SU1287116A1 - Device for determining non-linear characteristics of oscillating systems - Google Patents
Device for determining non-linear characteristics of oscillating systems Download PDFInfo
- Publication number
- SU1287116A1 SU1287116A1 SU843831694A SU3831694A SU1287116A1 SU 1287116 A1 SU1287116 A1 SU 1287116A1 SU 843831694 A SU843831694 A SU 843831694A SU 3831694 A SU3831694 A SU 3831694A SU 1287116 A1 SU1287116 A1 SU 1287116A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- inputs
- unit
- block
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к испытательной технике и может быть использовано в случа х, когда требуютс высокие точности и оперативность определени нелинейных характеристик испытуемых колебательных систем. Цель изобретени - повышение информативности определени характеристик системы - достигаетс тем, что устройство , кроме источника 1 напр жений на первом выходе 2, которого сигнал пропорционален перемещению,- полосового фильтра 4, первого 7 и второго 7 квадраторов, сумматора 8, двухкоординатного регистратора 11, блока 12 вьтолнени декремента колебаний и второго двухкоординатного регистратора, содержит блок 5 преобразовани Гильберта, дифференциатор 6, блок 9 извлечени квадратного корн и блок 10 вычислени мгновенной частоты. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. (ЛThe invention relates to a test technique and can be used in cases where high accuracy and speed are required to determine the non-linear characteristics of the tested oscillatory systems. The purpose of the invention is to increase the informativity of determining the characteristics of the system - the device, besides the voltage source 1 at the first output 2, of which the signal is proportional to the movement, is a bandpass filter 4, first 7 and second 7 quadrants, adder 8, two-coordinate recorder 11, block 12 executions of the oscillation decrement and the second two-coordinate recorder, comprises a Hilbert transform unit 5, a differentiator 6, a square root extraction unit 9 and an instantaneous frequency calculation unit 10. 2 hp f-ly, 3 ill. (L
Description
toto
ос wasp
11eleven
Изобретение относитс к испытательной технике и может быть использовано дл определени динамических свойств конструкций, машин, механизмов и других объектов при действии кратковременных ударных нагрузок, например, при конструировании роботов-манипул торов , летательных аппаратов и т.п., где требуютс высокие точность и быстродействие опре- делени нелинейных характеристик испытуемых колебательных - систем.The invention relates to a test technique and can be used to determine the dynamic properties of structures, machines, mechanisms and other objects under the action of short-term shock loads, for example, when designing robotic manipulators, aircraft, etc., where high accuracy and speed are required. Determination of non-linear characteristics of the tested oscillatory - systems.
Цель изобретени - повьшшние точности и информативности экспериментального исследовани колебательных систем.The purpose of the invention is the higher accuracy and informativeness of the experimental study of oscillatory systems.
На фиг. 1 приведена структурна схема предлагаемого устройства-; на фиг. 2 - структурна схема блока вычислени мгновенной частоты; на фиг. 3 - структурна схема блока вычислени декремента колебаний.FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device; in fig. 2 is a block diagram of an instantaneous frequency calculation unit; in fig. 3 is a block diagram of an oscillation decrement calculation unit.
Устройство (фиг. 1) включает механическую колебательную систему с источником 1 напр жений, первым выходом 2, пропорциональным скоро-, сти, и вторым выходом 3, пропорциональным перемещению, полосовой фильтр 4, блок 5 преобраз,овани Гилберта , дифференциатор 6, первый 7 и второй у блоки возведени в квадрат , сумматор 8, блок 9 извлечени квадратного корн , блок 10 вычислени мгновенной частоты, первый двух координатный регистратор 11, блок 12 вычислени декремента колебаний, второй двухкоординатньш регистратор 13. На фиг. 1 обозначено: 14 и 15 - входы первого 7 и второго 7 блока возведени в квадрат; 16-18 - вто- рой, третий и четвертый входы блока 10 вычислени мгновенной частоты; 19 и 20 - соответственно его первый и п тый входы; 21 и. 22 - соответственно второй и первый вход первого двухкоординатного регистратора 11 ; 23 и 24 - второй и первый вход блока 12 вычислени декремента колебаний; 25 и 26 - второй и первый входы второго двухкоординатного регист ратора 13. На фиг. 2 обозначено: 27 и 28 - первьш и второй умножитель , 29 - вычитатель, 30 - делитель J на фи г. 3 - 31 - элемент пам ти максимума огибак цей, 32 - делитель логарифмический, 33 - делитель .The device (Fig. 1) includes a mechanical oscillatory system with a source of voltage 1, a first output 2 proportional to speed, and a second output 3 proportional to displacement, a band-pass filter 4, a block 5 a transform, a Gilbert guide, a differentiator 6, the first 7 and a second squaring block, an adder 8, a square root extracting unit 9, an instantaneous frequency calculating unit 10, a first two coordinate recorder 11, a fluctuation decrement calculating unit 12, a second two-coordinate recorder 13. FIG. 1 is indicated: 14 and 15 — the inputs of the first 7 and second 7 squaring block; 16-18 are the second, third and fourth inputs of the instant frequency calculation unit 10; 19 and 20, respectively, its first and fifth inputs; 21 and. 22, respectively, the second and first inputs of the first two-coordinate recorder 11; 23 and 24 - the second and first input of the unit 12 for calculating the vibration decrement; 25 and 26 — the second and first inputs of the second two-coordinate register 13. In FIG. 2 denotes: 27 and 28 — the first and the second multiplier, 29 — the subtractor, 30 — the divider J by fi. 3 - 31 — the memory element of the maximum bend, 32 — the logarithmic divider, 33 — the divider.
