Устройство для моделирования прямолинейного движения судна с тралом относительно рельефа дна

 

ОП ИСАКИИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CoI03 Соввтскик

СецмапнсФичвскяк

Рвсйубани

< 1858016 (51) М. Кл.

6 06 G 7/48

Ъ (Щ У@К б81З33 (088.8) Ю (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 23.11.79 (2 Ф ) 2844171/18-24 с присоединением заявки М— (23) Приоритет фвудауатаеыа квииат:: сеер. 1в даааи изааратеккк и етсрыткй

Опубликовано 23.08.81. Бюллетень М 31

Дата опубликования описания 23.08.81»

i!

В. П. Путистнн и В. Н. Истомин

/

«»

Центральное проектно-конструкторское н техноло

Всесоюзного рыбопромышленного объединения Сев

"Севрыба" (72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ, ПРЯМОЛИНЕЙНОГО .

ДВИЖЕНИЯ СУДНА С ТРАЛОМ ОТНОСИТЕЛЬНО РЕЛЬЕФА

ДНА

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть ислользовано в системах автоматического управления для моделирования и одновременного считывания различных функций.

Известно. устройство для моделирования ку; чево-дождевой облачности, содержащее первый и второй.формирователь развертывающих напря. жений, усилитель видеосигнала, третий формирователь развертывакицнх напряжений, блок выделения модуля, ограничитель, блок умножения, преобразователь код-напряжение, сумматор н нелинейный преобразователь 11).

Однако известное устройство не позволяет моделировать прямолинейное движение судна с тралом относительно рельефа лиа.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для моделирования рельефа дна, содержащее два yma формирования, модель рельефа дна, преобразователь дискретных сигналов в вндеоимпульсные, сумматор, два цифроаналоговых преобразователя и реверсивный счетчик (2).

Недостатком такого устройства является то, что для перемещения носителя информации о рельефе дна относительно считывающих устройств применены малонадежные механические системы

5 протяжки носителя информапии. Считывающие устройства в таких системах имеют также низкую надежность, так как подвержены сбоям в работе, Крома того, для нпедварительной записи инфар!

0 мации о рельефе дна на йоситель необходима специальная аппаратура, понижаюпря общую надежность устройства.

Недостатком данного устройства является также низкая точность моделирования процесса отставания трапа от судна за счет того, что устройство не дает информатппт.о пути, пройденном суднам и тралом относительно начальной точки движения и позтому прн случайных сбоях сигналов, наступающих в реверснвньй счетчик, ощибка не устраняется.

Целью изобретения является повышение на. дежности моделирования.

Поставленная цель достнгаетел тем, чтов устройство, содержащее модель рельефа дна, узел

858016

20

45 иамический запоминающий элемент, причем пер.вый вход узла подключен к. первому входу динамического запоминающего элемента, второй вход узла соединен с первым входом триггера, третий, вход узла. пОдкаощи к первым управляющим входам первого и второго ключей, выходы которых соединены соответстзенно со счетными входами первого и ВтороГО счетчиков, 3 формирования рельефа диа под судном и тралом, первые выходы которых являются соответствен-, но. первым и вторым выходами устройства и сумматор, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входаМи устройства, дополнительно введены триггер, преобразователь длительности в напряжение н кварцевый генератор, причем первый выход модели рельефа дна подключен к первым входам узлов формирования рельефа дна под судном и тралом, ко вторым входам когорв1х подключен второй выход модели рельефа, дна, выход кварцевого генератора соединен с третьими входами узлов формирования рельефа дна под судноМ и тралом, вторые выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам триггера, выход которого соединен со входом преобразователя длительности в напряжение, выход которого подключен к третьему входу сумматора, выход которого. соединен с четвертым входом узла формирования рельефа дна под тралом, четвертый вход узла формирования рельефа. дна под судном подключен к первому входу устройства, кроме того, модель рельефа дна содержит генератор, источник опорного напряжения, два триггера, . элемент И, четыре ключа, формирователь прямоугольного импульса и интегратор, причем выход генератора соединен с первыми входами элемента И, первого ключа и входом первого триггера, выход которого подключен ко второму входу элемента И, к первому входу второго ключа и ко входу второго триггера, выход которого соединен с первым входом третьего ключа и третьим входом элемента И, вы. ход которого подключен ко входу формирователя прямоугольного импульса, выход которого является вторым .выходом модели рельефа. дна и подключен ко входу четвертого ключа, выход которого подключен к первому входу интугратора, выход которого является первым выходом модели рельефа дна, выход источника опорного напряжения подключен ко вторым и третьим входам первого, второго и третьего ключей; выходы которых . соединены соответ. ственно со вторым, третьим и четвертым входами интегратора, кроме того, узел формирования рельефа диа нод .судком и тралом содержит триггер, два ключа, два счетчика, элемент

