Устройство для моделирования удара тела о неподвижную преграду

Изобрететтце отттоситеп,к диалоговой вытислцтельцой техицне и может быть цсцользопдцо, например, в трецзжсрзх при имцтдццц лвцжеции трдисиортиых средств и услппц пхел Ечттп и зоие дви я(Р 11 ип це/тодди )к.тьтх ц 1)РГрддПель изобретения - - попыИенце точюстц лОделировдцип удара.11 з фиг, 1 представлена блок-схема уст ройства; цд фцг. 2блок-схема блока 2;цз фигЗблэк.схема вт/четслтелп 3; идфцг. 4, блок. схема преобразователя 5.УстроСтво сйдер)кит блОк 1 сицхроии )зпии, блок 2 моделировацип дви)кениятела, в,Ис)/тел 3 послеуддриого состоя.иия тела, первый задатчин 4 теку/пей коордцц ать т(оитурз тела, преобразователь 5коордццзт коитурд тела, пто 1)ой зд 11 дтцк 6, .уи.(ЕЕ/ти сццусд, формцропдтель 3,15 фу/и(.цци иосицусд, умно)кнгели 3.16 ц 3.17 опе.рзнгизщый усилитель 3,18, умцо)кители 3,1932, суммтруо(ее/ усилцзель 3.22, цсо /цтек3,23 оио 1)цого нднряжецип, ултеО)кТсц/ 3,2и 3.25, суьтьт/труоееит усилцтель 31.26 3.27, мд 61 тдбцый усилитель 3,28, сумл(1 рутощий усилитель 3.29, умцо)китель 3.30, оцердццоццьй чс/121 тель 3.31, исто шик 3, 32поригго идпрцжсция, сумтирутоцти усилц.тель 3.33, делител 3.34 ц 3.35, умО)китель3,32. Опердиноцный усилцтсль 3.37, квдд.РзтОР ).ЗО,11)собра зоветель 5 содев)(/ Г и /цсрторь1).1 - Л,3, сумматоры ).4 - 5,6, с/иусиый пре.об 1;ззовзтель 5,7, коси;тусцни прсоЕ)разо/атель 5.8, сццусиый преобразователь 5.9,1(ОС 11/устуй пре обрдзоеатель 5,10, 1 еремионителц 5,11 - 5.14, ицпертор 5,15, церемцо.7(тттслц,",16- 5.15, суммзто 1. 7,20 11 2.21ицвер еор 5.22, Ест(75 ит//(5,23- - 5),25 цосе Отт/1 ОГО 11/Р 51 ЖЕ./1/П.Устро/тстето работает следуотеим образом.11 усть х, ут, 51Текущее коорд//идты иситрд тнжести и угол курсового 1)дзворотд, отсчитываемые отт/ог//тсльиь ие.по;евц)ктО/1 (земиой) системы коордицзт иотиезсящцеси и твердому течу; х у Ч,текуц/ИР з/(етт/п скеростеи излеиетц 151 уцо.м/Еиут/тх ; Чзмеген 1, хк, уТ- .- Ксл ударные значения скоростей изменения параметров; х, у - текущие коордццзты точки коЕтурз тела, , тт - гекутиие координать цецодвцжцой преграды, т т - текущие координаты точки контура тела, взлтые в связаицой с преградои системой координат.КООрдцттзты . т 11 в ОбепРМ случае вычисля10 ТСП Е 10 СЛРДУЮЩИМ фОРМУЛДМ;1= ( х- х сод Чег+ (у- у з 1 п Ч) + 10где К - - коэффцциецт восстацовлеция скорости;иугол между касзтельцоет к коиту.50 ру первого тела и горцзоцтальпойОСЬ 10;- угол межд) кдсаге,/Оиьо/турПРрвОГО тРлд и т)епт/ткдльЕо/ Осью.1)еботу устройства рассмотрим ца приме :)5ре удара первого тела о иеподв/жЕуюпреграду, поверхность которои абсолютногладкая. П)д цеиодвижной Преградой цод.1 д ум;гает(п второе тело, положеяце коБлок 2 моделировацял дви)т(ер/я телг.рещзет следующие диффереццидльцые урдв.цеиия:гп/хт= г,1; (3)ЕП 1 )7-- 171, (4)гт 1 егде Г Г, М - силы и момецт, приложекцые н перрому телу;гп - масса первого, тела;25 р - радиус инерции тела.Вычислитель " вычисляет послеудариоесостояице согласно следующчм формулам;торого в пространстве фнкснровяно, .е.координаты центро тяжести и угол хурвого раЗворота заданы н постоянны- сопэ 1, у 2= сопэ 1, Ч р= сгпэ 1, хрт:. ур:.:.=Ч, - О).За счет действия снл Гч, Р н момента М;,прнложенных к телу, последнее непрерывноменяет свое пространственное положение,Сигналы Гц, т 1, М поступают на входы сум.