Устройство для моделирования линий с распределенными параметрами

Союз Советских Социалистических Ресдубли кК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельства1251818,1 Кл. 42 гпт, 7,50 а 51 влсно 24,Ъ 1.196 В.1 Ъ присоединениемрцорцтст Комитет по делам изооретеиий и открытий при Совете Мииистров СССР.Х.197 та опуоликования описания Авторцзобретени, И. Кочеро Заявител СТ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЛИНИЙЕННЪМИ ПАРАМЕТРАМИ ЙСТВО РАСПР фт(Р) ="е1+ "фл( 1+;ф,; (Р)0 Предлагаемое устроиство для моделирования линий с распределенными параметрами предназначается для использования в моделях динамических систем, состоящих цз частей, соединяемых длинными линиями, моделирования сложных и разветвленных лцццй, набора различных комбинаций нагрузки на конце линий и решения других задач, приводящих к рекурецтцому использованию передаточных функций длинных лин 511.Известные устройства для моделирования линий с распределенными параметрами, в которых используются элементы и узлы аналоговой вычислительной техники, содержат большое количество решатощих блоков и являются довольно сложными по своей структуПредлагаемое устроиство отличается от известных тем, что в цем входная клемма устройства подключена к двум параллельным цепям - цепи запаздывания и цепи нагрузки, причем цепь запаздывания выполнена в виде последовательно включенных сумматора, блока запаздывания ц блока учета потерь, а цепь нагрузки - в виде последовательно включенных сумматора, блока моделирования нагрузки и сумматора обратной связи нагрузки; выход последнего и выход блока учета потерь подключены к входным сумматорам обеих цепей, а выходной сумматор устройства связан своцми входамц с выходом блока учета потерь и с входной клеммой устройства.Кроме того, для учета нелинейной зависимости распределения потерь энерпш от вели чины скорости потока один цз входов блокаучета потерь может быть подключен к блоку нелцнейностей.Указанные отличия позволили упроститьструктурное построение устройства ц обеспе чить рекурентцое использование передаточной функции дл 1 шцой лцнцц для моделирования сложных и разветвленных лшпш.В основу построения предлагаемого устройства блок-схемы положены следующие пере даточные функции длинной линии;275541 Рфз(р) = линии (2 т). Волновое (со) учитывается коэфсумматора 7 обратной и выходного суммапрострапенця волны в сопротивление линии фициентами усиления связи нагрузки К-, =- сг1 тора 4 Кс= - . 2 е 10 6065 11+арф(р) 1 - е " е "-- 1Г 2 фа (р)1+;ф, (Р) гдев приведенн волновое сопротивлениелинии;2 т - фаза распространения волны в линии;Р в давлен (напряжение) в линии;ср - расход (ток) в линии;Ф(р) - передаточная функция нагрузки цаконце линии;е " - коэффициент распределенных потерьэнергии в линии;р в операт Лапласа. Воспроизведение указанных передаточных функций выполняется при помощи блок-схем для первого каскада моделируемой сложной системы с постоянным входным сигналом ро=сопз 1 (см. фиг, 1) и для второго и последующих каскадов (см. фиг. 2).Схемы имеют структуру четырехполюсника с полюсами, соответствующими координатам начала и конца линииР.; о, :о, Р с; л сВ состав схемы первого каскада входят следующие элементы: 1 - входной сумматор цепи запаздывания; 2 - блок запаздывания (БЗ);3 - блок учета потерь (БУП); 4 - выходной сумматор; 5 - входной сумматор цепи нагрузки; б в моде нагрузки линии с передаточной функцией Ф., (р); 7 в суммат обратной связи нагрузки.При учете нелинейной зависимости распределенных потерь энергии в линии от скорости потока (силы тока) схема дополняется нелинейным преобразователем функции 8,В состав схемы второго каскада кроме перечисленных элементов входят (см. фиг. 2): 9 - сумматор; 10 - блок запаздывания (Е.Элементы схемы как первого, так и второго каскада объединяются в две параллельные цепи; цепь запаздывания (элементы 1, 2 и Л) н цепь нагрузки (элементы 5, б, 7).