И, преобразователь найряжения в длительность, формирователь прямоугольного импульса и ди.4 выходы которых подключены соответственно к первому и второму входу элемента И, выход.которого соединен с первым входом преобразователя напряжения в длительность и со вторым входом триггера, выход которого является вторым выходом узла и подключен ко второму входу первого ключа, четвертый вход узла соединен со вторым входом преобразова-. теля напряжения в длительносп, выход кото. рого подключен ко второму входу второго ключа и ко входу. формирователя прямоугольного импульса, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика и со входом динамического запомйнакяцего элемента, выход которого является первым выходом узла, На чертеже нредставлена схема устройства.

Устройство для моделирования прямолинейного движения судна с тралом относительно рельефа дна. содержит модель 1 рельефа дна, узел 2 формирования рельефа дна под судном, узел 3 формирования рельефа дна нод тралом, триггер 4, преобразователь 5 длительности в напряжение, сумматор 6 и кварцевый геиератОр 7.

Модель рельефа дна содержит генератор 8, тря.геры 9 и 10, элемент И 11, ключи 12 — 14, формирователь 15 прямоугольного импульса, ключ 16, интегратор 17. Выход интегратора 17 является нервь1м выходом модели рельефа дна, а выход формирователя 15 — вторым выходом модели рельефа дна.

Узел формирования рельефа дна нод судном и узел формирования рельефа дна под тралом выполнены идентично и каждый иэ них содержит соответственно триперы 18 и 19, первые ключи 20 н 21, счетчики 22 и 23. вторые клю-. чи 24 и 25, счетчики 26 и 27, элементы И 28 и 29, преобразователи 30 и 31 напряжения в длительность, формирователи 32 и 33 прямо угольного импульса, динамические запоминаипцие элементы 34 и. 35, Кроме. того, модель 1 содержит источжп 36 опорногр нанряжеиия.

Устройство работает следувнцим образом..

Частота следования прямоугольных иьавльcos с выхода генератора 8 последовательно делится на двух триггерах 9 и 18.

Сигналы, снимаемые с выходов генератора и триггеров, подаются на управляющие эхо в1. ключей 12 — 14 и управляют их рИЬтой. Когда на унравпяющие входы этих ключей поступают сигналы, соответствующие "1", с их выходов снимается напряжение отрицательной полярности и -постоянной амплитуды, при иостунлении на управляющий вход сигналов, соответствующих "0", полярность сигнала, на-выходах ключей меняется, сохраняя прежнюю амплитуду. Выходы ключей 12 — 14, подключенные к входам интегратора 17, заряжают или 858016 разряжают емкость интегратора в зависимости от управляющих сигналов.

В.момент нахождения в единичном состоянии генератора 8 и двух триггеров 9 и 10 срабатывает элемент И 11 и запускает формирователь 15, который при помощи ключа 16 на короткое время сбрасывает интегратор в нулевое состояние.

После окончания импульса формирователя напряжение на выходе интегратора начинает изменяться ио сложному закону в зависимости от работы ключей и коэффициентов передачи интегратора по входам. Но так как периоды времени, в течение которых с выходов ключей снимается положительное и отрицатель- Й ное напряжение, одинаковы то напряжение на, выходе интегратора к моменту очередного его сброса будет близким к нулю и сброс интегратора в данном. устройстве необходим для того, чтобы исключить накопление ошибки, связанной с несимметрией работы генератора.