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
6262
Ударный механизм (не показан) коротким импульсом возбуждает свободные колебани .в механической ко- леба тельной системе. Причем длительность удара намного меньше периода собственных колебаний системы.A shock mechanism (not shown) with a short pulse excites free oscillations in a mechanical oscillatory system. And the duration of the impact is much less than the period of natural oscillations of the system.
Источник 1 напр жений преобразует механические колебани в электрический сигнал x(t), пропорциональный перемещению, на втором 3 и в электрический сигнал x (t), пропорциональный скорости, на первом выходе 2.The voltage source 1 converts the mechanical oscillations into an electrical signal x (t) proportional to the displacement, on the second 3 and to an electrical signal x (t) proportional to the velocity on the first output 2.
Поступающий с выхода полосового фильтра 4 сигнал x(t) проходит через элементы устройства, где производитс его преобразование и регистраци The signal x (t) coming from the output of the bandpass filter 4 passes through the elements of the device, where it is converted and recorded.
На двухкоординатных приборах 13 и 11 регистрируют зависимость мгновенной частоты сигнала f(t) и декремента колебаний 5(t) от мгновенной амплитуды (огибающей) сигнала A(t).On two-coordinate devices 13 and 11, the dependence of the instantaneous frequency of the signal f (t) and the decrement of oscillation 5 (t) on the instantaneous amplitude (envelope) of the signal A (t) is recorded.
Так называема скелетна крива колебательной системы, выражающа св зь между мгновенной частотой f(t и мгновенной амплитудой (огибающей) сигнала A(t.) при свободных колебани х , содержит информацию о собственных нелинейных упругих, т.е. о е жесткости (податливости).The so-called skeleton curve of the oscillatory system, expressing the relationship between the instantaneous frequency f (t and the instantaneous amplitude (envelope) of the signal A (t.) During free oscillations, contains information about its own nonlinear elastic, i.e., its rigidity .
Скелетна крива в графической форме выражает св зь собственной частоты нелинейной системы с амплитудой колебаний.The skeletal curve in graphic form expresses the connection between the natural frequency of a nonlinear system and the amplitude of oscillations.
Дл вычислени мгновенной амплитуды (огибающей) A(t) в устройстве осуществл етс вычисление согласно формуле To calculate the instantaneous amplitude (envelope) A (t), the device performs a calculation according to the formula
A(t)Hx (t)+x (t) ,A (t) Hx (t) + x (t),
(1)(one)
где x(t) - преобразование Гильберта .сигнала x(t), а мгновенна частота f(t) вы-, числ етс по формулеwhere x (t) is the Hilbert transform of the signal x (t), and the instantaneous frequency f (t) is calculated by the formula
, . 1 x(t) x;(t)-x (t) Xr(t), , . f(t) 2. (2), 1 x (t) x; (t) -x (t) Xr (t),,. f (t) 2. (2)
Вычисление no этим формулам осуществл етс в блоках и элементах устройства следующим образом.The calculation of these formulas is carried out in blocks and elements of the device as follows.
Сигнал x(t) поступает на вход 14 первого блока возведени в квадрат, где вычисл етс x (t). Одновременно этот сигнал поступает на вход блока преобразовани Гильберта 5, где вычисл етс X (t) .The signal x (t) is fed to the input 14 of the first squaring block, where x (t) is calculated. At the same time, this signal is fed to the input of the Hilbert transform unit 5, where X (t) is calculated.