мнрующнх интеграторов 2.4, 2.5 н 2.6 соответственно. Прн этом блок 2 моделированиядвнження тела в соответствии с уравнения.мн (3), (4)(5) на выходах суммирующихинтеграторов 2.4, 2.5 н 2,6 формирует снгна.лы, пропорцнональные инверсным эначеНнямсоставляющих скорости центра тяжести тела - Ь, - у н угловой. скорости - Ф нна выходах ннтеграторов 2.7, 2.8 н 2,9 формнрует снгналы, пропорциональные коордннатам центра тяжести х, у н углу курсового разворота Ч. Группа сигналов - х- уь - ЧЧ поступает на входы вычнслнтеля 3, а группа сигналов х, у, Ч - навходы преобразователя 5,С момента включения устройства задатчики 4 н 6 формируют на свонх выходах сигналы, пропорциональные теку щнмкоординатам точек контура тела, а задатчнкн7 и 9 - сигналы, пропорциональные координатам точек преграды.Преобразователь 5 производит вычисление текущих координат точки контура первого тела в системе координат, связанной совторым телом, т.е. с преградой.АлгорИтм работы преобразователя 5 коор.. дннат непосредственно следует нз блоксхемы (фнг. 4), реалнзующей зависимостин (2), Процессы формирования н преоб.разовання координат осуществляются не.прерывно. Прн этом координаты точек контуров тел формируются последовательно внаправлении корма-левый борт - носправый борт - корма - левый бортнос н т.д.Задатчнкн 4.6 н 7.9 непрерывно формн.. руют соответственно текущне значения каор.дннат точек контуров первого н второготел х, у, , т 1.За первую половину цнкла ндентнфнцнруются точки контура левого борта в нап.равлення от кормы к носу, а затем (за вторую половину цикла) идентифицируютсяточки контура правого борта в направленияот носа к корме. Такое направление обе.гання контуров (по хс ау часовой стрелкн)сохраняется в дальне шем длп последую.щих цнклов. Коорднньты х, у точек контура первого тела подаются на входы преоб, разователя 5 и на входы блоков 12 н 13, акоординаты , и точек контура второго тела,т.е, преграды, подаются на первый входыкбмпараторов 8 н 10,Преобразователь 5 .по значениям х, у,характернзующнм текущее положение точкина контуре первого тела, а также по энац.нп ям х, у 1, х 2 ур12, хлряктсрнзую.щп 1 пространственно положение тел, вы.цнсляет текущие ноорлнняты 5, т 11 точкиконтура первого тела в снсттме кпорднпат, связанной со вторым телом, т.е. прегря." дой.Вычисленные эначення кординат , т 11 подаются на вторые. входы компаряторов 8н 10 соответственно, В идеальюм случае имомент удара координаты 1, и сформнро10 ванные задатчнкамн 7 н 9, н коорлнк,:ты , т 11,вычисленные преобразователем 5, совпадаютс координатами точки соприкасания тел,Срабатывание компараторов 8 н 10 при.водитк срабатыванию элемента Ии1 связанного с ней блока 1.На выходах блока 1 формируется однноцная серия последовательных импульсов.1, Р, О., :Импульсом 1. сстанавлнвается процессрещення днфферснцнальныхравненнй, опн.20 сывающнх движение первого тела. Прн этомсуммирующие интеграторы 2,4, 2.5 н 2.6,входящне в состав блока 2 н нмеющнена. своих выходах велицнны х, у 1, Ч, язрежима Интегрирование переводятся в ре.жнм Слеженне.Блоки 12 н 13 по сигналу 0 запомнна.от мгновенные значения текущих коор.дннат точек контурв тсл х у, я интегрпрую.щне усилители 3.1, 3.2 н 3.3, входящяе всостав вычнслнтеля послеударного состоя.1 О ния тела, нз режима Слежение переводятся в режим Зяпомннанне и запоминают знацення велнчнн х, у, Ч Имеющнхся на данный момент на выходак сум.