Таким образом, с выхода интегратора будет сниматься периодически повторяющийся сигнал сложной формы, характер изменения во времени амплитуды которого будет являть- 25 ся моделью рельефа дна и может задаваться и изменяться прн постановке задачи изменением коэффициентов передачи интегратора по входам. эО

Узел формирования рельефа дна нод судном

2 работает циклически с периодичностью циклов, соответствующей работе формирователя 15;

: В каждом цикле происходит замер и запоминание до следующего цикла амплитуды напряже15 иия, поступающего с выхода интегратора 17 в определенный момент времени. Причем этот момент замера в каждом цикле сдвигается вираво ио оси времени относительно импульса фор: мирователя 15 на величину, пропорциональную

40 скоросги движения судна. Работа этого узла происходит следующим образом.

В момент включения устройства все счетчики и триггеры устройства устанавливаются в нулевое состояние. Затем, с приходом импу ь45 са с выхода формирователя 15., перебрасывается в единичное состояние rperep 18. Сигнал, с выхода этого триггера открывает ключ 20, через который в счетчик 22 поступает серия импульсов с кварцевого генератора 7. fax как

50 счетчик 26 находится в нулевом состоянии, то с приходом первого импульса в счетчик. 22 происходит срабатывание элемента И 28, который перебрасывается в единичное состояние при условии записи в счетчик 22 числа боль55 щего, чем число, записанное в счетчик 26.

При этом сигнал с выхода элемента И 28 возвращает триггер 18 в исходное состояние, закрывая тем самым ключ 20, н одновременно

Ь с этим запускает преобразователь 30 напряжежения в длительность.

Преобразователь 30 напряжения в длительность выдает на выходе импульс напряжения, пропорциональный по длительности напряжению, поступающему на другой его вход и пропорциональному скорости движения судна.

На время действия выхоцного имиулъса с преобразователя 30 открывается ключ 24, пропусканнций на вход счетчика 26 серию импульсов с кварцевого генератора 7. Таким образом, в счетчике 26 запишется число импульсов, пропорциональное скорости движения судна.

По заданному фронту импульса преобразова-, теля 30 запускается формирователь 32,::с-орый вырабатывает короткий импульс напряже-. ния прямоугольной формы Импульс направлення с формирователя 32 сбрасывает в нулевое состояние счетчик 22 и разрешает запись в динамическое запоминающее устройство 34 амплитуды напряжения, поступающего в данный момент времени на его информационный вход с выхода суммирующего интегратора 17. После окончания импульса с фэрмирователя 32 динамический запоминающий элемент переходит в режим хранения записанного в него напряжения. Эта сохраняемая до нового замера величина напряжения является выходной вели-, чиной устройства. На этом пикл работы узла формирования рельефа дна под судном заканчивается.

После поступления на вход триггера 18 следующего импульса с формирователя 15 начинается другой цикл работы. При этом в счетчик 22 поступит число импульсов на единицу больше, чем число импульсов, которое осталось записанным в предыдущем цикле в счетчике 26, после чего срабатывает элемент И 28. Сбрасывается в нулевое состояние триггер 18, запускается преобразователь 30 и в счетчик 26, к ранее записанному числу импульаов, добавится число -импульсов, пропорциональное скорости движения судна, а момент записи.и запоминания амплитуды напряжения, снимаемого с интегратора 17, сместится вправо по оси времени по отношению импульса формирователя 15 на время, пропорциональное скорости движения судна.

Таким образом, с каждым новым циклом на величину, пропорциональную скорости движения судна, будет увеличиваться число, mmсываемое в счетчик 26, а время нахождения триггера 18 их в единичном состоянии будет с каждым циклом увеличиваться на величину, которая зависит or скорости движения судна.

При этом с каждым новым циклом найряженне, замеряемое и запоминаемое динамическим зацаминающим элементом, будет изменяться по закону, соответствующему характеру изменения

858016

7 напряжения на выхода интегратора 17, но в другом растянутом масппабе времени, завкомом от скорости движения судна и частоты работы кварцевого генератора.