Блок преобразовани Гильберта выполнен в соответствии с алгоритмом, указанным в 43.The Hilbert transform block is made according to the algorithm specified in 43.
312312
Сигнал с выхода блока 5 преобразовани Гильберта подступает на вход второго,блока 15 возведени в квадрат, на выходе которого будет сигнал X (t).. Далее сигналы с блоков The signal from the output of block 5 of the Hilbert transform occurs at the input of the second, block 15, squaring, the output of which will be the signal X (t) .. Then the signals from the blocks
7возведени в квадрат поступают на вход сумматора 8, где производитс вьтчисление x(t)+xVt). Этот сигнал поступает на вход блока 9 извлечени квадратного корн и затем поступает на второй вход 21 первого двухкоор- динатного регистратора 11 в виде (1) Это мгновенна амплитуда (огибающа ) сигнала.The 7 squares are input to the adder 8, where x (t) + xVt is calculated. This signal is fed to the input of the square-root extraction unit 9 and then fed to the second input 21 of the first two-channel recorder 11 in the form (1) This is the instantaneous amplitude (envelope) of the signal.
Дл формировани сигнала мгновен- ной частоты f(t) на второй вход 16 блока 10 вычислени мгновенной частоты подаетс сигнал с выхода сумматора 8 X (t)+x |.(t), на третий вход 17 - выход блока 5 преобразовани Гильбер- та X;.(t), на четвертый вход 18 - выход 6 дифференциатора xj.(t), на первый вход 19 - сигнал x(t) с выхода полосового фильтра 4, на п тый 20 - .сигнал с выхода 2 источника 1 напр - жений, пропорциональный скорости x (t). В блоке 10 вычисление мгновенной частоты осуществл етс по формуле (2).To form the instantaneous frequency signal f (t), the second input 16 of the instant frequency calculation unit 10 is fed from the output of the adder 8 X (t) + x |. (T), to the third input 17 - the output of the Gilbert transform unit 5 X;. (T), to the fourth input 18 - the output 6 of the differentiator xj. (T), to the first input 19 - the signal x (t) from the output of the band-pass filter 4, to the fifth 20 - to the signal from the output 2 of the source 1 - zhenny, proportional to the speed x (t). In block 10, the calculation of the instantaneous frequency is carried out according to the formula (2).
Первое произведение числител осу- ществл етс во втором умножителе 28 (фиг. 2), второе произведение.- в первом умножителе 27, разность произведений вычисл етс в вычитателе 29. Деление разности на сумму квадратов и умножение на посто нный коэффициент осуществл етс в делителе 30.The first product of the numerator is performed in the second multiplier 28 (FIG. 2), the second product. In the first multiplier 27, the product difference is calculated in subtractor 29. The difference is divided by the sum of squares and multiplied by a constant factor is performed in divider 30 .
Сигнал с выхода блока 10 поступает на первый вход 22 первого двух- координатного регистратора 11, где и регистрируетс скелетна крива колебательного процесса.The signal from the output of block 10 is fed to the first input 22 of the first two-coordinate recorder 11, where the skeleton curve of the oscillatory process is recorded.
Регистраци зависимости декремента колебаний S(t) от мгновенной амплитуды (огибающей) сигнала A(t) . осуществл етс во втором двухкоорди- натном регистраторе 13.Recording the dependence of the decrement of oscillations S (t) on the instantaneous amplitude (envelope) of the signal A (t). carried out in the second two-coordinate recorder 13.
L Декремент колебаний .(t) вычисл етс в блоке 12 и поступает на второй вход 26 второго двухкоординат- ного регистратора 13. На-блок 12 поступает сигнал огибающей A(t) (фиг.З)L The decrement of oscillations. (T) is calculated in block 12 and is fed to the second input 26 of the second two-coordinate recorder 13. On-block 12, the envelope signal A (t) is received (FIG. 3).
8элементе 31 пам ти максимума огибающей (пиковий детектор)фиксирует- с значение максимума.8, the memory element 31 of the maximum envelope (peak detector) records, with the maximum value.
