Устройство для моделирования процессов наполнения и опорожнения двух связанных через сопло резервуаров

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социапистичесиин республик (1982027 (61) Дополнительное к авт. свид-ву

{22) Заявлено 25.03.81 {21) 3263080/ 18-24 с присоединением заявки,%(51)M. Кл.

G06G 7/57

{23) Приоритет(ЬвударственнМ квинтет

CCCP ао делам нзебретеннй н открытки (53) ЕДКОМ ЗЗЗ

{088. 8) Опубликовано 15.12.82. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 15.12.82 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОБЕССОВ

НАПОЛНЕНИЯ И ОПОРОЖНЕНИЯ ДВУХ СВЯЗАННЫХ

ЧЕРЕЗ СОПЛО РЕЗЕРВУАРОВ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано при проектировании сложных пневматических приборов тормозной системы железнодорожного подвижного состава. 5

Известно устройство для моделирования движения газа в газопроводах, содержащее конденсаторы, нелинейные управляемые резисторы, выпрямители, источники тока, усиггителтмодулятор, трансформатор, де. литель напряжения, диоды и резисторы

Dl» .

Однако это устройство не позволяет автоматически учитывать расход воздуха и процессы напопнения и опорожнения в системе из двух соединенных через соппо резервуаров при изменении их конструктивных параметров.

Наибопее близким к изобретению яв- 2о ляется устройство дпя моделирования температуры охлаждающей жидкости в тренажерах транспортных средств, содержашее источники постоянного напряжения, два тумблера, конденсаторы, ре гистрируюшне приборы, четыре депитепя напряжения, два операционных усилителя,. четыре масштабных резистора, сумматор, инвертор, два диода и интегратор (2) .

Недостатками этого устройства явнаются низкое быстродействие эа счет ручного задания режимов работы и громоздкость конструкции.

Цель изобретения — повьпдение быстро действия и расширение класса решаемых задач за счет автоматического учета расхода воздуха.

Укаэанная цепь достигается тем, что в устройство, содержашее первый интегратор, выход которого через первый и второй масштабные резисторы соединен с входами соответственно первого и второго операционных усипнтепей, инвертор, вход которого соединен с выходом первого дапителя напряжения, второй, третий и четвертый делители напряжения, третий, четвертый, пятый и шестой масш3 98202 табные резисторы, два ограничительных диода исумматор,,введен второй интегратор, выход которого подключен к перво му выводу третьего масштабного резистора, второй вывод которого соедийен с входом второго. операционного усилителя, а через последоватепьно включенные четвертый масштабный резистор и первый ограничительный диод - с выходом второ

ro операционного усилителя и с входом !О

I первого делителя напряжения, выход котэ рого подключен к первому входу суммато ра, выход которого соединен с входом второго делителя напряжения, выход которого подключен к, входу первого интегра- !% тора, вход устройства через пятый масштабный резистор ооедннен с входом первого операционного усилителя, выход которого подключен к входу третьего делителя напряжения, а через последователь- у0 но включенные второй ограничительный диод и шестой масштабный резистор к входу первого операционного усилителя, выход третьего целителя напряжения подключен к второму входу сумматора, выход 25 инвертора соединен с входом четвертого делителя напряжения, . выход которого соединен с входом второго интегратора. На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство. 30

Устройство содержит операп:ионные усИлитепн 1 и 2, делители напряжения 3-6, сумматор 7, инвертор 8, интеграторы

9 н 10, масштабные резисторы 11-16 и ограничительные диоды 17 и 18.

Процесс наполнения опорожнения резервуара через сопло аппроксимируется апериодическим звеном, операторным изображением которого является передаточ« ная функция вида

40 к "-к и

1 2 где

К1К Ч

1 1 где Q(g ) — pacxoll, идущий на напслне ние (опорожненне) двух резервуаров, Q ®- расход,,идущий на наполне1 ние (опорожнение) первого резе рвуа ра;

Q (g)- расход, идущий на наполнение (опорожненне ) второго резе рвуа ра.

Устройство работает следующим образом.

