Устройство для моделирования качки

(71) Опытное констлогическое бюро сводством ИнститутаАН УССР кторско-технотным произеталлофизики АНИЯ КА вычислидоваМ М ;ив ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ У СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССУ 913411, кл, С 06 6 7/48, .1980,Авторское свидетельство СССР119 1116440, кл. С 06 С 7/48, 1981 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОД 7) Изобретение относитсяельной технике и может бытользовано, например, для и ния поведения различных транспортных средств или оборудования придвижении по волнистой поверхности,Цель изобретения - повышение точностимоделирования. Указанная цель достигается введением в устройство второго синусного функционального, косинусных и арксинусных функциональныхпреобразователей и узла вычислениягеометрических характеристик волны.Устройство позволяет воспроизводитьординаты волны итангенса угла склона волны, а также определять текущиезначения узлов, характеризующиебортовую и килевую качку. При этомвоспроизведение всех параметров качки осуществляется таким образом,чтоих изменение взаимосвязано во времени и привязано к одной и той жеточке волнистой поверхности. 2 ил, 1 13341Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь-эовано, например, для исследованияповедения различных транспортных5средств или его оборудования при движении по волнистой поверхности.Цель изобретения - повьшениеточности моделирования,На Фиг,1 изображена структурнофункциональная схема предлагаемогоустройства, на Фиг.2 - схема блокавычисления геометрических характеристик волны.На Фиг1 и 2 приняты следующиеобозначения,а и- амплитуда и длинаволны,х и у - абцисса и ордйната волны;В- угол склона волны;у - угол курса бега волн%Э20- угол курса транспортногосредства;у и ц- углы дифферента и кренатранспортного средства.Устройство содержит источник 1регулируемого напряжения, сумматор 2,первый синусный функциональный преоброватель 3, первый косинусный функциональный преобразователь 4, второйсинусный Функциональный преобразователь 5, первый 6 и второй 7 блокиумножения, второй косинусный функциональный преобразователь 8, узел 9 вычисления геометрических характеристикволны, первый арксинусный функцио,нальный преобразователь 10, блок 11деления, второй арксинусный функциональный преобразователь 12.Узел 9 вычисления геометрическиххарактеристик волны содержит первый 40интегратор 13, квадратор 14, первый 15 и второй 16 блоки умножения,инвертор 17, масштабный блок 18,интегросумматор 19, блок 20 деленияи второй интегратор 21, 45Функциональные преобразователи3, 4,8 и 5 служат для получения функций зз.п(у - у ), сов(у -у,), соз рч(хи з 1 п 0 = --- - 11 ф У 11 50 Источник регулируемого напряжения предназначен для задания вепичины, пропорциональнойСум атор 2 предназначен для полу чения разности ч- у .На преобразователях 10 и 12 выполняются нелинейные операции вычисления обратных тригонометрических функ 68 2ций для угла у крена и угла у дифферента.Устройство работает следующим образом.Предварительно устанавливают коэффициенты и начальные условия на масштабном блоке 18, первом интеграторе 13 и интегросумматоре 19. Устанавливаемые величины должны быть пропорциональны; на масштабном блоке 184 т 2выражению г , на первом интеграторе 13 - начальной скорости измене.ния абсциссы волны х , на интегроигл сумматоре 19 - выражениюо оу Если сигнал х на входе устройства равен нулю, то равным будет и сигнал, подаваемый с выхода блока 16 на первый вход интегросумматора 19, а сигналы х" и хг на выходах интегратора 13 и квадратора 14 будут посто-, янными. Под воздействием начального напряжения на интегросумматоре 19 сигнал на выходе интегратора 21 по абсолютной величине возрастает,Проходя по цепи: блок 15 умножения, инвертор 17 и масштабный блок 18, этот сигнал поступает на второй вход интегросумматора 19, уменьшая первоначально установленное на нем напряжение. В рассматриваемом частном случае (при х = о) замкнутый контур, образованный интегросумматором 19, интегратором 21, блоком 15 умножения, инвертором 17 и масштабным блоком 18, Функционирует таким о образом, что на выходах интегратора 21 и блока 20 деления формируются геометрические характеристики волны у и у(х, где у является ординатой волны и характеризует вертикальную качку, а у/х численно равна тангенсу угла склона волны, т.е. у/х -9 . При этом ордината волны и тангенс угла склона волны представляется следующими функциями абциссы х.2 Т 1у=а зп - х,27 2 ГСВ= - а созхъ, Л Д йгде абцисса х изменяется равномерно.