Устройство для решения задач теплопередачи

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) (11) 216 1)5 с 06 г 1/ 4Ц;1, (АН ДЕТЕЛЬСТВ Н АВТОРСН чик, д ния, б ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) (57) УСТРОЦСТВО ДЛЯ РЕИЕНИЯ ЗА" ДАЧ ТЕПЛОПЕ РЕ.1 АЧ И, соде ржащее блок моделирования Регулятора температуры, блок задания граничных условий, блок задания начальных условий, блок регистрации, блок синхронизации, блок моделирования измерителя температуры, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход которого подключен к первому установоч" ному входу триггера, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыщения тоцности, в него введены блок моделирования основного нагревателя и блок моделирования форсажного нагревателя, каждый из которых содердит два мультивибратора, генератор прямоугольных импульсов, элемент И, двоичный счетчик, два элемента НЕ, два элемента И-НЕ и реверсивный счетва регистра эталонного значелок вычитания и блок формирования результата реиения, состоящий из блока памяти, генератора тактовых импульсов, преобразователя частоты в код, блока оперативной памяти и выходных регистров и и компараторов, причем в каждом из блоков моделирования основного и Форсажного нагревателеи выход генератора прямоугольных импульсов соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к счетному входу двоичногосчетчика, выход которого через первыймультивибратор соединен со своимвходом записи и с первыми входамипервого и второго элементов И, выходыкоторых подключены соответственнок суммирующему и вычитающему входамреверсивного счетчика, вход записикоторого соединен с выходом второгомультивибратора, вход которого через гервый элемент НЕ соединен с установочным входом реверсивного счетчика, вход второго элемента НЕ подключен к второму входу второго элемента И-НЕ, выход второго элементаНЕ соединен с вторым входом первогоэлемента И-НЕ, выход первого регистра эталонного значения подключен кпервому входу блока вычитания, выход которого соединен с входом блокамоделирования регулятора температуры, выход которого соединен с входомвторого элемента НЕ блока моделирования основного нагревателя, выходреверсивного счетчика которого подключен к первому информационномувходу блока паь ., второй информационный вход к.- ого соединен с выходом реверсирсчетчика блокамоделирования : ажного нагревателя, вход второг лемента НЕ которого подключен к выходу триггера, второй установочный вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации и с входами первого элементаНЕ блоков моделирования основного ифорсажного нагревателей, вторые входы элементов И которых подключены к1552164 4 второму выходу блока синхронизации, третий выход которого соединен с ходом запуска блока моделирования змерителя температуры, выход которого подключен к второму входу блока выцитания, выход второго регистра эталонного значения соединен с вторым входом блока сравнения, четвертый выход блока синхронизации соединен с входами запуска блока задания раничных условий, блока задания ацальных условий, блока регистрациивходом записи блока памяти, третийчетвертый информационные входы оторого соединены соответственно с ыходами блока задания граничных условий и блока задания начальных усовий, группа выходов и выходных егистров соединена с информационны 20 и входами блока моделирования измеителя температуры и блока регистраИзобретение относится к цифровойвычислительной технике и может бытьиспользовано при построении вычислитепьных устройств для автоматического решения задач оперативного управления объектами с распределеннымипараметрами,Цель изобретения - повышение точности моделирования.На Фиг. 1 представлена блок-схемаустройства, на фиг. 2 - блок-схемамоделирования регулятора температуры; на Фиг. 3 - блок-схема блока моделирования измерителя температуры;на Фиг. 4 - временные диаграммы,поясняющие работу; на Фиг. 5 - блоксхемы блоков моделирования форсажного нагревателя и основного нагревателя; на Фиг. 6 - блок-схема блока45Формирования результата решения,Устройство содержит блок 1 Формирования результата решения, блок 2задания граничных условий, блок 3задания начальных условий, блок 4регистрации, блок 5 синхронизации,блок 6 моделирования измерителя температуры, регистры 7 и 8 эталонныхзначений, блок 9 вычитания, блок 10сравнения, блок 11 моделированиярегулятора температуры, триггер 12,блок 13 моделирования Форсажного нагревателя, блок 14 моделирования основного нагревателя. ции и пятым информационным входом блока памяти, и групп выходов которого подключены соответственно к первым группам входов и компараторов, вторые группы входов которых соединены с группой выходов преобразователя цастоты в код и с группой входов блока оперативной памяти, группа выходов которого подключена к группе информационных входов п выходных регистров, входы записи которых соединены с соответствующими выходами и компараторов, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом элемента И блока формирования результата решения, выход которого подключен к входу преобразователя частоты в код, вход записи блока памяти соединен с вторым входом элемента И блока Формирования результата решения. Блок 1 Формирования результата решения содержит элемент И 15, блок16 памяти, преобразователь 17 частотыв код, блок 18 оперативной памяти,генератор 19 тактовых импульсов ип компараторов 20 и выходных регистров 21,Блок 6 содержит генератор 22 тактовых импульсов, элемент И 23, регистр 24, счетчик 25, блок 26 оперативной памяти, компаратор 27, регистр 28. Блок 11 содержит компараторы 29 и 30, элемент И.