В логарифмическом делителе 32 осу- ществл етс деление максимума огибающей на текущее значение огибан цей во времени с последующим вычислениIn the logarithmic divider 32, the maximum of the envelope is divided by the current value of the envelope in time, followed by the calculation
O O
5 0 5 5 0 5
о about
5five
00
5five
6464
ем логарифма от частного и делением на текущее врем , т.е. вычислениеlogarithm of the private and the division by the current time, i.e. calculation
коэффициента затухани h(t)ln дт-гх /attenuation coefficient h (t) ln dt-gx /
/t. -Затем в делителе 33 осуп1ествл - етс деление сигнала с выхода логаг рифмического делител 32 (коэффициента затухани h(t)) на мгновенную частоту f(t). Таким образом вычисл етс декремент колебаний S(t)../ t. - Then, in divider 33, the division of the signal from the output of the rhymic divider 32 log (attenuation coefficient h (t)) to the instantaneous frequency f (t) is stopped. Thus, the decrement of oscillations S (t) is calculated.
В предложенном устройстве в качестве блока вычислени декремента колебаний используетс блок определени декремента колебаний, используемый в 21.In the proposed device, the oscillation decrement determination block used in 21 is used as an oscillation decrement calculating unit.
Таким образом, предложенное устройство дает возможность определить степень нелинейности конструкции. Это облегчает и уточн ет расчет колебательной системы с учетом ее нелинейных свойств. В реальной конструкции практически всегда действуют нелинейные упругие силы и нелинейные силы трени ). Величина нелинейности даетс в количественной оценке как дл нелинейного демпфировани (например, конструкционное демпфирование, сухое трение), так и дл нелинейной упругости (контактна жесткость).Thus, the proposed device makes it possible to determine the degree of non-linearity of the structure. This facilitates and refines the calculation of the oscillatory system, taking into account its nonlinear properties. In a real construction, non-linear elastic forces and non-linear friction forces almost always work. The magnitude of the non-linearity is quantified for both non-linear damping (e.g., structural damping, dry friction), and non-linear elasticity (contact stiffness).
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843831694A SU1287116A1 (en) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | Device for determining non-linear characteristics of oscillating systems |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843831694A SU1287116A1 (en) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | Device for determining non-linear characteristics of oscillating systems |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1287116A1 true SU1287116A1 (en) | 1987-01-30 |
Family
ID=21153972
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU843831694A SU1287116A1 (en) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | Device for determining non-linear characteristics of oscillating systems |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1287116A1 (en) |
-
1984
- 1984-12-26 SU SU843831694A patent/SU1287116A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Харрис С.М., Крид Ч.А. Справочник по ударным нагрузкам. Л.: Суд о- строение, 1980, гл. 5. Авторское свидетельство СССР № 1109715, 1984. Памовко Я.Г. Введение в теорию . механических колебаний. М.гНаука, 1971, с. 154. Фалеев С,П. Расчет и моделирование устройств обработки сигналов систем управлени . Л.: ЛИАП, 1980. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Pekeris et al. | Motion of the surface of a uniform elastic half‐space produced by a buried pulse | |
COLE, JR | On-the-line analysis of random vibrations | |
US3720818A (en) | Method of measurement and apparatus therefor | |
White | Evaluation of the dynamic characteristics of structures by transient testing | |
SU1287116A1 (en) | Device for determining non-linear characteristics of oscillating systems | |
White | Use of transient excitation in the dynamic analysis of structures | |
Cawley et al. | Improved frequency resolution from transient tests with short record lengths | |
SU1249362A1 (en) | Device for dynamic testing of elements under strain | |
Roberts et al. | An experimental study of first-passage failure of a randomly excited structure | |
Smith et al. | Force pulse testing on ship models | |
SU702313A1 (en) | Device for detecting current phase | |
Leuridan et al. | A time domain linear model estimation technique for multiple input modal analysis | |
SU1086353A1 (en) | Method and device for vibration acoustic checking of turbine unit | |
SU615364A1 (en) | Vibration spectrum analyzer | |
SU1404836A1 (en) | Device for determining absorption factor of energy in objects under vibrations | |
SU1084822A1 (en) | Device for determining boundaries of analytical peak | |
SU1657998A1 (en) | Device for vibration-testing | |
RU2025684C1 (en) | Device for determining resonance frequencies of object | |
Dyer et al. | Amplitude and phase fluctuation periods for long‐range propagation in the ocean | |
SU1068828A1 (en) | Reactive power measuring converter | |
JPS62112018A (en) | Vibration detecting device | |
SU384093A1 (en) | ANALOG COMPUTING DEVICE FOR | |
SU1024750A1 (en) | Non-electric parameter transducer dynamic characteristic determination device | |
SU573798A1 (en) | Device for determining dynamic characteristics of vibratioa system | |
SU590698A1 (en) | Device for determining dynamic characteristics of oscillating systems |