SU714420A1

SU714420A1 - Device for simulating vibroshock mechanical system

Info

Publication number: SU714420A1
Application number: SU772454105A
Authority: SU
Inventors: Юозо Скучас Игнас
Original assignee: Каунасский Политехнический Институт Им. Антанаса Снечкуса
Priority date: 1977-02-15
Filing date: 1977-02-15
Publication date: 1980-02-05

Description

. . 1. ,. :. . one. ,. :

Изобретение относитс к аналого-цифровой вычислительной технике и может быть использовано дл моделировани сложных динамических систем с реальными сЬудар ющимис ; элементами..The invention relates to analog-to-digital computing and can be used to simulate complex dynamic systems with real shock; elements ..

Известны устройства дл моделировани виброударных механических систем с двум соудар ющимис массами, однако они позвол ют пр.иближенно провести 1оделирование виброударных механических систем с парой соудар ющихс тел и сопровождаютс большими конструктивными усложнени ми при моделировании систем с несколькими соудар ющимис массами 1 .Devices for simulating vibro-impact mechanical systems with two colliding masses are known, however, they allow for the immediate modeling of vibro-impact mechanical systems with a pair of colliding bodies and are accompanied by considerable structural complications when modeling systems with several colliding masses 1.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению вл етс устройство дл моделировани; ; виброударны механических систем, содержащее возбудитель колебаний, вход которого соединен с выходом усилител мощности, входом подключенного к выходу сумматора, первый вход которого соединен с первым выходом вычислительного блока, второй выход которого соединен с первым входом блока задани коэффициентов,The closest in technical essence to the proposed invention is a device for modeling; ; vibro-shock mechanical systems containing a vibration exciter, the input of which is connected to the output of a power amplifier, an input connected to the output of an adder, the first input of which is connected to the first output of the computing unit, the second output of which is connected to the first input of the coefficient setting unit,

первый выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход которого через блок усилителей подключен к выходу блока датчиков 2.the first output of which is connected to the first input of the computing unit, the second input of which through the amplifier unit is connected to the output of the sensor unit 2.

Однако, хот в указанном устройстве и введены корректирующие цепи дл уменьшени задержки в контуре, но из-за ничтожно малого времени соударени , оно не позвол ет прабильно оценить ударные влени , особенно в случае моделировани сложных виброударных систем. . .However, although corrective circuits have been introduced in the device to reduce the delay in the circuit, but due to the negligibly small impact time, it does not allow us to properly estimate the impact phenomena, especially in the case of simulating complex vibro-impact systems. . .