Первая их этих Функций удовлетворяет дифференциальному уравнению4 Ггу + хгу = 0ги описывает волнистую поверхность, фронт которой ориентирован перпен 1334168=у их=О 27у=ав 3 п х,дикулярно оси абцисс х и задается в пространстве угломЕсли при перемещении транспортного средства его продольная ось направлена по оси абцисс х, то сигналы, поступающие со второго входа устройства и от источника 1 регулируемого напряжения, будут равны по величине ( = у ), а сигналы на выходе сумматора 2, функционального преобразователя 3, блока 6 умножения и функционального преобразователя 10 будут равны нулю. Так как при этом сигналы на выходе функционального преобразователя 4 и функционального преобразователя 8 равны единице, то сигнал, пропорциональный синусу угла склона волны и сформированный функциональным преобразователем 5, без искажения по амплитуде проходит через блок 7 умножения и блок 11 деления и на входе функционального преобразователя 12 имеем: з 1 п о= зхп 6Следовательно, приимеем: о =В,- От.е. имеет место только вертикальнаяи килевая качка с постоянной частотой колебаний,Более общий случай будет иметьместо при движении транспортногосредства под углом к волне (Уж)с переменной скоростью (х Ф О). Теперь выходной сигнал сумматора 2,функционального преобразователя 3,блока 6 умножения, преобразователя 10 и блока 16 умножения не будетравен нулю, а выходные сигналы функциональных преобразователей 4 и 8 небудут равны единице. В результате.частота колебаний станет переменнойвеличиной, а угловые параметры качкибудут определяться из соотношений з п 1 О сов ( ч - и а)вхп Осоз Ч вь.п= здп 6 здп ( у - , ) а ордината волны - из дифференциального уравнения47у -х +- - ху=Ох 11 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Вычисленные величины параметров.у, у и с 9 поступают соответственнона выходы устройства. Формула изобретения Устройство для моделирования кач" ки, содержащее блок деления, источник регулируемого напряжения, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход первого синусного функционального преобразователя соединен с первым входом первого блока умножения, второй блок умножения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в . него введены второй синусный функциональный преобразователь, первый и второй косинусные функциональные преобразователи, первый и второй арксинусные функциональные преобразователи и узел вычисления геометрических характеристик волны, включающий два блока умножения, два интегратора, инвертор, масштабный блок, интегросумматор, квадратор и блок деления, причем в узле вычисления геометрических характеристик волны выход первого интегратора непосредственно соединен с первым входом блока деления и через квадратор - с первым входом первого блока умножения, выход которого соединен с входом инвертора, выход которого через масштабный блок подключен к первому информационному входу интегросумматора, выход которого соединен с входом второго интегратора и с вторым входом блока деления, выход которого подключен к первому входу второго блока умножения, выход которого соединен с вторым информационным входом интегросумматора, выход второго интегратора подключен к второму входу первого блока умножения и является выходом вертикальной качки устройства, выход блока деления является тангенсом угла качки устройства, выход блока деления является тангенсом угла склона волны устройства, входы первого интегратора и второго блока умножения являются входом задания ускорения изменения абсциссы волныустройства, выход блока деления узлавычисления геометрических характеристик волны подключен к входу второго синусного функционального преоб 1334168разователя, выход которого соединен ,с вторым входом первого блока умножения и с первым входом второго блока умножения выход которого подклюВ5 чен к первому входу блока деления, выход которого соединен с входом второго арксинусного функционального преобразователя, выход которогоявляется выходом угла дифферента уст ройства, выход первого блока умножения подключен к входу первого арксинусного функционального преобразователя, выход которого является выходом угла крена устройства и соединенс входом второго косинусного функци"онального преобразователя, выход ко-,торого подключен к второму входу блока деления, выход сумматора соединенс входом первого синусного функционального преобразователя и с входомпервого косинусного функциональногопреобразователявыход которого соединен с вторым входом второго блокаумножения, второй вход сумматора соединен с входом .задания угла курсаустройства.Корректор. А.Тяско Редактор А.Ревин Заказ 3965/47 Тираж 672 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва,Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4