Частота работы кварцевого генератора на несколько порядков выше частоты следования импульсов с выхода формирователя.15, а максимально возможное число, которое может быть записано в счетчик 26, равно отнбшению периода следования импульсов с выхода форьпьрователя 15 к периоду следования импульсов кварцевого генератора. Поэтому при полном заполнении счетчика 26 момент записи s динамический запоминающий элемент напряжения, снимаемого с выхода интегратора, будет соответствовать по временной оси моменту, максимально приближенному к концу периода периодического сигнала, снимаемого с выхода интегратора 17, имеющего амплитудное значенке напряжения, близкое к нулевому.

После переколнення счетчика 26 он сбрасывается в нулевое состояние. и счет импульсоМ в нем продолжается снова.. При этом момент записи напряжения в динамической эапомина20 ющкй элемент переместится в начало периоди- ческого сигнала, снимаемого е Выхода интегратора 17, где его амплитуда имеет также нулевое значение.

Таким образом, nome переполнения счетчкка 26 процесс считывания кариодического сигнала интегратора начнется снова.бeэ разрыва н скачка нанряжейкя на выходе динамического запоминающего элемента. Этот процесс повторения может Длиться бесконечное число Раз", Процесс понучеИия на выходе динамического запоминающего устройства «»epнода париодмвски повторяаъюго сложного сигнала соответствует моделированию пуохож@еещ суде ньм нескольких километров пути Отиосителько заленого рельефа дна.

Таким образом, с выхода динамического запоминающего элемента будет сниматься напряженке, характер изменения которого происходит во времени по сложному закону и периодически повторяется. Причем скорость изменения этого напряжения во времени прямо 40 пропорционально скорости движения судЙа, т,е. получается йроцасс моделирования движения судна относительно рельефа дна, если сагтать,,что величина напряжения, снимаемого с ныхе-. да днкамнчаскОГО запоминакяцвГО эламеитй В

45 каждый момент вуемени еоответствует глубина места йод судНОм. А длительность иахожда.юся триггера 18 в адииваом состоянии соответствует расстоянию, пройденному судком От- i коснтально точки, соответствующей началу пе50 риодически новторяамой картины рельефа дна.

Узел формирования рельефа дна под тралом работает аналогичным образом, но момент за-. писи напряжения» снимаемого с выхода икгег ратора 17 и Динамического запоминающего элемента 35, будет Отставать во времени но отношению к моменту записи этого иапряжения. в динами юском запоминающем . элементе

34 за счет того, что напряжение 0 » пропорциональное скоросп движения судив, подавтея на вход.,преОЗразователя 31 -напряжения в длительность через сумматор,б, на друтзю входы которого подается напряжение Ui u wuyaжение, снимаемое с преобразователя 5 дюиеиьностн импульса в напряжение 5. Напряжение

U> пропорционально длине вытравленных ваеров и имеет знак, противоположный знаку напряжения U< à так как расстояние от судна до трала прямо пропорционально длина вытравленных ваеров, то значит напряжение Ua ирокорцконально расстоянию от судю дО трала.

После вюпочеаж устройства все. триггеры и счетчики сбрасываются в нулевое востокам.

С приходом первого импульеаформнрователя 15 происходит одновременный переброс в единичное состояние триггеров 18 и 19, а носка поступления.парного импульса с кварцевого генератора s счетчики 22 и 23 происходит срабатываюю элемвнтов И 28 и 29, которые возвращают ..триггеры 18 и 19 в нулеsoe состояние. Выходы триггеров 18 и 19 подсоединены к входам трястера 4 с раздельным запуском» причем задний фронт импульса е триггера 19 перебрасывает триггер 4 в еДнннч ное состояние, а задний фронт импульса с выхода триггера 18 перебрасывает его в нулевое состояние.

Импульс с выхода триггера 4 подается на вход преобразователя 5 длительности импульса в напряженке, напряжение с выхода которого, поступает ка вход сумматора 6 с полярностью, НРотивоположной полЯРности капРЯжениЯ Оз.