мнрующих ннтеграторов,2 А. 2.5 и 2.6.Значения величин х, у запомненных блоЗ 5 камн 12 н 13, соответствуют точке сопрнкасания первого тела н прсгады, Вичнслнтель 3 послеударного состояния тел в соответствии с соотнощеннямн (6) - . (15) определяет послеударное состояние первого тела, характеризуемое величинами х., у 1., Чт40 Блок-схема, реализующая алгоритм вычисления согласно (6) - (15), приведена нафиг. 3,После вычисления величин х, ук Чт,в, атакже после установки последних в кацестве начальных условий суммнрующнх ннтеграторов 2.4; 2.5 н 2.6 блока 2 сигналом блокаблоки 12, 13 н ннтегрирующне усйлите.лн 3.1, 3.2 н 3.3 вычислителя 3 послеударного состояния тел возвращаются а ре.жим Слежение, а суммнрующнс интеграО торы 2.4, 2.5, 2.6 - в режим Интегрирование. С некоторым интервалом сигналом Облока 1 осуществляется Пуск суммирующих интеграторов 2 А, 2.5 н 2.6 блока 2,Моделирование движения первого телатеперь производится прн новых начальник55 условиях, равных вычисленным велнцннам хт у., Ф которые отличаются от нхдоударных значений. В этом н заключаетсясуть моделирования ударного эффекта. Дяль ЗЗЗЗЗЗ)ИЕЙИЗее движение первого тела оцредели- ЕГСЯ ДЕЙСТВУ)ОИМИ Ца НЕГг) СЦЛамн И МО. м,ситом.ПО срйвцецик) с звеетцьл 1 ц)е)1 лагиел 10 е техциеское )ец 1 ец 1)е позволяет цоиысцть тоность достовс)ности л 10)зелировац)и ула. ра.4Фоз),(ула )зобрвте)зцл Устр 011 ство дли модели 1)овация у 1 а)я те. ) а о пеподвн)кцую преграду, сг)дер)кацзееервый и Второй компараторы и блок(цхроннзае(ци, Оглича)оиеееся тем, Что, с телью попыненни точностн, в него Введены ,лемсцты И, 3 ервыЙ и вто)о 1 бок Замп.И, Лва Задатчниа ТЕКУЩЕЙ КООЭЛИНВТЕ КгОИТУ- а тела, два задатчика координат контура ЗЕ 1 ОДЗН 1 жцОЕЗ ПрЕГ)ЕЛЫ, Н 1)есбрааг)ВВТЕЛЬ Кс.рлццат контура тела, состоищцй нз пяти 11)ерторов, пяти сумматоров, восьми пере 1 ИО)ки) еле 3 л)ух гццусцых преобраэ 01)ате ей, двух косцнусцых нреобразсвеЗтеле 1 и рех цсточциког 1 постоянного напряасццц, )лок Золе.(Прованци дви)кения тела, состоящий цз трех лелцтелец, трех суммиру)о. ПНЕх ц 1 псграторов, трех интеграторов, трех Иве(1 тирзг 1 оцзих усилителей и, трех суммато. ров в)4 п 1 слцтель послеуларцОГО состояния,ВсостоиЕцй цз трех нцтсгрцруюпц)х усцлн- телеЙ, девит 31 сул 1 лИруЗощцх усЕЛИ елей, девяти умно)(цтелей, кваг(рато)а, трехВ 1)ераезцоццз)х усзлцтелс)зтрех делителе); двух дифферецпнатороез. Двух форл 1 иЗ)г 2:Зателе 1 (З)уцк 1(ци си)усад":гх фс)мирсватсле;"( функции косЕцуса, (1)о)л 11;1)01)гзтеля зкс.ПОЦС(ТЫ, МВСШТабиОГО УСЦ)ЗЦТИ 1 Я Н ДгУх источшЕков опорного напри)кснця, пр чем Ыход ЗЛЕ(ЕСТТа 1 ПОД(ЛЮЧЕИ К Вхсду ЗацуСКа блоЗ.В с(1 цхроннзациц, пер)ый выход которого соедццец с входами останова первого, вто, рого и третьего сумлнруЕО)енх нцтеграто. )ОВ; с Входами записц 1)е)ОГО и Втср 010 блоков памятн и с ВхОлами Остацове пе 13 ОГО, Второго и трет 1 эсгО 1 цтегрцОу 101 пих усцлитсле 31, 1)торой Выхбд Олока с 1)цх)оцц. зеЕзцн подключе) к ВхОЛам 13 ачалзц 01( уста" нони первого, Второго ц третьего суммирую- и;Ех ццтегратороеЗ, и Входал. счцтывацця первого и Езторого блоков памяти и к холам 1 ачалЕИ 1033 установки пе)ного, Втой)ОГО и третего цнтегр 1)уюп(ЕЕХ усцтелеЙ, т)етцй Выход блока с)Ихронцзаши ссел)пен с Вхо.