Имитатор движущихся объектов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) 111) 13659 151) 4 (з 09 В 9 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ий ин юкин, ыбин т Ъ(57) Изобретение относит устройствам и может найт подготовке операторов дин тов, например портальных к я ко чающим ние при х объек нтейнер примен мически анов, ко СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(54) ИМИТАТОР ДВИЖУЩИХСЯ ОТОВ ных перегружателеи, погрузчиков и других перегрузочных машин. Целью изобретения является расширение дидактических возмож ностей путем придания имитатору универсальных свойств, позволяющих имитировать реальную обстановку применительно к различным по технологическим процессам объектам. Имитатор содержит первый 1, вто рой 2, третий 3 блоки командоаппаратон, первый 4, второй 5, третий 6, четвертый 7 и пятый 8 блоки моделирования динамики движения, блок 9 индикации, первый, второй, третий и четвертый сумматоры, генератор 24, первый 23 и второй 25 счетчики, шесть блоков сравнения 26 31, шесть одновибраторов 32 - 37, три элемента1413659 Х= - " (1,; Х),И 38 - 40. Цель изобретения достигается введением в имитатор сумматоров, регист. ров, схем сравнения, одновибраторов и теле. визионного приемника, позволяющих решать в реальном масштабе времени систему уравнений, описывающих динамику движения частей объекта, и также отобразить взаим 1Изобретение относится к обучающим устройствам и может быть использовано при подготовке сепараторов объектов, рабо чие органы которых совершают ортогональные перемещения, например машинистов мостовых, козловых кранов, контейнерных перегружателей и т. п.Целью изобретения является расширение дидактических возможностей имитатора.На фиг. 1 представлена функциональная схема имитатора; на фиг. 2 - изображение, получаемое на экране телевизионного приемника.Имитатор движущихся объектов содержит пульт управления (не показан), содержащий первый 1, второй 2 и третий 3 блоки командоаппаратов, первый 4, второй 5, третий 6, четвертый 7 и пятый 8 блоки моделирования динамики движения, блок 9 индикации, входы строчных 1 О и кадровых 11 синхронизируюших импульсов, причем каждый блок командоаппаратов 1 - 3 включает в себя переключатель 12 задания положения, шифратор 13, каждый блок моделирования включает постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 14, сумматор 15, первый регистр 16, второй сумматор 17, второй регистр 18, третий 19 и четвертый 20 сумматоры, пятый 21 и шестой 22 сумматоры, первый счетчик 23, высокочастотный генератор 24, второй счетчик 25, первую 26, вторую 27, третью 28, четвертую 29, пятую 30 и шестую 31 схемы сравнения кодов, первый 32, второй 33, третий 34, четвертый 35, пятый 36 и шестой 37 одновибраторы, первую схему И 38, вторую схему И 39, третью схему И 40. Описание работы имитатора приведено к случаю имитации крана, При имитации какого-либо другого объекта изменяется лишь приведенная ниже система дифференциальных уравнений.Переключатель 12 задания положения блоков командоаппаратов 1 - 3 имеет столько же положений и выходных шин, что и реальный командоаппарат, Шифратор 13 преобразует непозиционный код с выхода ное положение рабочих органов на плоскости экрана. Применение предлагаемого устройства позволяет отказаться от специальных тренажеров для подготовки операторов различных объектов, а использовать для тренажера одно устройство, меняя лишь программы вычислений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. переключателя 12 в позиционный двоичный код, Блок моделирования динамики движения (БМДД) 4 моделирует движение тележки вдоль моста крана, БМДД 5 - колебательное движение груза относительно тележки в направлении моста (оси ОХ), ВМДД 6 - движение моста крана (вдоль оси ОУ), ВМДД 7 - колеба 10 тельное движение груза относительно тележки в направлении, перпендикулярном мосту (вдоль оси ОУ), ВМДД - подъем и опускание груза вдоль оси О. Каждый из БМДД предназначен для чис"5 ленного интегрирования дифференциального уравнения вида где Х - одна из фазовых координат;Х; - номер позиции 1-го командоаппарата;Р - сила, действующая на груз (тележку) вдоль данной оси в зависимости от скорости движения 25 вдоль этой оси;гп - приведенная масса груза (тележки, моста) либо вида З 0 где Хт - координата тележки;Х - координата груза.