Преобразователь 5 обладает некоторой ииерцяониосп ю преобразования.. Поэтому в первом цикле, после включения устройства, нянряжение на выходе преобразователя 5 нв успеет нарасти, н так как в момент включения напряжеуие U ужв имело определенную амш стулу, ;Определяемую начальной длиной вытравленных ваеров, то с выхода сумматора 6 будет сниматься напряжанне меньнюе, чем 01, равное

- Оу-Оз. Длительность им Ульса На выхода нРе образавателя ЗО будет болыпе, чем дпктельность импульса на выходе креобразомтеля 31, а значит в счетчика 26 заикается больпюе число, чем в счетчике 27.

ВО втором цикле с приходом импульса от формирователя 15 триггеры 18 и 19 перебросятся сном s единичное состояние, но время

9 85801

tO едпннчном состоянии трштеров 18 и 19 пропорциональна пройденному судном и тралом пути, зо движения судна с тралом относительно рель-. ефа дна.

И

После перепсвтнения счетчика 26 считывание картины рельефа дна узлом 2 формирования релмфа диа под судном переместится в на- . чальную точку периода и длительность нынульса на выходе триггера 18 станет меныпе.длн- . 4в твльности иьшульса на выходе триггера 19, но длительность импульса на выходе триггера

4 всв равно. будет оставаться цропорцнонала юй расстоянию между судном и тралом, так .

:как Оиа будет пропорциональна сумью рассто.- 45 яиий, которое тралу необходимо еще пройти в предыдущем периоде, до коню периода повторяющейся картины рельефа дна н psecfo

50 нахождения в единичном состоянии триггера Ж окажется больше, чем время- нахождения в единижом-состоянии триггера 19. Длительность им» пульса на выходе триггера 4 будет равна разности длительностей нахождения в едшинчпом состоянии триггеров 18 и 19.

Напряжение с выхода преобразователя 5 несколько скомпенсирует напряжение U as входе аумматора 6, но все же с выхода сумматора 6 будет сниматься напряжем меньшее, чем

U1, и снова в счетчик 27 эаииыктая число меньшве, чвм в счетчик 26, т e. c каждым последующим циклом разность между длительностью нахождения в единичном состоянии триггеров . 18 и 19 будет увеличиваться и прн этом будет увелнчиватьая напряжение на выходю преобразователя 5.

В момент, когда -,напряжение на выходе преобразователя 5 станет равным напряжению 0з, онн акомпенснруют друг друга, с выхода сумматора 6 будет сниматьая напряжение 0 н наступит установившийся режим, прн котором момент считывания напряжения с интегратора

17 в динамиюском заповщнающем элементе 35 буди отставать иа постоянную величину- по

speMeaH of момвнга считывания этого напряжения в динамическом запоминающем элементе 34. А так как длительность нахождения в отсжэанному от начала периода периодически повтэрявяцейся картины рельефа дна, то этот установившийся режим будет являться моделью

saaie, которое уже прошло судно в следующем

После переполнения счетчика 27 процесс увботы устройства будет таким жв, как до.переполнения счетчика 26.

При изменении длины вытравленных saepos меняется напряжение Ui и нарушается комненсацня напряжения U напряжением с выхода преобразователя 5, прн этом нанряженне на выходе сумматора 6 будет больше нля меньше

6 . 10

:величины напрязмння Uf и нарастание числа .в счет.ике 27 будет происходить бь1стрее илн жв медленнее, а временная задержка между моментаьщ считывания рельефа будет увели- чиваться или же уменьшатъся.

Повышение точности поддержания временной р а между момепгаьш считывания, в аравжнин с известным устройством, достпгаетщ за счет Iofo, что в каждом цикле измерения в данном устройстве происходит замер рой-: денногО пути судном н тралом N постоянное сравнение н корректировка разницы пройден- . ного пути с требуемым раастоянием, задава-. емым напряжением

Уатройство при работе не требует периоцлческого выключения.и потерй при этом полвзногп рабочего времени, которое требуется для . смены носителя информации в известном уат, . ройстве, Для работы устройства нв требуется также специальной ацпауатуры, запнсывавяцвй информацию о рельефе дна на -носитель пифов

;Крома того, в предлагаемом устройстве ивт механизмов протяжки носителя информации и устройств; считывающих информацию с йеремвщающегося носителя, что повышает надежность его работы; .

