SU813467A1 - Устройство дл определени характе-РиСТиК упРугОСТи и дЕМпфиРОВАНи НЕлиНЕйНОгО упРугОгО Об'ЕКТА пРипОлуНАТуРНОМ МОдЕлиРОВАНии - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к испытател ным приборам и может быть использова но при автоматизированном анализе и синтезе нелинейных колебательных систем . Известны устройства дл  определени  параметров св зей, предназначенные дл  определени  д: ламических характеристик по трудно реализуемым характеристикам случайных процессов или линейных коэлфициентов жесткости и демпфировани  Cl. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее элек тромеханический динамометр, упругие и демпфирующие элементы св зи, блок датчиков относительного перемещени  и скорости, вибратор и схему вычислени  f2 . Устройство позвол ет получить только линейные коэффициенты жесткос ти и демпфировани , необходимые дл  оценки полных св зей или устойчивости систем при полунатурном моделировании прецизионных колебательных систем с нелинейными св з ми. Цель изобретени  - расширение кла са решаемых задач за счет возможност определени  нелинейных коэффициентов жесткости и демпфировани  св зи. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  определени  хаг рактеристик упругости и демпфировани  нелинейного упругого объекта при полунатурном моделировании, содержащее вибратор и блок датчиков относительного перемещени  и скорости, устанавливаемые между концами исследуемого упругого объекта, электромеханический динамометр, прикрепленный к одному концу исследуемого упругого объекта, упругий и демпфирующий элементы , прикрепл емые одними концами к электромеханическому динамометру, а другими - к другому концу исследуемого упругого объекта, два вычислительных канала, каждый из которых состоит иэ делител , ключа, нуль-органа и повторител  уровн  импульсов, причем выход делител  соединен с информационным входом ключа, управл ющий вход которого св зан с выходом нуль-органа, а выход ключа соединен со входом повторител  уровн  импульсов , выход электромеханического динамометра соединен с первыми входами делителей обоих каналов, выход сигнала перемещени  блока датчиков относительного перемещени  и скорости соединен со вторым входом делител  пер- вого канала и входом нуль-органа вто рого канала, выход сигнала скорости блока датчиков относительного переме щени  и скорости соединен со вторым входом делител  второго канала и вхо дом нуль-органа первого канала, допол нительно введены два распределител  импульсов, два блока пам ти, два индикатора заполнени  элементов блока пам ти, элемент И, дополнительный ключ, генератор случайного сигнала, причем к выходам повторителей уровн  импульсов каждого из каналов подключе ны первыми входами соответствующие распределители импульсов, которые через последовательно соединенные блок пам ти и индикатор заполнени  элементов блока пам ти соответственно подключены к двум входам элемента И, выход которого соединен со входом дополнительного ключа, выход которого соединен с управл ющим входом генератора случайного сигнала, выход которого соединен со входом вибратора. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит упругий и демп фирующий элементы 1 и 2, прикрепленные каждый к концам 3 исследуемого упругого объекта 4, электромеханический динамометр 5, блок б датчиков относительного перемещени  и скорости, вибратор 7, делители 8, ключи 9, инди каторы 10 нул , повторители 11 уровн  импульсов, распределители 12 импульсов , блоки 13 пам ти, индикатору заполнени  элементов блока 14 пам ти элемент И 15, блок 16 управлени  и генератор 17 случайного сигнала. Устройство работает следующим образом . Движение системы описываетс  дифференциальным уравнением:

С ( X-Y ) ( X-Y ) + К ( X-Y ) ( X-Y ,

(1)

F + F

2.1

где С(X-Y) - нелинейный коэффициент

упругости св зи; К {X-V) - нелк ейный коэффициент

демпфировани  св зиj X, X - абсолютные перемещение и - скорость первого конца

св зи;

Y, Y - абсолютные перемещение и скорость второго конца св зи; F - реакци  инерционных сил

объекта на св зь; F - сила воздействи  вибра тора на св зь. При полунатурном моделировании, т. е. при автоматизированном синтезе св зи системы, объект подключаетс  в контур полунатурного моделировани . Вибратор 7 создает усилие пропорциональное усилию синтезируемых допол нительных элементов жесткости, демпфировани  или инерционных элементов.

