SU424185A1 - Устройство для моделирования сухого трения в безынерционных звеньях - Google Patents

Description

1

Изобретение предназначено дл  моделированн  сил сухого трени  поко  и движени  в безынерционных звень х систем автоматического управлени  на электронных моделирующих установках.

Известное устройство дл  моделировани  сухого трени  основано на допущении, что сила трени  движени  в звене равна силе трени  поко , хот  во многих случа х эта разница значительна и возникает необходимость исследовать ее вли ние.

Данное изобретени  устран ет этот недостаток и позвол ет моделировать изменени  силы трени  в безынерционном звене от состо ни  поко  к состо нию движени , что повышает точность моделировани .

С целью расширени  функциональных возможностей устройства оно содержит запоминающий операционный усилитель, вход которого соединен с первыми разноименными электродами диодов нелинейных элементов сравнени , причем иа входы суммирующего усилител  подключены выходы электронных реле, входы которых соединены соответственно с выходом запоминающего операционного усилител  и вторыми разноименными электродами диодов нелинейных элементов сравнени .

На фиг. 1 представлена принципиальна  схема устройства дл  моделировани  сухого трени  в безынерционных элементах; на

фиг. 2 - функциональные диаграммы напр жений (выходного и в характерных точках схемы) при воздействии колебательного входного сигнала посто нной амплитуды,

Устройство содержит суммирующий операционный усилитель 1, потенциометры 2, 3 и полупроводниковые диоды 4 и 5, которые в совокупности с потенциометрами 2, 3 представл ют нелинейные элементы сравнени , электронные реле 6 и 7 (в данной схеме операционные усилители в релейном режиме), запоминающий операционный усилитель 8. Суммирующий усилитель 1 и электронные реле 6 и 7 соединены таким образом, что попарно образуют потенциальные триггеры 1-6 и 1-7.

Прин ты следующие условные обозначени : - входное напр жение; f/Bui - выходное напр жение; Uoa - опорное напр жение; t/i и Ul - напр жение на выходе элементов

сравнени  (потенциометров); f/2 и t/z-напр жение на выходе электронного реле (триггера), эквивалентное разност  между силами трени  поКо  и движени ;

ji/n|-величина зоны нечувствительности, эквивалентна  силе сухого трени  поко ;

а - коэффициент делени  потенциометра;

| /дв|-величина зоны нечувствительности, эквивалентна  силе сухого трени  движени ; А - коэффициент усилени  устройства

по напр жению.

Устройство работает следующим образом. В исходном состо нии при нулевом входном напр жении t/вх напр жени  L/i и f/i, снимаемые с потенциометров 2 и 3 удерживают электронные реле б и 7 в положении, при котором напр жени  Uz к Uz на их выходах равны нулю .

Установленные на потенциометрах коэффициенты делени  соответствуют напр жению Un, определ ющему максимальную величину зоны нечувствительности, эквивалентную силе трени  поко . Необходимый коэффициент делени  определ етс  по формуле

1

/оп

1 + i/n

Рассмотрим работу схемы в правой полуплоскости функциональной характеристики.

Положительное приращение входного напр жени  уменьшает положительный потенциал Ul на выходе потенциометра 2 и увеличивает отрицательный потенциал на потенциометре 3, что ведет к уменьшению напр жени  запирани  на диоде 4 и увеличению на диоде 5.

До тех пор пока входное напр жение выходное напр жение 6вых 0 (фиг. 2а, лини  ОА). При достижении входным сигналом напр жение f/i потенциометра 2 мен ет знак. Это напр жение начинает пропускатьс  полупроводниковым диодом 2 и проходит на выход операционного ус лител  8. Вследствие этого и равенства коэффи-, циентов усилени  во входных цеп х электронного реле 6 напр жение, подаваемое на реле 6 с потенциометра 2, стремитс  уменьшитьс  на такую же величину при алгебраическом суммировании с выходным напр жением операционного усилител  t/вых.