Фоpûóëà иэобрeòåsis . 1. Устройство для моделирования пряможнейного движения.судна с тралом отноантель но рельефа дна, содержащее модель рельефа дна, узлы формирования рельефа дна под судном и тралом, первые выходы которых являются соответственно первымн я вторыьва выходами устройства и сумматор, первый и второй входы которого являются соответственно первым н вторым входами устройства, о т л.ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены трйгГер, преобразователь длительности в наяряжвние и кварцевый генератор, причем первый выход модели рельефа дна подключен к первым входам .узлов формирования рельефа дна иод судком н тра- . пом, ко вторым входам которых подключи второй выход. модели рельефа дпа, выход кварцвво1О генератора соединен с третьими входамн узлов формирования рельефа диа под судноь и тра лом, вторые выходы которых подключены соответственно к первюау N второму входам. триггера, выход которого соединен со Входом преобразователя длительности в напряжение, выход которого п щкяючен к третьему входу вумматора, выход которого соединен с wfsepтым входом узла форьацхвання рехпефа дпа кщ тралом, четвертый вход узла формиров

11 858016 12 нии рельефа дпа под судном подклююн к пер- ватель прямоугольного импульса и дниамичесвому входу устройства. кий запоминающий элемент, причем первый

2, Устройство по п. 1, о т л и ч а ю а е- вход узла подключи к первому входу динае с я тем, что модель рельефа дна содержит мнческого запоминающего элемента, второй генератор, источник опорного напряжения, два вход узла coegeea с первым входом триггемриггера, эиемент Н, четыре ключа, формиро- ра, третий вход узла подключен к первым упватель прямоугольного импульса и интегратор, ревлявщим входам первого и второго ключей, МриФм выход генератора соединен с первыми выходы которых соединены соответственно со входамн элемента И, первого ключа и входом, счетными входаьы aepsoro и второго счетчи;первого триггера., выход котораго подключен >o ков, выходы которых подключены coorsexcr co второму входу элемента И, к первому sxo- венно к первому и второму входу элемента И, ду второго ключа и ко входу второго триггера, выход которого соединен с первым входом. вмход которого соединен с первым входом преобразоватепя йалряжения в дллтельиосп третьего ключа и третьим входом элемента И, со.вторым входом триггера,.выход которого выход которого подключен ко входу 4wpietpo- д является вторым выходом узла и подкаочен

Вателя прямоугольного импульса, выход которо ко второму входу первого ключа, четвертый

:ro является вторым вмходом моделй рельефа вход узла соединен со вторым входом прео6диа. и подключен ко входу четвертого ключа, разователя напра@спин s длительность, выход выход. которого подключен.к первому входу которого подключен ко второму входу второа6Ьгратора, выход которогв является первым zg го ключа и ко входу фофмнрователя ирямовыходом модели рельефа диа, выход источил- угольного. импульса, выход которого соединен ка опорного напряжения педключеи ко вторым с установочным входом первого счетчика и со и третьим входам первого, второго и третьего входом динамического запоминающего элеменключай, выходы которых соединены соответст- та, выход котОрого является первым выходом ванно со вторым, третьим и четвертым Входа- яэ ми;щтегратра.. Источники информации, 3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е- припятью во внима ню при экс юртизе

e c я тем, что уел формирования рельефа 1. Авторское свидетельство СССР И 522%6, дна aÎÀ судном и трепем содержит тригтер, кл. 6 08 8 7/48, 1976. . Два «люча, Isa сЧЕтчнка, элеМепт И, преобра- зо 2. Авторское свидетельство -СССР У 409240, зоввтель напряавния в длительность, формнро. кл. G 66 G 7/48, 1974 (прототип)..