Устройство для моделирования линий с распределенными параметрами
Ф
О П И С А---:Н И- :ЕИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Соаетсеа
Соцналистмческих
Республик (! !) 600570
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б!) Лополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.09.75 (2!) 2169893/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.08.78. Бюллетень №12 (4б) Дата опубликования описания 04.04.78
2. (5!) М. Кл.
G 06 G 7/62
Гасударстаенный комитат
Сааата 1йиниотроа СССР оо делам изооретений н открытий (53) УДК
681.333 (088.8) (72) Авторы изобретения
А. А. Дзидзигури, Г. М. Диланов, Д. И. Омнадзе, Ю. А. Ратиани и Р. Г. Шотадзе
Институт горной механики им. Г. А. Цулукидзе (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЛИНИЙ
С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
Изобретение относится к области моделирования на аналоговых вычислительных машинах и может быть использовано при моделировании систем с распределенными параметрами цри исследовании волновых IlpoUOccos B длинных электрических линиях, вентиляционных и гидротранспортных системах и др.
Известно устройство для моделирования линий с распределенными параметрами, содержащее входной и выходной сумьаторы, интеграторы и инверторы (1).
Это устройство обладает ограниченными функциональными возможностями.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее 1к блок задания граничных условий, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, выход которого через блоки моделирования гармоник соединен со входами второго сумматора (2т.
Однако это устройство позволяет исследовать о0 динамические процессы лишь только в начале длин ной линии.
Целью изобретения является создание устрой. ства, позволяющего моделировать динамические процессы в сложных системах, содержащих волне 25
2 вые звенья, при любых значениях пространственной координаты х, т. е. расширение функциональных возможностей устройства.
Для этого в предложенное устройство введены инвертор, дифференцирующее звено, блоки моделирования волнового сопротивления, блоки задания граничных условий на конце, дополнительные сумматоры и блок коррекции, вход которого соединен с выходом третьего сумматора, а выход — со входом первого сумматора, выход которого через инвертор подключен к первому входу четвертого сумматора, второй вход которого через дифференцирующее звено соединен с выходом второго сумматора, выход четвертого сумматора через первые блоки моделировании волнового сопротивления и задания граничных условий на конце подключены к одним входам пятого и шестого сумматоров, другие входы которых через вторые блоки моделирования волнового сопротивления и задания раничйых условий на конце соедшеньт с выходом седьмого сумматора, выход пятого сумматора подключен ко входу третьего блока моделирования волнового сопротивления, выходы блоков моделирования гармоник соединены со входами третьего и седьмого сумматоров.
600570
11(Х,)) Z с)т/Ьф- x) f(y) a>ÈÀ %he 0
< (Р) gy 1 .4. Юрс 0 Схема устройства представлена на чертеже. Устройство содержит блок 1 задания граничных условий, сумматор 2, блоки 3 моделирования гармоник, сумматоры 4, 5, блок 6 коррекции, инвертор 7, дифференцирующее звено 8, сумматор 9, 5 блоки 10 моделирования волнового сопротивления, блоки 11 задания граничных условий на конце, сум. ь)аторы 12 — 14. Выход блока 1 задания граничных условий подключен к первому входу первого сумматора 2) 10 выход которого через блоки 3 моделирования гар. моник соединен со входами второго сумматора 4, вход блока 6 коррекции соединен с выходом сумматора 5, а выход — co входом сумматора 2, выход которого через инвертор 7 подключен к пер- 15 вому входу сумматора 9, второй вход которого через дифференцирующее звено 8 соединен с выходом сумматора 4. Выход сумматора 9 через первые блоки 10 моделирования волнового сопротивления и блок 11 задания граничных условий на 20 конце подключены к одним входам сумматоров 12, 13, другие входы которых через вторые блок l0 моделирования волнового сопротивления и блок 11 задания граничных условий на конце соединены с сумматором 14. Выход сумматора подключен ко входу третьего блока 10 моделирования волнового сопротивления. Выходы блоков 3 моделирования гармоник соединены со входами сумматоров 5, 14. Передаточные функции устройства относительно выходов Вых. 1 и Вых. 2 соответствуют решению преобразованных по Лапласу телеграфных уравнений при нулевых начальных условиях и гранияных, условиях вида U(о,р)=f(р) — ZeУ (о,р), U(i,p)=г V(i,р) и равны соответственно . h fI- h hfP-Ы с)т р ас Р с1т рос Р Х е (g) 1 + 4 1т р ас Р . А/В г/3 1+А/И 41т Р Ч(х, р) — chP (3-х) В х Сй.