Управляющий сигнал поступает на вход операпионного усютителя 1. Нарастание выходного сигнала системы на выходе интеграторов 9 и 10 происходит до тех пор, пока на выходе операционных усилителей 1 и 2 электрический сигнал не ста нет равным нулю. Прн отработке системой процесс 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 операпионных ускпнтелей 1 н 2 отключены, т.е. реализуется коэффициент К . При реализации процесса опорожнения с умень- шепнем управляющего сигнала или его исчезновением на выходах операционных усилителей 1 и 2 образуктся электричес кие сигналы, полярность которых обратна указанным ранее. Диоды 17 и 18 открываются, подключая к операционным усиди. телям 1 и 2 цепи допсцтнительных обрат%(s)=

Т5+"

1 о к„.к,.к

SS где Т - постоянная времени системы, Б - оператор дифференцярования.

Постоянная времени Tн для прспесса наполнения выражается формулой

К1К K"ь! а для процесса опорожнения формулой где К К - постоянные, не зависяЪ. Ъ. щие от конструктивных параметров системы, козам ф фицненты передачи операционного усилителя при наполнении и опорожнения соответственно, )< — коэффициент передачи, определяемый по форму,ле

: К1, — обобщенный параметр,", Д вЂ” диаметр сопла, - коэффициент передачи, опре1 деляемый по формуле где ) 1 - обобщенный параметр, V - объем резервуара.

Прн наполнении (опорожнении) двух связанных через сопло резервуаров .должно выполняться условие расходов

5 982027 6 ных свя ей оцера1щонных усилитепей 1;дом первого депитепя напряжения, второй, и 2 соответственно, которые совместно третий и четвертый депитеПИ напряжения1 с основными обратными. связями реа»п - третий, четвертый, пятый и шестой масшзуют на операционных усилитепях 1 и 2 табные резисторы, два ограничитепьных коэффициент К . выходные сигналы с к диода и сумматор, о т л и ч а ю щ е еоперацио1щых усилителей 1 s 2 поступ с " тем, что, с цепью повьппениЯ быстРО3 ют на делители напряжения 3 и 4, т.е. действия, в него введен второй интегратор на блоки задания параметров сечения выход которого под1цпочен к пеРвомУ высоппа, на которых реали:.»свана требуемая водУ тРетьего масштабного Резистора, плошйдь сечения соппа. Далее электричес-1В ВТОРОЙ вывод которого соединен с входом кий сигнал с де1,нтепя нтряж ням 3 по- второго операционного усилитеця, а через ступает на первый вход сумматора 7, последовательно вкпк»ченные четверты и на второй вход которого п зступает выход- мас1птабный РезистоР и пеРвый ограничиной сигнал с делителя напряже1щя 4, чем тееьный диод - c ВыходОм второго Оп реализуется уравнение расходов. С выхо-,И Рационного Ус 1итепн ВХОД + P " лов сумматора 7 н инвертора 8 эпектри« ttenIrre»III нацрижениЯ, выход которог о» ческий сигнал поступает на д 1итепи на- подключен к первому входу сумматора,. пряжения 5 п 6 т е на блоки задания ВыхОд КОТОРОГО соединен с ВхОДОм втО о епитепя на яжения, выход котооогО подключен к входу первого интегратора, реализуются параметры вепичины объемов ЗФ вход устройства через пятый масштабный . Исследуемых резервуаров.

Такое построение схемы позвопяет резистор соединен с входом первого опеускорить исследование процессов за счет Рационного усипнтепя, выход которого подключен к входу третьего делитепн наавтоматического учета расходов воздуха . женин а ч ез последоватепьно випов системе иэ двух си1занных через сопло ченные второй ограничитеиьный диод и шестой масштабный исто к входу операционного ускпнтепя, выход тре1ьего

;тивных параметров депитепя напряжения подключен к второму входу сумматора, вьн од инвертора

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я, соединен с входом четвертого депитепя напряжения, выход которого соединен с

Устройство дпя моделирования процес- входом второго интегратора. сов напопнения и опорсокиения двух свя- ИстОчники информацииу занных через сопло резервуаров, содер»ка- принятые во внимание при экспертизе щее первый интегратор, выход которого 1, Авторское свидетельства СССР

М через первый и второй масштабные резню- % 220644, кл. 606 6 7/57, 1967. торы соединен с входами соответственно. 2. Авторское свидетип ство СССР первогб и второго операционных усилителей % 748451, кл. 506 С» 7/57, 1978 инвертор, 1»xog которого coeg83IeK c Bblxo. (IIpoxorKI)i I

982027

Составитепь В. Рыбин

Редактор М. Петрова Техред А. Ач Корректор М. Коста

Заказ 9714/70 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по децам изобретений и открытий

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

Фщщал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4