SU698014A1 - Устройство дл моделировани колебательных систем - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области электромеханического моделировани  и может быть применено дл  создани  динамических моделей широкого класса физических устройств и приборов, а также при управлении свойствами механических систем, например дл  их коррекции, уменьшени  вибраций.

Известен способ изменени  динамической жесткости и затухани  путем помещени  колеблющегос  тела в поле многосв зной электромагнитной системы с близкими собственными частотами, работающей в режиме вьшужденных колебаний, и возбуждени  ее на частоте, наход щейс  вблизи полосы спектра этих частот. Способ дает возможность глубокого регулировани  свойств механической системы и обладает амплитудной избирательностью 1.

К недостаткам его относ тс  наличие сложной электромагнитной системы, необходимость опеределенной формы колеблющегос  тела и отсутствие независимой регулировки жесткости и демпфировани  механических

движений и возможности получени  напинейных характеристик объектов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство дл  исследовани  вли ни  сосредоточенного в зкого демпфировани  на характер колебаний тонкостенных конструкций, основанное на создании вынужденных колебаний балочной модели, содержащее последовательно соединенные генератор, усилитель и возбудитель механических колебаний, соединенный с одним из концов подвещенной на струнах балки; контур демпфировани , представл ющий цепь обратной св зи, состо щую из вибродатчика, усилител  и возбудител , последний из которых устанавливаетс  в некоторой точке балки; цепи наблюдени  и фиксации резонанса на основе фазометра и цифропечатающее устройство дл  регистрами результатов 12.

Указанное устройство не позвол ет варьировать приведенную массу и жесткость механической системы, исследовать вли ние сухого трени  на характер колебаний, а так36 же моделировать объекты, обладающие нелнпейными характеристиками жесткости. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства за счет учета нелинейных характеристик жесткости. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство , содержащее генератор частоты, формирователь сигнала виброскорости, усилитель, выход которого соединен со входом блока задани  начальных параметров, подключешюго первым выходом к механической .колебательной системе, и регистрирующий блок, введены интегратор, блок нелинейности, дифференциатор , регулируемые усилители, ключи, сигнум-реле и сумматор, один вход которого соединен с выходом генератора частоты, выхо сумматора подключен ко входу усилител , второй выход блока задани  начальных параметров соединен со входом формировател  сигнала виброскорости, выход которого неносредствешю . подключен ко входам регистрирующего блока, дифференциатора и интегратора и через сигнум-реле и первый ключ - ко входу первого регулируемого усилител , вход второго регулируемого усилител  соединен с выходом дифференциатора, выход интегратора через второй ключ и блок нелинейности подключен ко входу третьего регулируемого усилител , выходы регулируемых усилителей соединены соответственно с другими входами сумматора. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит механическую колебательную систему, условно показанную в виде массы 1 на пружине 2 с демпфером 3, котора  колеблетс  под действием блока задани  начальных параметров 4, питаемого от генератора 5 частоты w, через усилитель 6 и сумматор 7. Входы цепей обратной св зи подключены к формирователю сигнала виброскорости 8, а выходы этих цепей - ко входам сумматора 7. Цепь обратной св зи по виброскорости состоит из последовательно соединенных сигнум-реле 9 и регулируемого усилител  10; цепь обратной св зи по виброускорению - из дифференциатора 11 и рег лируемого усилител  12 и цепь обратной св  зи по виброперемещению - из интегратора 1 блока нелинейности 14 и регулируемого усил тел  15. Элемент сканировани  частоты генератора 5 имеет механическую св зь с регистрирующим блоком 16, вход -которого подклю чен к выходу формировател  8. Предусмотре на работа устройства без сигнум-реле 9 и блока нелинейности 14, дл  чего служат соответственно ключи 17 и 18. Устройство работает следующим образом. Сигнал возбуждени  с генератора 5 через умматор 7 и усилитель 6 (мощности) постуает ira блок 4, под действием которого маса 1, св занна  с ним механически, совершат вынужденные колебани . Дл  съема hapaетров колебательного движени  массы 1 лужит формирователь сигнала виброскоости 8. Сигнал с выхода формировател  8 оступает на входы цепей обратной св зи. При разомкнутых цеп х обратной св зи о виброскорости и виброперемещению и амкнутом ключе 17 сигнал виброскорости, мину  сигнум-реле 9, -через регулируемый усилитель 10 подаетс  в противофазе (или фазе) на сумматор 7. В предположении линейности системы управлени  можно примен ть принцип суперпозиции и считать, что на механическую систему действуют две скл.ы:воз уждающа силар F s-inuj-t и сила, пропорциональна  сигналу обратной св зи, oc-V -Sa- B oc- (1 где Кд -- коэффициент передачи датчика; к и к - коэффициенты усиле1-ги  усилител  мощности б и регулируемого усилител  10 в цепи обратной св зи; KB - коэффициент передачи блока 4. Така  система может быть описана уравнением inx- -hx- -Kx-F sin ouitF, (2) где m - масса механической системы; h - демпфирование системы; К - жесткость системы. Знак перед FQC зависит от вида обратной св зи (положительна  или отрш1,ательна ). Подставл   (1) в (2) и преобразу , получаем уравнение mx-+(1l + Kx F sinuutооо Очевидно, при изменении коэффициента обратной св зи, что достигаетс  изменением коэффициента передачи усилител  10, мен етс  приведенное динамическое демпфирование механической системы. Аналогично соверщаетс  работа контуров обратной св зи по виброускорению и виброперемещению , причем дл  получени  из сиг- нала виброскорости сигнала виброускорени  и виброперемещени  используютс  соответственно дифференциатор II и. интегратор 13. При наличии всех трех цепей обратной св зи , опуска  промежуточные выражени , после приведени  получаем ( (().ut, (4) где кгп Kh и к| - коэффициенты св зи