Цель изобретени - увеличение точности и расщирение функциональных возможностей устройства за счет моделировани ударных систем .The purpose of the invention is to increase the accuracy and enhance the functionality of the device by simulating impact systems.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дополнительно введен блок задани параметров моделируемой системы, причем, первый выход блока задани параметров моделируемой системы соединен со вторым входом блока задани коэффициентов, второй выход которого подключен к первому входу блока задани параметров моделируемой системы, второй выход и второй вход которого соответственно соединены с третьим входом и третьим выходом вычислительного блока, третий вход блока задани параметров моделируемой сие-темы подключен к выходу блока усилителей, а третий выход блока задани параметров моделируемой системы соединен со вторым входом сумматора. На чертеже приведена блок-схема устройства . Устройство содержит возбудитель 1 с подвиж ной частью 2, блок датчиков 3, закрепленный на подвижной части 2, блок усилителей 4, взаимно между собой св занные, блоки задани параметров моделируемой системы 5, вычислительный блок 6, блок задани коэффициентов 7, сумматор 8, усилитель мощности 9. Устройство работает следующим образом. Подвижна часть 2 возбудител колебаний 1 св зана с неподвижным основанием упругостью и демпфером. Динамическа модель подвижной части возбудител может быть описана дифференциальным уравнением вида: тх + сх + Их О,(1) где m - масеа подвижной части 2, с - коэффициент жесткости креплени подвижной части 2, h - коэффициент демпфировани , х,х,х- ускорение, скорость и положение подвижной части 2. При этом каждый уДар в подвижную часть с силой Руд. вызовет ее движение по уравне уд тх + сх + Их F Если на вход возбудите колебашй кодан сигнал, пропорциональный внешней силе Г-, приложенной к массе т, то движение подвижной части 2 можно определить ш уравнени : тх + сх + Их Руд.(3) При Известнь1Х параметрах вибратора c,h,m, которые легко определить или заранее известн изменением формы и величины силы Fg, а также материала или формы подвижной частй 2 возбудител 1 может проведено модели вание вибрбударной системы, описываемой уравнением (3) с варьированием формы и величины силы, приложенной к массе т, формы и свойств контакта удара. Чтобы Можно было варьировать параметры т, И, с, системы введен блок управлени параметрами моделируемой системы, который по входным сигналам с блока датчиков 4 про порциональным ускорению X, CKopoctH х и пе мещению х, может сформировать сигнал, пропорц ональИый сумме каждого из них, умноженного на различные козффициенть. Если эти коэффициенты равны соответственно а, в и к, то сигнал на выходе блока 6 будет следующим: ах + вх + к S .() Сигнал (4) с выхода блока 6 через сумматор 9 и усилитель 10 поступает на вход возбудител и вызывает в нем силу, пропорциональную этому сигналу. Если S Fg, то движение подвижной части 2 определ етс из уравнени : тх -t- сх + Их Fyд. + ах + вх -f к, (5) а, следовательно, MX и- Сх f Нх Руд.(6) где , , . Блок задани коэффициентов 8 может автоматически , по общеизвестным принципам, настраивать коэффициенты а, в, к на оптимальный режим функционировани моделируемой системы. Если моделируема динамическа система описываетс , например, уравнением (6), то в вычислительном блоке 7 реализуетс модель, вьщающа сигнал, пропорциональный Сх / +Нху Он поступает через сумматор 9 и усилитель на вход возбудител и вызывает силу, приложенную к массе М; F Сх + Нх .(7) Движение массы М при этом описываетс уравнением: Ш + С(х-х,) + Н(х-х) Руд. (8) Чтобы провести автоматическую оптимизацию всей динамической системы в целом вычислительный блок 7 взаимно св зан с блоком задани коэффиодентов 8. Таким образом, выполнение устройства в (XJOTBeTCTBiffl с изобретением позвол ет получить высокую точность, так как исключен источник по влени задержки, а возбудитель колебаний служит не имнтаторО1М координаты или силы, но вл етс частью моделируемой виброударной механической системы, что позвол ет правильно оценить удар в динамической системе. Кроме того, отсутствие необходимости измерени ускорени ударной массы не только исключает погрешности при оценке удара наличием св зи, действующей на ударную массу , но и расшир ет фз Jкциoнaльныe возможности , так как позвол ет моделировать системы с больщим количеством ударных масс или динамические системы с сыпучей средой, состо щей из жестких элементов. ФормуланзобретеНи Устройство дл моделировани виброударных механических систем, содержащее возбудитель колебаний, вход которого соединен с выходом усилител мощности, входом подключенного к выходу сумматора, первый вход которого соединён с первым выходом вычислительного блока, второй выход которого соединен с первым входом.блока задани коэффициентов , первый выход которого соединен с первым входом вычислительного рлока, второй вход которого через блок усилителейThe goal is achieved by the fact that the unit of setting the parameters of the simulated system is additionally entered into the device, moreover, the first output of the block of setting the parameters of the simulated system is connected to the second input of the block of setting the coefficients, the second output of which is connected to the first input of the block of setting the parameters of the simulated system, the second output and the second the input of which is respectively connected to the third input and the third output of the computing unit, the third input of the block for setting the parameters of the simulated theme is connected to the output of the block amplifiers, and the third output of the parameter setting unit of the simulated system is connected to the second input of the adder. The drawing shows a block diagram of the device. The device contains an exciter 1 with a movable part 2, a sensor unit 3 mounted on the movable part 2, an amplifier unit 4, mutually interconnected, blocks for setting parameters of the simulated system 5, a computing unit 6, a factor setting unit 7, an adder 8, an amplifier power 9. The device operates as follows. The moving part 2 of the vibration exciter 1 is associated with a fixed base by elasticity and a damper. The dynamic model of the moving part of the exciter can be described by a differential equation of the form: mx + cx + Their O, (1) where m is the mass of the mobile part 2, c is the stiffness coefficient of attachment of the movable part 2, h is the damping coefficient, x, x, x- the acceleration, speed and position of the movable part 2. At the same time, every blow is in the movable part with the force of ores. its movement along the equation ud thx + cx + Their F If you initiate a vibrating Kodan signal at the input proportional to the external force G-, applied to the mass t, then the movement of the moving part 2 can be determined w equation: mx + cx + Their Ore. (3 ) At Known parameters of the vibrator c, h, m, which are easy to determine or known in advance by changing the shape and magnitude of the force Fg, as well as the material or shape of the moving part 2 of the exciter 1, a simulation of the vibrobudar system described by equation (3) with varying shape and the magnitude of the force applied to the mass , Shape and properties of the contact pin. In order to be able to vary the parameters t, and, s, the system introduces the parameter control unit of the simulated system, which, according to the input signals from the sensor unit 4, proportional acceleration X, CKopoctH and displacement x, can generate a signal proportional to the sum of each of them, multiplied by various coefficients. If these coefficients are equal to a, b and k, respectively, then the signal at the output of block 6 will be as follows: ah + bx + k S. () The signal (4) from the output of block 6 through the adder 9 and the amplifier 10 enters the driver and causes It is proportional to this signal. If S Fg, then the motion of the movable part 2 is determined from the equation: mx -t-cx + Their Fyd. + ah + bx -f to, (5) and, therefore, MX and- Cx f Nx Ore. (6) where,,. The coefficient setting unit 8 can automatically, according to well-known principles, adjust the coefficients a, b, and k to the optimal mode of functioning of the simulated system. If the simulated dynamic system is described, for example, by equation (6), then in computing unit 7 a model is implemented that gives a signal proportional to Cx / + Nxu It goes through adder 9 and the amplifier to the input of the exciter and causes a force applied to the mass M; F Cx + Hx. (7) The motion of the mass M in this case is described by the equation: W + C (xx,) + H (xx) Rud. (8) In order to automatically optimize the entire dynamic system as a whole, the computing unit 7 is interconnected with the coefficient setting unit 8. Thus, performing the device in (XJOTBeTCTBiffl with the invention allows to obtain high accuracy, since the source of the occurrence of the delay The oscillations do not serve as an OTM coordinate or force, but are part of a simulated vibro-impact mechanical system, which makes it possible to correctly estimate the impact in a dynamic system. Moreover, there is no need to measure accelerating the impact mass not only eliminates errors in the impact assessment by the presence of a connection acting on the impact mass, but also expands the Fc Jcionic capabilities, as it allows you to simulate systems with a large number of shock masses or dynamic systems with a granular medium consisting of rigid elements Formula-making device A device for modeling vibro-impact mechanical systems, containing a vibration exciter, the input of which is connected to the output of a power amplifier connected to the output of an adder, the first input to the second one is connected to the first output of the computing unit, the second output of which is connected to the first input.

