Устройство для моделирования замкнутых распределенных систем управления

И-ж и-) 4 Ю 4 ОПИСАНИЗОБРЕТЕНИЯ Сааа Сасвтскик Социалистические Реслублин(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАМКНУТЫ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯИзооретение относися к области аналоговой вычислительной техники и предназначено для использования на электрических моделях с непрерывным во времени процессом решения краевых задач теории поля. Применение предлагаемого устройства значительно расширит вычислительные возможности сеточных моделей, приобщив их к решению нового класса задач, связанных с исследованием замкнутых систем автоматического управления объектом с распределенными параметрами в переходном и установившемся режимах.В настоящее время пассивные КС-сетки, дополненные специализированными электронными устройствами, эффективно используются для решения прямых и обратных задач нестационарной теплопроводности с произвольными граничными условиями,Известно устройство для моделирования замкнутых распределенных систем управления, содержащее источник эталонного напряжения и сеточную модель, входы которой подключены к выходам блока задания граничных условий, блока задания начальных условий и управляемого стабилизатора тока, а выходы соединены со входами измерительного блока и повторителя напряжения, Однако это устройство не позволяет исследовать на модели распределенный объект совместно с системой автохатического управления, в замкнутый контур которой он включен. Между тем, существующие методы теорииавтоматического управления не позволяютисследовать замкну тые ОАУ сложным объектом с распределенными параметрами, вследБ ствие чего ври анализе таких систем ооъектуправления в основном рассматривается каксосредоточенный.ак, например, по указанной причине внастоящее время исследование рабогы термо 10 стата совместно с системой регулированияпроизводится оез у ета распределенности егопараметров,В депствительности термостат представляетсобоп сложную конструкцию, состоящую из15 большого числа элементов, теплофизическисвязанных между собой. Поэтому точностьстабилизации и равномерность температурыкамеры термостата, а также его динамическиесвойства прп различных режимах работы не20 могут быть достоверно определены без знания температурного поля всей конструкции,Однако температурное поле термостата неможет быть получено на существующих моделях из-за незнания временной программы25 работы нагревательного элемента, котораяможет быть определена лишь при анализе работы термостата совместно с системой регулирования температуры.Целью настояцего изобретения являетсязп расширение класса решаемых на сеточныхмоделях задач, связанных с исследованиемсэПера;ур 1 ого полк Ооьсктов управления с 1 э(,с 1 трс (слсьшыми П 21 эаэОтрами П 1 эп СОВКсс 1- поп рабоге их с систех 1 оп у равлсния.эгон цс,ыо Оно СОдс 1 эки ОлОк эОдсли 1 Э 0132 П 115 рс ул 5 101 Э 2 Нанр 51 КСНН 51, ОЛОК ЪОдели 1 эовани 51 пзмср 1 тел 5 тсмпсрату 1 эы и Олок с 1 эавнспи 51, первый Вход которо 0 подключс; к Выходу истО 1 ника эт 2 лонн 010 нап 1 э 51 ксни 51, Второй Вход через блок моделирования из 51 ер 1 тел 5 тсмпс 1 эату 1 эы подкл 10 чсн к выходу повторителя напряжения, а выход через Олон мо 1 слирования регул 511 Орс напр 51(Сни 51 соединен со Входом упраьляемого стабилизатор а тока.2 чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства., стропство содержит сеточную модель 1, б;Ок 2 задани 51 г 1 эаничных усОвгЙ, о.10 к д задания начальных условий, измерительный блОк 4, пов 10 ритсль напряжения й, Олок О мо.,елирования измерителя температуры, блок сравнения 7, источник 8 эталонного напряжеппя, блок 9 моделирования регулятора температуры и управляемый стаоилизатор тока 10,(.сто.ная модель 1 является основной частью устро 1 Ства и предназначена для моделпровани объекта управления, в качестве которого Б дальнейшем рассматривается термостат.Блок 2 задания граничных условий состоит пз пзвссгпых устэОЙстВ для задани 51 Г 1 эаничных условий 1 - 1 Ъ" родов. В предлагаемом устройстве этот блок предназначен для реалпзации граничных условий, описывающих взаимодснствис объекта с внешней средой, а такяс отдельных элементов его конструкцпи. При этом может иметь место конвективный, контактный и лучистый теплообмен.Блок 3 задания начальных условий предназначен для задания начальных условий, а измерительный блок 4 - для измерения температурного поля объекта. 