Фазовыми координатами являются:Х. - координата тележки, перемещаюшейся вдоль моста (оси ОХ);У - координата моста вдоль оси ОУ;Х - отклонение груза от тележки внаправлении ОХ;У, - то же, в направлении ОУ;Хг - высота груза от поверхностиземли. 40Текущие значения этих координат хранятся во вторых регистрах 18 БМДД 4 - 8.Производные от этих координат хранятся в первых 16 регистрах БМДД.143В ПЗУ БМДД 4, 6, 8 хранятся численные значения силы, действующей на груз (тележку, мост) со стороны привода крана при каждом положении командоаппаратов (определяемого кодом на выходе шифраторов 13 блоков командоаппаратов 1 - 3), деленной на массу груза (тележки, моста), и значение периода колебаний генератора кадровых 11 синхроимпульсов,В ПЗУ БМДД 5 и 7 (одинаковых) хранится зависимость силы, действующей на груз при его отклонении от точки подвеса, деленной на массу груза, и значение периода колебаний генератора кадровых 11 синхроимпульсов.Третий сумматор 19 вычисляет величину Хг=Хг+Хго, четвертый сумматор 20 величину У.+У- координаты груза относительно неподвижного пространства.Движение груза и тележки отображается на экране телевизионного приемника 9 перемецением отображающих их прямоугольников относительно нанесенной на экран телевизора 9 разметки.Подъем и опускание груза отображается на плоскость экрана перемецением прямоугольника - Тени относительно изображения груза. При имитации подъема прямоугольник - Тень (поз. 1 фиг. 2) удаляется, а при опускании - приближается к изображению груза (поз. 2 фиг. 2), качающемуся относительно изображения тележки (поз. 3 фиг. 2). Во избежании путаницы элементы изображения имеют разный цвет. Например: тележка - синяя, груз - красный, Тень - зеленая.Координаты изображения Тени Х. = =Хг+Хг и Угн=Уг+Лг вычисляются пятым 21 и шестым 22 сумматорами.Имитатор работает следующим образом.Первый счетчик 23 пересчитывает импульсы высокочастотного генератора 24, а второй счетчик 25 - импульсы строчных синхроимпульсов, поступаюших с входа 10.Поскольку первый счетчик 23 синхронизирован через установочный вход строчным, а второй счетчик 25 - кадровыми синхроимпульсами, кодовые комбинации на их выходах можно рассматривать как координаты электронного луча на экране телевизионного приемника 9.По заднему фронту кадрового синхроимпульса, поступающего на синхронизируюшие входы первого 16 и второго 18 регистров БМДД 4 - 8, в них производятся следуюшие вычисления. Код с выхода ПЗУ 14, численно равный приращению первой производной за период кадровь 1 х синхроимпульсов, складывается первым сумматором 15 со значением самой производной и заносится в первый регистр 16. Аналогично во втором регистре устанавливается новое значение фазовой координаты, 13659Очевидно, что этот процесс аналогиченприменению явного метода Эйлера первогопорядка; формула изобретения 30 10 15 20 25 35 40 45 50 55 Х, =Х, +ХЛ 1,где Л 1 - шаг интегрирования.На первых входах схем сравнения 26 - 31 появляются коды, соответствующие координатам ХтУн,Хг, Х., У-. Эти координаты сравниваются с координатами электронного луча (кодами на выходах первого 23 и второго 25 счетчиков) и при их совпадении соответствующие схемы сравнения включают одновибраторы 32 - 37, время им-. пульса на выходах которых определяют гео. метрические размеры прямоугольников, отображаюших элементы крана.При одновременном совпадении координат Х. и К Хг и Уг, Хтг и Угн (одновре. менном появлении импульса на выходе одновибраторов 32 и 35, 33 и 36, 34 и 37) соответствующие схемы И (38, 39 или 40) подадут сигнал на модулятор блока 9 индикации, включив тем самым электронный луч (красный, синий или зеленый).Применение предлагаемого устройства позволяет отказаться от приобретения специальных тренажеров для подготовки операторов различных объектов, а использовать для тренажа одно устройство, меняя лишь программы вычислений. 