Вследствии наличи  нелинейности, присущей начальному участку полупроводникового диода 4, между электронным реле 6 и суммирующим усилителем 1, охваченных положительной обратной св зью и образующих потенциальный триггер, развиваетс  лавинообразный процесс, привод щий к образованию скачка напр жени  f/a на выходе электронного реле 6 (фиг. 26, лини  АВ), элемента сравнени  (фиг. 2в, лини  АВ) и запоминающего усилител  8 (фиг. 2а, лини  АВ), что воспринимаетс  как переход на меньшую зону нечувствительности L/дв, эквивалентную силе трени  движени . Электронное реле (триггер) переходит при этом в новое устойчивое состо ние, дл  стабилизации которого необходимо незначительное преобладание напр жени , подаваемого на электронное реле 6 с потенциометра 2, Hdд напр жением, инвентированным операционным запоминающим усилителем 8, так чтобы знак разности между ними не мен лс  до изменени  знака приращени  входного напр жени . Практически это обеспечиваетс  нелинейными и емкостными свойствами полупроводникового диода 4 (например, типа Д 209), в противном случае (при неблагопри тном сочетании допусков малоточных линейных элементов, определ ющих коэффициенты

усилени  входных цепей электронных реле 6) следует подрегулировать входное сопротивление электронного реле 6. Дальнейшее увеличение входного напр жени  +6/вх приводит к увеличению выходного в соответствии

с коэффициентом усилени , определ емым суммирующим усилителем и элементом сравнени  (фи ;2а, б, э, участки ВС). При работе суммируюп1,€г0:уси4и;г€ л  в режиме инвертора коэффициент усй 1ейи  устройства равен

. Во многих случа х удобнее иметь (например, удобство включени  и выключени  устройства из схемы исследуемой модели), дл  чего из схемы устройства надо исключить потенциометры, а суммирование и

сравнение L/BX и выполнить на одном усилителе , а -i/Bx - на другом. Последнее .введение требует дополнительного усилител .

При изменении знака приращени  входного

напр жени  t/sx напр жение C/i на выходе потенциометра 2 будет уменьшатьс , что приведет к закрытию диода 4 и запоминанию выходного напр жени  6/вых операционным запоминающим усилителем 8 (см. фиг. 2а, точка

-С), при этом знак разности напр жений, подаваемых на электронное реле Ь, изменитс , что скачкообразно возвратит его в исходное состо ние (фиг. 26, лини  СС) и восстановит максимальную зону нечувствительности L/n.

соответствующую силе трени  поко . Дальнейшее изменение входного напр жени  в любом направлении св зано с необходимостью преодолени  зоны трени  поко , что вызывает процессы , аналогичные описанным. На фиг. 26

и 2в показано изменение напр жений l/z и f/i только дл  правой полуплоскости при колебательном изменении входного сигнала, так как дл  левой полуплоскости характер изменени  напр жений будет аналогичным, что приведет

к получению функциональной характеристики, изображенной на фиг. 2,а. Начальное изменение входного сигнала от нул  в левой полуплоскости (см. фиг. 2,а, лини  ОА) приведет к выходу на ту же характеристику.

При изменении амплитуды формы колебаний или посто нной составл ющей входного сигнала Увх измен етс  максимум и минимум выходного напр жени  /вых, но фЪрма функциональной характеристики остаетс  неизменной .

Следует отметить, что переход устройства с одной зоны нечувствительности на другую в точках С, С , Д в Д (фиг. 2), св зан с преодолением дополнительной зоны нечуктаительности , вызванной разницей коэффициентов усилени  во входных цеп х электронных реле, что приводит к погрешности исследовани , но практически не намен ет вид характеристики , показанный иа фиг. 2,а.

Дл  удобства расчета параметров элементов сравнени  и электронного реле (величины ос и Uz) последнее выполнено однопол рным . При невозможности или нежелательности реализации такой характеристики необходимо поставить диоды между выходами электронных реле 6 и .7 н входными сопротивлени ми суммирующего усилител  с таким pafcчетом , чтобы исключить подачу иапр жоти  t/2 на суммирующий усилитель I до преодолени  зоны нечувствительности ±t/n.

Расчет скачка напр жени  Uz -в режиме инвертора производитс  по формуле i/2 f/n - - (/дв, выражающей изменение силы трени  от состо ни  поко  к состо нию движени . При t/дв f/n. f/2 0; при f/дв О, Uz С/4.

Приведенна  прииципиальиа  схема дана в простейшей модификации, позвол ющей легко реализовать ее на моделирующей установке.

Предмет изобретени 

Устройство дл  моделировани  сухого трени  в безынерционных звень х, содержащее два электронных реле и суммирующий операционныйусилитель , к выходу которого подключены нелинейные элементы сравнени , отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей устройртва , оно содержит запоминающий операционный усилитель, вход которого соединен с первыми разноименными элekтpoдaми диодов иелиЙЕйАых элементов сравнени , причем входы суммирующего усилител  подключены к выходам электронных реле, входы которых соединены соотйетственно с выходом запоминающего операционного ytилhteл  и вторыми разноименными электродами ДиоДов нелинейных элементов сравнени .

уX