11 овторитель напряжения 5 предназначен для измерения потенциала узловой точки - сеточной модели 1, соответствующей месту включения в объекте датчика температуры, например термосопротивления. Этот блок представляет собой повторитель напряжения ." высоким входным сопротивлением, в качестве которого может быть использован катодный или эмиттерный повторитель, а также дифференциалыЫ 1 усилитель, включенный по схеме повторителя,Блок б моделирования измерителя температуры предназначен для моделирования динами:1 еских свойств датчика температуры, В качестве этого блока используется операциоппый усилитель, в обратную связь которого Бключсны элсьснты, придающие ему соответствуюшие динамические свойства, например, апериодического звена.Блок сравнения 7 предназначен для получения сигнала рассогласования между выходпым пап 1 эякснисм ОлОка ., п 110 П 01 эцпональныхсэНср 21 урс Объскта Б 30 не нахождсния датчика тспер 2 гуэы и эталонных напряжениемсм, пропорциональным температуре устаакп, которос зырабатываеся источником Ь эта- лоппОГО па 1 р 5 жени 5. В качсстВс Олока с 1 эавпспи 5испо;ьзустс 51 сумъ 1 ирующиЙ Опс 1 эационный усилитеь.1 элОк н мОделп 110 Бшия регулятора температурыы предназначен для моделирования рабо 1 ы реГул 51 тора техперауры, Если В систю 1 с Использован двухпозиционный релеиый ре 1 ул 5 Т 01 э, то Б НачесВе Олока 9 мокст Оыть п 1 эименсн Опс 1 э 2 ционпый усилитель, Бключсн пып по схеме нелинейного звена с соответстБу 10 ще 11 1 эсГу"151 тору ВольтмпсрнОЙ ха 1 эактс.ристикой,Выходное напряженпс блока моделирования9 является входным для управляемого стабилизатора тока 10, имитирующего раооту нагревательного элемента, В качестве этогостабилизатора мокет быть использован каналграничных условий Второго рода, имеющийсяна современных моделях. Выходы канала подключены в узловые точки сеточной модели 1,соответствующие месту расположения нагревателя В объекте,;эстройство работает следующим образом,Б;оки задания условий 2 и 3 задают в сеточную модель 1 начальные и граничные условпя, известные по условию задачи, До момента выхода обьекта на режим температуры, меньше требуемой, в начальный моментЛ 5 Б 1 эсмсни ВыхОДнос пап 1 э 5 жснис Олок 1 0 меньше эталонного напряжения. Г 1 р 11 этом навыходе блока моделирования 9 появляетсяБьходное напряжение, а па выходах управляемого стабилизатора тока 10 - токи, вводимые в сеточну 1 о модель 1, что соответствует включению па резатсльного элемента,По мере роста потенциалов сеточной модели 1 сигнал рассогласования Вначале уменьшается, а затем меняет знак. 11 ри достияении45 этим напряжением зпачелпя, соответствующего с 1 г алу, при котором происходит отключение нагревателя, папряяенис па выходеблока моделирования 9 становится равнымнулю. 11 ри этом;отенциалы узловых точек50 начинают у.Сньшаться, что соответствует охлаждению обьекта за счет влияния внешнеисреды, Прп достижении отрицательным напряжением рассог.асованпя допустимой величины сигнал на Выходе блока моделирования 925 снова становггся разным выходному и т. д.Таким обрзоэ 1, модель переходит на автоколебательный реким работы, стабилизируя взоне включения повторителя напряжения 5напряжение па уровне значения эталонного6 Э максимальным отклонением от пего па;1 опустимую Величину.Процесс решения апачи на модели делится па два участка,:ервый из которых соотВетствует переходному режиму работы объекбз та, 2 Второй - устапавпвшемуся.481045 оставитель О. Сахаро торретор О ед Т. Ми Редак ина анки Подпс Тираж 679Совета Министров СССоткрытийнаб., д. 4/5 Изд. Ув 1713осударственного комитет по делам изобретенМосква, Ж-З 5, Раушска аказ 2506/19ЦНИИ Типография, пр. Сапунова, 2 Предмет изобретения Устройство для моделирования замкнутых распределенных систем управления, содержащее источник эталонного напряжения и сеточную модель, входы которой подключены к выходам блока задания граничных условий, блока задания начальных условий и управляемого стабилизатора тока, а выходы соединены со входами измерительного блока и повторителя напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решасмых задач, оно содержит блок моделирования регулятора напряжения, блок моделирования измерителя температуры и блок сравнения, 5 первый вход которого подключен к выходуисточника эталонного напряжения, второй вход через блок моделирования измерителя температуры подключен к выходу повторителя напряжения, а выход через блок модели рования регулятора напряжения соединен совходом управляемого стабилизатора тока.