1. Имитатор движущихся объектов, содержащий пульт управления, первый, второй, третий, четвертый и пятый блоки моделирования динамики движения, блок индикации, высокочастотный генератор, первый, второй, третий и четвертый сумматоры, выход первого блока моделирования динамики движения соединен с первым входом первого сумматора и с информационным входом второго блока моделирования динамики движения, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, первый выход которого соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с первым входом третьего сумматора и выходом третьего блока моделирования динамики движения, информационный вход которого соединен с первым выходом пульта управления, второй выход которого соединен с информационным входом первого блока моделирования динамики движения, а третий выход соединен с информационным входом четвертого блока моделирования динамики движения, выход которого соединен с первым входом четвертого сумматора и с информационным входом пятого блока моделирования динамики движения, выход которого соединен с вторым входом четвертого сумматора, первый выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора, отличающийся тем, что, с целью расширения дидакти1413659 Составитель Т. ЛевинРедактор М. Бандура Техред И. Верес Корректор В. БутягаЗаказ 3789/53 Тираж 459 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ческих возможностей имитатора, в него введены первый и второй счетчики, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой блоки сравнения, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой одновибраторы, первый, второй и третий элементы И, выход первого элемента соединен с первым информационным входом , блока индикации, первый синхронизирующий вход которого соединен с К-входом первого счетчика, С-входом второго счетчика и является входом кадровых синхроимпульсов, второй синхронизирующий вход соединен с К-входом второго счетчика, управляющими входами первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого блоков моделирования динамики движения и является входом строчных синхроимпуль-ов, второй информационный вход соеди 1 кн с выходом второго элемента И, а третий информационный вход соединен с выходом г 1 уетьего элемента И, первый вход первого эле мента И соединен с выходом первого одновибратора, вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, первый вход которого соединен с вторым выходом первого сумматора, а второй вход соединен с выходом первого счетчика, с ;и рным входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход соединен с входом второго одновибратора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, первый вход третьего элемента И соединен с выходом третьего одновибратора, вход которого соединен с выходом третьего блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, а второй вход соединен с выходом первого счетчика, первый вход четвертого блока сравнения соединен с выходом третьего сумматора, второй вход соединен с выходом втс,рого счетчика, а выход соединен с входом четвертого одновибратора, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, второй вход второго элемента И соединен с выходом пятого одновибратора, вход которого соединен с выходом пятого блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом первого блока моделирования, а второй вход соединен с выходом второго счетчика, первый вход шестого блока сравнения соединен с выходом четвертого блока моделирования динамики движения, второй вход соединен с выходом второго счетчика, а выход соединен с входом шестого одновибратора, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выход высокочастотного генератора соединен с С-входом первого счетчика.2, Имитатор по п. 1, отличающийся 20 тем, что каждый из пяти блоков моделирования динамики движения содержит блок памяти, первый и второй сумматоры, первый и второй регистры, информационный вход блока памяти является информационным входом блока моделирования динамики движения, а выход соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с информационным входом первого регистра, выход которого соединен с входом считывания блока памяти, вторым входом первого сумматора и первым входом второго сумматора, выход которого соединен с информационным входом второго регистра, вход записи которого соединен с входом записи первого регистра и является управляющим входом блока моделирования динамики движения, а выход является выходом блока моделирования динамики движения.