Устройство для моделирования линий с распределенными параметрами

Устройство для моделирования линий с распределенными параметрами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

„-„укЗЧА

ПЛТЕ :1" " - -" ..

g б"и отт -"

С А

НИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства М

Заявлено 24.V1.1968 (№ 1251818, 18-24) с присоединением за>шки ¹

Г|рпоритет

Опубликовано 03Х11.1970. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 27.Х.1970

Кл. 42mI, 7, 50

Комитет по делам изооретеиий и OTKpblTNk при Совете Мииистров

СССР 1П К 6 06@ 7i 50

4 ДК о81.33Г.001.572:621. .315 (088.8) Автор изобретения

8. И. Кочеров

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЛИНИЙ

С РАСПРЕДЕЛЕННЪ|МИ ПАРАМЕТРАМИ связан своими входами с выходом блока учета потерь и с входной клеммой устройства.

Кроме того, для учета нелинейной зависимости распределения потерь энергии от величины скорости потока один из входов блока учета потерь может быть подключен к блоку нелинейностей.

Указанные отличия позволили упростить структурное построение устройства и обеспе10 чить рекурентное использование передаточной функции длинной линии для моделирования сложHûê и разветвленных лшпш.

В основу построения предлагаемого устройства блок-схемы положены следующие пере15 даточные функции длинной линии:

А(Р) =

Р, Ф () = " = Ф (p) X

P,. p

2е (1+ -Ф (Ри — - " - "

Предлагаемое устройство для моделирования линий с распределенными параметрами предназначается для использования в моделях динамических систем, состоящих из частей, соединяемых длинными лнниями, моделирования сложных и разветвленных линий, набора различных комбинаций нагрузки на конце линий и решения других задач, приводящих к рекурентному использованию передаточных функций длинных линий.

Известные устройства для моделирования линий с распределенными параметрами, в которых используются элементы и узлы аналоговой вычислительной техники, содержат большое количество решающих блоков и являются довольно сложными по своей структуре.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что в нем входная клемма устройства подключена к двум параллельным цепям †це запаздывания и цепи нагрузки, причем цепь запаздывания выполнена в виде последовательно включенных сумматора, блока запаздывания и блока учета потерь, а цепь нагрузки †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 зр- 2„-„Г 2 -;Фл (p) 1 — е "е "" — 1) (1+ „-Ф„-(р) 275541

Р

Фз(р) =

+ o линии (2 т). Волновое (ir) учитывается коэфсумматора 7 обратной и выходного суммапрострапення волны в сопротивление линии фнциентами усиления связи нагрузки К-, == ((1 тора 4 К(— — —.

2е

65 (1+ Ф»(р)) 1 — е " е " (— — 1 я „ „Г 2q е» (р) (1+ >-(р) где (†приведенн волновое сопротивление линии;

2т †фа распространения волны в линии;

Р†давлен (напряжение) в линии; ср — расход (ток) в линии;

Ф„(р) — передаточная функция нагрузки на конце линии;

e " — коэффициент распределенных потерь энергии в линии;

p — оператор Лапласа.

Воспроизведение указанных передаточных функций выполняется при помощи блок-схем для первого каскада моделируемой сложной системы с постоянным входным сигналом р» o=c0nst (см. фиг. 1) и для второго и последующих каскадов (см. фиг. 2).

Схемы имеют структуру четырехполюсника с полюсами, соответствующими координатам начала и конца линии

Р,; о, »=е, Р» (, ;- r.

В состав схемы первого каскада входят следующие элементы: 1 — входной сумматор цепи запаздывания; 2 — блок запаздывания (БЗ);

8 — блок учета потерь (БУП); 4 — выходной сумматор; 5 — входной сумматор цепи нагрузки; б — модель нагрузки линии с передаточной функцией Ф»., (р); 7 — сумматор 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 (Б2 .

Элементы схемы как первого, так и второго каскада объединяются в две параллельные цепи; цепь запаздывания (элементы 1, 2 и 8) 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 на собственный вход и — с удвоением сигнала — на вход цепи запаздывания.

Входной сигнал, соответствующий давлению (напряжению) в начале линии, подается на ооа 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 рас20

Учет распределенных потерь энергии в линии осуществляется при помощи блока учета потерь 8. При этом координата цепи запаздывания умно>кается на понижающий коэффициент, который, например, для случая трубопровода может быть представлен в виде

К„= е — = — 1 — 2 -..

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 P,=o, 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 Ф (p) и Фз(р) для схем с переменным входным сигналом P,. o =var, что не обязательно для первого каскада при постоянстве входного сигнала Р, о=сопз1. 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 разветвленHbIx линий выполняется рекурептным повторением описанных блок-схем, при котором входные полюсы модели последующей линии включаются вместо нагрузки или параллельно со: раняемой нагрузке модели предыдущей лип((((.

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, отличающееся тем, 27554! с целью упрощения устройства и обеспе1я рекурентного использования передаточфункции длинной линии для моделировасложных и разветвленных линий, входклемма 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 вы5 ходом блока учета потерь и с входной клеммой устройства.

2. Устройство по п. 1, отличаю цееся тем, что, с целью учета нелинейной зависимости

1О распределения потерь энергии от величины скорости потока, один из входов блока учета потерь подключен к блоку нелинейностей.

275541

Составитель И. А. Шелепова

1(орректоры: Л. A. Царькова и Т. А. Абрамова

Редактор А. Ф. Морозова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2797/17 Тираж 480 Подписное

Ц11ИИПИ Комитета но делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская аб.. д. 4/5