Принципиальной особенностью схем является построение перекрестных обратных связей между указанными цепями. При этом у схемы первого каскада выход цепи запаздывания подается на собственный вход и па вход цепи нагрузки, а выход цепи нагрузки подается ца собственный вход и - с удвоением сигнала - на вход цепи запаздывания,Входной сигнал, соответствующий давлению (цапряжецию) в начале линии, подается на оба входных сумматора 1 и 5 с удвоением сигнала и на выходной сумматор 4, Такое построение прямых и обратных связей позволяет осуществлять все операции сложения прямых и отраженных волн в линии при помощи единственного элемента запаздывания со временем задержки сигнала, равным фазе рас 20 25 30 35 40 45 50 55 Учет распределенных потерь энергии в линии осуществляется при помощи блока учета потерь 3. При этом координата цепи запаздывания умножается на понижающий коэффициент, который, например, для случая трубопровода может быть представлен в виде1(. е - 2 1 2 р При необходимости учета зависимости распределенных потерь от величины расхода (силы тока) в линии соответствующий сигнал вырабатывается в нелинейном преобразователе 8 и на полученную функцию умножается координата цепи запаздывания.Блок-схема второго каскада отличается от описанной только тем, что обратная связь цепи запаздывания подается на собственный вход и вход цепи нагрузки пе непосредственно, а через сумматор 9, где она суммируется с удвоенным входным сигналом Р, - о, и второй блок запаздывания 10. При этом на обоих элементах запаздывания устанавливается время задержки сигнала, равное полуфазе распространения волны в линии (т). Это изменение блоксхемы второго и последующего каскадов модели вызвано необходимостью учета оператора запаздывания е - Р в передаточных функциях Фе(р) и фз(р) для схем с переменным входным сигналом Р,;:о =ссаг, что не обязательно для первого каскада при постоянстве входного сигнала Р,-о=сопят. Это последнее условие, которое выполняется в большинстве практических задач, позволяет упростить блок-схему модели первого каскада сложного трубопровода или вообще простого трубопровода, сократив число элементов запаздывания до одного, как это показано на фиг. 1. В общем случае применяется блок-схема, фиг. 2,Построение моделей сложных и разветвленных линий выполняется рекурептным повторением описанных блок-схем, при котором входные полюсы модели последующей линии включаются вместо нагрузки или параллельно сохраняемой нагрузке модели предыдущей линии,Предмет изобретения 1. Устройство для моделирования линий с распределенными параметрами, предназначенное для работы совместно с моделями сложных динамических систем, содержащее сумматоры, блок запаздывания и блок учета потерь, выполненные на усилителях постоянного тока, а также блок нелинейностей и блок моделирования нагрузки, отличасощееся тем,с целью упрощения устройства и обеспея рекуретного использования передаточфункции длинной линии для моделировасложных и разветвленных линий, вход- клемма устройства подключена к двум аллельным цепям - цепи запаздывания и а нагрузки, причем цепь запаздывания вычена в виде последовательно включенных матора, блока запаздывания и блока учеютерь, а цепь нагрузки - в виде последо.льно включенных сумматора, блока модеования нагрузки и сумматора обратной связи нагрузки, выход последнего и выход блока учета потерь подключены к входным сумматорам обеих цепей, а выходной сумматор устройства связан свопмп входами с вы ходом блока учета потерь и с входной клеммой устройства. 2. Устройство по п. 1, отличаюа 1 ееся тем,что, с целью учета нелинейной зависимости 10 распределения потерь энергии от величины скорости потока, один из входов блока учета потерь подключен к блоку нелинейностей.275541 елепова трькова и Т, А. Абрамова ороз едактор ь ипография, пр. Сапунова,оставитель И. А,КоррекЗаказ 2797/17 Тираж 480Ц 1 ИИПИ Козитета но делам изобретений и открытий при СоМосква, Ж, Раушская наб., д. 4/о Подписное Министров СССР