Устройство для моделирования динамических характеристик несущего каната

 

@а(т }s T L! р. —, -:, } L} w} . }} o Q

Союз Советских

Социалистических

Республик о и и -л-"н и е497351

И ЗО ВРЕТЕ Й.ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ФМ

I. ависимое от авт. свидетельств((,"."е ——

М.1;л. 6 06г} 7/68

Заявлено 10.Ч!1.1972 (¹ 1811715, 18-24) с присоединением заявки М-I

Приоритет—

Гасударствеииый комитет

Совета Минно} рав СССР по делви изобретений и отиро(тий

Опубликовано 21.Х1.1973, Ьюллегеш л 46

Дата опубликования описания 22.Й .1974

УД К 681.333 (088.8) Лвторь( нзооретения

В. А. Немцов, Г. И, Дмитриев и M. И. Лабадзе

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК НЕСУ1ЦЕ ГО КАНАТА

Изобретение относ((те((Ic обла ."(((аналоговых средств вычислительной техники, предназначенных для моделирования динамичеc(c((x процессов промышленных объектов горнорудной (добывающей) промышленности (марганцевые рудники, шахты, магистральные ленточные конвейеры и т. д.) и транспорта (пассажирские подвесные канатные дороги), Известно устройство для исследования динамики каната горными }машин, необходимость применения которого вызвана сложностью и громоздкостью как аналитического, так и номографического методов расчета динамических характеристик систем с распределенными параметрами, которые описываются математически дифференциальными уравнениями в частных производных с граничными условиями, выражаемыми обыкновенными линейнь(и(и и нелинейными дифференциальными уравнениями, аналитическое решение которых, как правило, не может быть дано в удобной и компактной для обозрения и анализа форме, вследствие чего приходится вести исследование этих систем на электронных моделирующих уcTBHQB(cax.

Исследование динамических процессов в шахтных подъемных и подвесных канатах, равно как и в подпружиненных редукторах многоканатных подъемных машин, магистральных ленточных конвейерах н т. д. представляет собой достаточно трудоемкую задачу даже при использовании электронных моделирующих установок, так как момент, развиваемый асинхронным двигателем на валу при контакторном пуске, является нелинейной функцией скорости вращения двигателя и величины сопротивления роторного реостаТа, которое при контакторном пуске изменя(0 ется мгновенно, вследствие чего момент, развиваемый двигателем, является разрывной функцией. Но как известно, при наличии в дифференциальных уравнениях разрывных функций, число решений, которое необходи1;> мо выполнить, решая эти уравнения на серийно выпускаемых промышленностью электронно-моделирующих установках, равно числу разрывов функций. Отсутствие же непрерывности процесса рсшения на аналоговой

2((вычислительной машине и большое число решений, равное числу механических êàðàkcòåристик, не дает наглядности процесса изменения во времени искомых переменных, что в значительной степени удлиняет и усложняет

25 как непосредственно сами исследования при проектировании, так и интерпретацию получаемых результатов, что безусловно является недостатком,таккак, в конечном счете, замедляет темпы технического прогресса в указо ванной области.

407351

2,5 зо

Я5

4О

Оо

Цс,!I Io 11300рстс!!и|1 11вляется зна IптелыlОс сок1зящсние врсме|lп, неООходимого для исследований и для производства расчетов сравнителы1о с обычными аналитическими, графоаналитическими и номографическими методами, обеспечивание оптимального темпа исследования и визуального наблюдения;- .а изменениями переменных, при осциллографировании результатов решения, характеризующих динамику объекта, прп вариации начальных условий и параметров (геометрических, механических, электрических) исследуемой динамической системы, увеличение точности результатов расчета и обеспечиванне минимальной трудоемкости исследований.

3та це:Iь достпГBcTcH применениеhl аналогового устройства, с помощью которого решаются аппроксимированные, предварительно подготовленные и приведенные к машинному виду дифференциальные уравнения, с коэффициентами при переменных, подобранными так, чтобы обеспечить минимум вариаций исследуемой системы, без нарушения полноты исследований.

Аппроксимация дифференциальных уравнений в частных производных системой обыкновенных дифференциальных уравнений подлежит непосредственному исследованию и решению при помощи предложенного устройства. Задача может быть успешно решена при условиях: в зависимости от выбранного числа участков разбиения длины каната и комбинации параметров, оценки величины методической погрешности, т. е. определения как частотных, так и амплитудных погрешностей.

Конструктивно предложе!|ное устройство отличается тем,. что оно содержит функциональные преобразователи, входы которых подключены к выходу блока управления, а выходы соединены с коммутатором, вычислитсльный блок, ко входам которого подключены соответственно коммутатор, блок задания начальных условий, блок задания параметров, блок периодизации, вход которого соединен с выходом вычислительного блока, а выход — с блоком управленпя.

