Мо основного нагревате35 ля.

Блок 5 вырабатывает импульс време".. ни решения 2,, производит подключе" ние блоков 2 и 3, которые задают в блок 1 начальные и граничные условия, 40 известные по условию задачи. Кроме того, импульс с, своим передним фронтом переводит триггер 12 в единичное состолние, выходной сигнал которого подключает блок 13 в узловые точки, соответствующие месту расположения обмоток форсажного нагревателя.

Подогрев объекта идет за счет основных и форсажных обмоток нагревателей, При равенстве значения коэффициента на объекте в точке подключения датчика температуры значению коэффициента установки, заданного с регистра 8 эталонного значения, сигнал на выходе

164 6 блока 10 сравненил падает до нуля.

При этом триггер 12 сбрасываетсл в нуль и происходит отключение блока 13 ,рт блока 1. Повторное включение блока

13, моделирующего форсажные нагреватели, происходит при повторении решения, т.е. только с приходом импульи са с<.

Блок 14 продолжает оставаться подключенным к блоку 1, имитируя нагрев объекта до температуры статирования.

При достижении значения коэффициента на объекте в точке подключения датчика, соответствующего температуре статирования, которое задается значением коэффициента установки с регистра эталонного значения, сигнал на выходе блока 9 вычитания уменьшается, сраба.тывает блок 11 таким образом, что происходит отключение блока 14 от входа блока l. Значения в узловых точках начинают уменьшатьсл, что соответст". вует охлаждению объекта за счет влилния внешней среды..При достижении значения на выходе блока g вычитания определенной величины блок 11 срабаты. вает и происходит подключение блока

14 к блоку 1 и т.д, Таким образом, до окончания импульса < замкнутал система находится в автоколебательном режиме работы, стабилизируя в зоне включения датчика температуры значения на уровне эталонного, поступающего с регистра 7 эталонного значения с максимальным отклонением от него на допустимую величину. Блок 4 производит измерение в заданной точке и в заданный момент времени.

При поступлении с блока 5 импульса времени подготовки - происходит принудительное отключение блока 14 от блока 1. С приходом импульса с процесс повторяется.

Благодаря введению новых блоков и связей между ними повышается точность устройства. Благодаря цифровой обработке управллющих и информационных сигналов можно добиться значительного увеличения точности моделирования оптимального управления, не сопровождающегося значительным увеличением аппаратурных затрат.

1552164

1552264

1552164

Фиг. 5

Составитель В. Рыбин

Техред Л.Олейник Корректор Н.Король

Редактор В.Петраш

Заказ 33D

Тираж 555

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул.Гагарина, 131