подключен к выходу блока датчиков, о т личающеес тем, что, с целью увеличени точности и расширени функциональных возможностей за счет моделировани ударных систем, в него дополнительно введен блок задани параметров :моделируемой системы, причем, первый выход блока задани параметров моделируемой системы соединен со вторым входом блока задани коэффициентов, второй выход крторого подключен к первому входу блока задани параметров моделируемой системы, второй выход и второй вход которого соответственно соединены с третьим входом и третьим выходом вычислительного блока , третий вход блока задани параметров моделируемой системы подключен к выходу блока усилителей, а третий выход блока задани параметров моделируемой системы соединен со вторым входом сумматора.connected to the output of the sensor unit, in part because, in order to increase the accuracy and enhance the functionality by simulating the impact systems, it additionally introduces a parameter setting unit: the simulated system, and the first output of the parameter setting unit of the simulated system is connected to the second the input of the coefficient setting unit, the second output of which is connected to the first input of the setting unit for the parameters of the simulated system, the second output and the second input of which are respectively connected to the third input third output of the calculating unit, a third input of the block specifying parameters of the modeled system is connected to the output of amplifier unit, and the third output of block specifying parameters of the modeled system is coupled to a second input of the adder.

Источники информании, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1.Маори С. Ф. и Ибрагим А. М. Оптимизаци колебательных систем с помощью гнбридной электромеханической АВМ. Журнал Динамические системы и управление, 1972, Н 2, с. 115.1. Maori S. F. and Ibragim A. M. Optimization of oscillatory systems using a hybrid electromechanical AVM. Journal Dynamic Systems and Control, 1972, H 2, p. 115

2.Авторское свидетельство СССР N 516057, кл. G 06 G 7/48, 1975 (прототип).2. Authors certificate of the USSR N 516057, cl. G 06 G 7/48, 1975 (prototype).

Claims

Claim

A device for modeling vibro-shock mechanical systems, containing an oscillator, the input of which is connected to the output of the power amplifier, the input connected to the output of the adder, the first input of which is connected to the first output of the computing unit, the second output of which is connected to the first input of the coefficient setting unit, the first the output of which is connected to the first input of the computational (5lock, the second input of which through the amplifier block

5 714420 is connected to the output of the sensor unit, which, in order to increase the accuracy and expand the functionality by modeling shock systems, an additional input unit for the parameters of the simulated system is introduced into it, moreover, the first output of the unit for setting parameters of the simulated the system is connected to the second input of the coefficient setting block, the second output of which is connected to the first 10 input of the parameter setting block of the simulated system, the second output and the second input of which are respectively connected to the third by the stroke and the third output of the computing unit, the third input of the unit for setting parameters of the simulated system is connected to the output of the amplifier unit, and the third output of the unit for setting parameters of the simulated system is connected to the second input of the adder.