На чертеже, изображено предложенное устройство, в состав которого входят следующие основные блоки: блок управления 1, служащий для осуществления операций последовательной выдачи характеристик; фупкцнопальный преобразователь 2, служащий для реализации семейства электромеханических характеристик асинхронного двигателя при контакторном пуске; функциональный преобразователь 8, служащий для воспроизведения различных законов (линейный, экспонснцнальньш, ступенчатый и т. д.) изменения вынуждающих гоздейст|нш па канат; коммутатор 4, построенный на поляризованных реле; вычислитсльный блок 5, блок б задания начальных условий, блок 7 задания параметров, блок 8 визуальной индикации за ходом изменения процесса решения (либо во времени, либо по его фазовому портрету), Олок 9 псриодизацин решения, регистрирующий блок

l0, служащий для фиксации процесса решения, т. е. для автоматической записи динамических характеристик исследуемой модели ооъекта.

При построении схемы предлагаемого устройстьа авторы исходили из числа участков разбиения всей заданной длины каната па 8 отрезков, что вполне удовлетворяет требованиям инженерной практики. Именно это обстоятельство и определило количество интеграторов, использованных в схеме модели объекта, В этом случае вычислительный блок содержит 14 интеграторов, служащих для решения системы обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих динамику объекта с заданными начальными условиями, задаваемыми в блоке б, выдающем сигналы 11ч (0) и 111 (o) (перемещения и скорости), (где

i =0, 1, 2, 3, 4, 5, б, 7), поступающие на интеграторы в предпусковой период. В момент времени t=0 функциональные преобразователи 2 и 8 служат для реализации семейства характеристик асинхронного двигателя при его коптакторном пуске (блок 1) и для имитации различных законов изменения вынуждающих воздействий во времени (блок 2) .

Б:|ок управления 1 служит для подачи и снятия сигналов, вырабатываемых на функциональных преобразователях 2 и 8 соответственно и подаваемых через коммутатор 4 на входы интеграторов, входящих в состав вычислительного блока 5, через определенные интервалы времени, задаваемые автоматически от блока периодизации 9 (в процессе ре. шсния) после окончания каждого цикла решения, соответствующего определенной комбинации исследуемых параметров объекта и новым начальным условиям, задаваемым блоком б, а также различным законам изменения вынуждающих воздействий, поступающих с функционального преобразователя 8 на вход вычислительного блока 5.

Динамические характеристики моделируемо-о объекта с выхода вычислительного блока 5 поступают на блок 8 визуальной индикации (например, на осциллограф), и на регистрирующий блок 10, предназначенный для записи исследуемых процессов.

Диаграммой контакторного пуска асинхронного двигателя, воспроизводимой с помощью функционального преобразователя 2, задается число пусковых характеристик, максимальный момент двигателя в относительных единицах н верх11ий момент переключения.

Другие же характеристики, как например среднее пусковое усилие, развиваемое двигателем, номинальное усилие и другие, рассчитьп|аются по известным формулам на стадии подготовки задачи для моделирования и вводятся в блок 7 задания параметров объекта

407351

Предмет изобрс тснни

g i /ч; Га) Составитель Е. Тилюкина

Техред T. Миронова

Редактор Б. Нанкииа

Корректор М. Лейзерл1ан наказ 991

Изд. № 1077

Il11ИИГ1И Госу барственного когиитета по делам изобретений н

Москва, >К-З5, Раушскаи

Тираж 647 Полиисиз .

Совета М чиистров СССР открь1тир иаб., д. 4/5

O 1 . THH. Костромеi(OI 0 j a fiaaaaiinii ilaaaT aaCTB, lI0 lilt рафаи il KHHKHOH торговли вместе с другими параметрами (геометрическими, механическими и электрическими), такими как длина каната l, вес погонного метра каната Р, жесткость каната С, масса одного участка каната т„, полезшяй груз Q и концевой груз Qi и другис.

Данное устройство обеспечивает высокую точность определения динамических характеристик несущего каната подвесных канатных дорог (ПКД) и электромеханической системы канатных установок с асинхронными двигателями, значительно упрощает вычисление, избавляя от трудоемких вычислений вручную, и может быть применено также для раз.личных объектов и динамических систем, описываемых аналогичными системами дифференциальных уравнений.

Устройство для моделирования динамических характеристик несущего каната, содер5 жащее блок управления, коммутатор, блок задания начальных условий, блок задания параметров, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства и точности моделирования, оно содержит функци10 ональные преобразователи, входы которых подключены к выходу блока управления, а выходы соединены с коммутатором, вычислительный блок, ко входам которого подключены соответственно коммутатор, блок задания

15 начальных условий, блок задания параметров и блок периодизации, вход которого соединен с выходом вычислительного блока, а выход — с блоком управления.