дами запуска первого, вгорого и трегьего суммиру 01 дих ицтеГраторов, Вь 1 хОД Ззервого залпт(ка текуцее)1 коорд 1 ца 1"ьЗ коцту 1)э тола подключен к первым Входам первого н вто.рого церемцожптелей и к ццформаццсццсл 1 у ВХОД)г ПЕ)ВОГО бЛОКВ ГВМИТИ, ВЫХОД 1(г)то.41 Ого соедцнец с входом первого лц(1)фсен. ИЗатора и с первым входом первого суммн. рукцнего усилцтеля, Выход Второго залатчц. ка текуСи КОО)лнаты ксцтчра 1 е)а сОРди. нец с первымц ВхозИл(ц третьего и четвертого 1 е)е)Ио)ки )еле)1с ицфО 1)ма)Ииных )ходомтороо блка памяти, Выход которого цоднл ю н:н к В холу второго ли ффе ренн иато.ра и к церому входу пер 0 о умножителя, Ы ХОЛЫ ТО)г)ГО, ТРЕТЬЕГО И ЕЕТВ(.РТОГО СУМ.мирукнннх усцлпелей соелинеиы с первыми 3 зфг) рмаОнным Входами соответственно первого, второго и третьего суммирующих ицтеграторсг, Выходы которых подключены к ннф(2 рма(цониюл 1 входам соответственно первого, второго и третьего интегрирую. )О щнх усилителей, Выхолы первого, второгои третьего интеграторов соединены с пер.Вымц Входами соответсчзенно первого, второго и третьего сумматоров, выходы четвер.того и питого с)мматоров подключены к первых Входам соответственно первого и второго компараторов, выходы первого и вто.рого задатчиков координат коцтура иепод нц)кной преграды соединены с вторыми Входами соответственно первого и второго компараторов, выходы которых подключены )1 соответственно к первому и второму вхо.дам элемента И, Выход третьего интегра.тора соединен с первым одом пятого суммирующего усилителя, выход первого интег.рцрующего усилителя непосрелственцо соединен с первым иходом второго суммирующего усилителя ч через первый операционць 11 усилительодключец к первому входу торого умножнтеля, выход которого соединен с первым входом шестого суммирую.щего усилителя, выход которого непосредственно подключен к первому входу седь.мого суммиру)сщего усилителя н через мас.н)табццй усилитель соединен с вторым вхо.дом сельмого суммцру 10 Него усилителя, вы хол которого полкл 1 очен к первым входам ) )етьего и четвертого умцожЗГгелЕ, выход третьего умно)кителя соединен с входом вто.рого опера)110 нцого усилителя и с первьзм Входом Пятого умножнтеля, выход которого подкл 0(сз к второму входу второго суммирующего усилителя, выход второго интегри.рующсго усилителя соединец с первым вхо лом третьего суммируЕощего усилителя и спервым входом шестого умцожителя, выход которого подключен к второму входу шестого суммцрующего усиди) еля, Выхол второго операеецонцого усилителя соединен с первым входом седьмого умножителя, выход кото рого 110 лключен к Втор у Входу третьегосуммируЗОщего усилителя, выход третьего 1 цтегрнруЕощего усилителЗ) соединен с пер.Вым входом четвертого суммирующего усилителя н с первым входом Восьмого умцожи. .тели, выход которого полключен к третьемуГзхолу шестого суммирующего усилителя, вы.ход четвертого умножцтеля через третий операииоИный усилитель соедцнен с вторым Входом четвертого суммирующего усилителя, Выходы первого и второго ДЕЗффереи(еиато-по подключены соотСтетецио к первому игвторому ВХЬ)зам первого делителя, выход ко.торого цслклк)чеи кхолу ф 1)рз 1 рвателя зкс 11 сцепты, выход КОтс)ОГО еоедезце 1 е входа ми:тета ССйт по делам нзо- 35, Рауаскан няб.ое предприятие, г. Ужго КорректорПодписное бретеннй я д. 4/5 од, ул. Лр