ПИ 31. Каждыйиз блоков 13 и 14 содержит генератор 32 тактовых импульсов, элементИ 33, счетчик 34, мультивибраторы:35 и 36, элементы НЕ 37 и 38, элементы И-НЕ 39 и 40 и реверсивныйсцетцик 41.Устройство работает следующимобразом,Принцип работы устройства рассмотрим на примере оптимального управления нагревом тела или системыэлектрического термостатирования длямалогабаритных объектов, Объект управления - температурное поле камерытермостата, в зависимости от температуры окружаюцей среды 9 и внутреннихтепловыделений воздействует тепловойпоток (У , И), изменяющий температуру камеры термостата. На величину этого теплового потока, кроме температу 5 1552 ры 9 влияют интенсивность тепло- обмена с окружающей средой о 6 и режим работы объекта термостатирования(внутреннее тепловыделение). Изменение 5 температуры камеры термостата 9 приводит к изменению входного параметра чувствительного элемента - датчика, который выдает на выходе напряжение Бо пропорциональное температуре О1 ОНа выходе элементов задания режима основного и Форсажного нагревателей устанавливаются напряжения Бвдю и Б во которые соответственно пропорциональны температуре статирования 15 Я т и температуре отключения форсажеых нагревателей. Схемы сравнения основного и фосажного каналов вырабатывают соответственно напряжения Б1 оо 11 ад.о и 11 ,у = 11 ос 11 ВаД,Р 20 Сигнал рассогласования Бпоступает на вход порогового устройства, выходным сигналом которого Увключаются Форсажные нагреватели, Включаются они, как правило, в момент 2 Б включения термостата, а отключаются выходным сигналом порогового устройства. Повторное включение Форсажного режима может быть произведено после подачи сигнала на установочный вход ЗО "вСигнал 11,в поступает на вход ре" гулирующего элемента, изменяющего своим сигналом О о, величину теплового потока И основного нагревате 35 ля.Блок 5 вырабатывает импульс време" ни решения 2 производит подключе" ние блоков 2 и 3, которые задают в блок 1 начальные и граничные условия, 4 О известные по условию задачи, Кроме того, импульс с, своим передним фронтом переводит триггер 12 в единичное состояние, выходной сигнал которого подключает блок 13 в узловые точки, соответствующие месту расположения обмоток Форсажного нагревателя. Подогрев объекта идет за счет основных и Форсажных обмоток нагревателей, При равенстве значения коэффициента на объекте в точке подключения датчика температуры значению коэффициента установки, заданного с регистра 8 эталонного значения, сигнал на выходе 164 6блока 10 сравнения падает до нуля. При этом триггер 12 сбрасывается в нуль и происходит отключение блока 13 ,дт блока 1. Повторное включение блока 13, моделирующего Форсажные нагреватели, происходит при повторении рещения, т.е. только с приходом импульсСд С.Блок 14 продолжает оставаться подключенным к блоку 1, имитируя нагрев объекта до температуры статирования, При достижении значения коэффициента на объекте в точке подключения датчика, соответствующего температуре статирования, которое задается значением коэфФициента установки с регистра 7 эталонного значения, сигнал на выходе блока 9 вычитания уменьшается, срабатывает блок 11 таким образом, что происходит отключение блока 14 от входа блока 1. Значения в узловых точках начинают уменьшаться, что соответст" вует охлаждению объекта за счет влияния внешней среды. При достижении значения на выходе блока 9 вычитания определенной величины блок 11 срабаты. вает и происходит подключение блока 14 к блоку 1 и т,д, Таким образом, до окончания импульсазамкнутая система находится в автоколебательном режиме работы, стабилизируя в зоне включения датчика температуры значения на уровне эталонного, поступающего с регистра 7 эталонного значения с максимальным отклонением от него на допустимую величину, Блок 4 производит измерение в заданной точке и в заданный момент времени. При поступлении с блока 5 импульсалвремени подготовки с. происходит принудительное отключение блока 14 от блока 1С приходом импульса 2 процесс повторяется.Благодаря введению новых блоков и связей между ними повышается точность устройства. Благодаря цифровой обработке управляющих и информационных сигналов можно добиться значительного увеличения точности моделирования оптимального управления, не сопровождающегося значительным увеличением аппаратурных затрат.Заказ Тираж 5 Подпис КНТ СССР Производственно-издательский комбинат Патент, г.ужгород,гарина ВНИИПИ Государственного комитет113035, Москва,по изобретениям и открытиям при