эаа(Р -x) П с рас Я +С сйрос Р х где U(x,р), Ч(х,р) — иэображения Лапласа напряжения (давления) и тока (расхода) в электрической (пневматической) длинной линии; Ф(р) — изображение Лапласа внешнего воздействия; А 7%(ZA++2E)t 3-ЕИ +Е,XЕC=Z><1t P(E -x)+2<, O-.Z, Ц р(-х) о+ .P „1+ Ц олновое сопроС;,+С„1э С, a+by тивление длинной линии; R4) 6о. Lо Со — погонные параметры; а, Ь вЂ” коэффициенты, обеспечивающие минимизацию амплитудных и фазовых погрешностей при аппроксимации Z1„. Ео — 2 4 — внутреннее сопротивление источника (статическое или динамическое звено, в общем случае может быть н-.линейным), подключенного к началу линии, соответствующее граничному условию в начале линии х=О; Zg — нагрузка (активная или комплексная, в общем случае может быть нелинейной) на конце линии, соответствующая граничному условию на кон-. це линии x= f аф — коэффициенты фазы и поглощения со. ответственно, характеризующие коэффициент распространения у=)5+р а; для длинных электрических линий принимается о Го Йа "o g-=P+P+ = — — + — — + ) 14с)Со 2 11о 2 "Со а для вентиляционных воздуховодов Кроме того, в выражениях (1), (2) ь1трса(Р х) 2 м 1 Р e — 4„(х)— Саврас 2 =г A„<„) —,—, <з) и=1 P + О) с)тра (Р-х) ит р "-4 т — СВ <.) сирс< Я ф „.< и,я,,„г = ttf p =1+7Z 13и(х) 1,р2+д2 Я. w 1трх 1: eche; 4he(hh)=((-4) ьа+ — ) ) >he < 1 1 ° Р-Х и-1/2, 21 а ь т 600570 К выходу первого сумматора 2 подключены и блоков моделирования гармоник 3 с передаточной функцией y / p a „каждый из которых и 5 реализуется, например, иэ усилителя с дифференцирующей RC-цепочкой на входе и параллельно соединенных двух Т-образных RC-цепочек в обратной связи. Сумма сигналов с выходов этих блоков, умноженная на постоянный коэффициент 2/са 0, s операторной плоскости соответствует передаточной функции {5), которую получаем по каналу: выход первого сумматора 2 — блоки 3 моделирования гармоник — выход третьего сумматора 5. Сигналы с выходов и блоков 3 моделирования гармоник после умножения на постоянные для фиксированного значения пространственной координаты х коэффициенты А, (х), Аа (х) ... А, (х), В1(х), Вз (х), ... Вп(х) суммируются на втором 4 и седьмом 14 сумматорах соответственно. Вследствие этого по каналу: выход первого сумматора 2 — блоки 3 моделирования гармоник — выход седьмого, сумматора 14 реализуется временная функция, которой в операторной плоскости соответству- 25 ет передаточная функция (3). Сигнал с выхода второго сумматора 4 дифференцируется с помощью дифференцирующего звена 8, выполненного, например, на усилителе с дифференцирующей RC цепочкой на входе, и далее по- 3о дается на один из входов четвертого сумматора 9, на другой вход которого с тем же знаком подается сигнал с выхода первого сумматора 2 посредством инвертора 7. В результате по каналу: выход первого сумматора 2 — выход четвертого суммато- 35 ра 9 реализуется временная функция, которой в операторной плоскости соответствует передаточная функция (4). Описанное устройство позволяет моделировать широкий класс систем, содержащих волновые звенья при любых значениях пространственной координаты. Формула изобретения Устройство для моделирования линий с распределенными параметрами, содержащее блок задания граничных условий, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, выход которого через блоки моделирования гармоник соединен со входами второго сумматора, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены инвертор, дифференцирующее звено, блоки моделирования волнового сопротивления, блоки задания граничных условий на конце, дополнительные сумматоры и блок коррекции, вход которого соединен с выходом третьего сумматора, а выход — со входом первого сумматора, выход которого через иивертор подключен к первому входу четвертого сумматора, второй вход которого через дифференцирующее звено соединен с выходом второго сумматора, выход четвертого сумматора через первые бло ки моделирования волнового сопротивления и задания граничных условий на конце подключены к одним входам пятого н шестого сумматоров,.другие входы которых через вторые блоки моделирования волнового сопротивления и задания гранич. ных условий на конце соединены с выходом седьмого сумматора, выход пятого сумматора нодключен ко входу-третьего блока моделирсеания волнового сопротивления, выходы блоков моделирования гармоник соединены со входами третьего и седьмого сумматоров. Исто пЯки информацииэ принятые ВО внима. ние при экспертизе: 1. Авторское свидетельство. СССР Х 452014, кл. G 06 G 7/62, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР Р 435537, кл. G 06 G 7/50, 1974.