С(X-Y) ( X-Y) + К:X-Y)(X-Y)

.(3)

X-Y

Аналогично, на вход блока делени  второго канала поступает напр жение с датчика 5 и напр жение, пропорциональное скорости X-Y, с выхода блока датчиков 6. На выходе блока делени  второго канала Формируетс  напр жение , пропорциональное величине:

Ра C(X-Y) (X-Y)-fK(X-Y) (X-Y)

(4)

X-Y

X-Y

Ключ 9 первого канала посто нно закрыт за исключением момента, когда на его управл ющий вход поступает сигнал с нуль-органа 10, т. е. он выдает

40 импульс в момент, когда X-Y становитс  равным нулю. При этом на выходе ключа 9 по вл етс  кратковременный импульс, амплитуда которого пропорциональна коэффициенту жесткости св зи с X-Y, при конкретном значении и если при этом величины св зей 1 и 2 неизвестны, трудно оценить устойчивость контура полунатурного моделировани , а также св зь в целом. Поэтому устройство полунатурного моделировани  переключаетс  в режим идентификации , т. е. вход вибратора вручную или по общеизвестным автоматическим методам отключаетс  от контура полунатурного моделировани  и переключаетс  на режим устройства дл  определени  параметров нелинейных св зей при полунатурном моделировании как показано на чертеже. Генератор 17 вырабатывает случ - Лный сигнал с уровнем амплитуды, необходимой дл  возможных наибольших X-Y и X-Y в полунатурной модели. Амплитуды X-Y и X-Y контролируютс  по показани м датчиков 6. Электромеханический динамометр 5 выдает на выходе напр жение, пропорциональное усилию, создаваемому в упругих 1 и демпфирующих 2 элементах св зи, равному F . Движение координат св зи происходит по уравнению: F.J C(X-Y)(X-Y) ± K(X-Y)(X-Y). (2) В ТО же врем  блок 6 датчиков на выходах выдает напр жени , пропорциональные относительному перемещени э X-Y и скорости X-Y. На входы блока 8 делени  первого канала поступает напр женче от динамометра 5 и напр жение, пропорциональное перемещению X-Y, с блока датчиков б. На его выходе формируетс  напр жение , пропорциональное величине:

X-Y , что следу1ет из уравнени  (3) при X-Y О:

С(X-Y)(X-Y)+K(X-Y)(X-Y)

c(x-Y) (s:

X-Y

Аналогично, когда X-Y становитс  равным нулю, на выходе ключа 9 второго канала по вл етс  сигнал, амплитуда которого пропорциональна коэффициенту демпфировани  амортизатора К(Х-Y), при конкретном значении X-Y , что следует из уравнени  (4) при

X-Y О: С (X-Y)(X-Y)+К(X-Y)(X-Y) к(X-Y) (б) X-Y

Импульсы напр жени  с выходов блоков 9 поступают на фиксаторы 11 уровн  импульсов, которые вырабатывают напр жени , равные амплитуде импульсов с выхода блока 9, т. е. пропорциональное коэллициенту С(X-Y} и коэффициенту К { X-Y) .

Напр жение, пропорциональное коэффициенту упругости, поступает через первый распределитель 12. импульсов на первый блок 13 пам ти.

Первый блок пам ти состоит из конечного числа элементов пам ти, в каждый из которых сигнал распредел етс  в зависимости от величины напр жени , пропорционального X-Y, т. е. в первом блоке 13 пам ти формируетс  кц:1 С(Х )ДИскретизированна  по (X -Ч)Лналогично в зависимости от значени  во втором блоке 13 пам ти поучаем дискретизированную функциюК(х-).

В момент, когда все элементы блоков пам ти заполнены, .I полностью имеем Лункции C(X-Y) и K(X-Y) на выходах блоков 13.

Чтооы фиксировать,, что процесс определени  параметров закончен, выходы блоков пам ти подключены к входам индикаторов заполнени  элементов блока пам ти 14, которые состо т из элементов И и выдают напр жение на выходе в том случае, когда все  чейки блоков пам ти заполнены. При этом на входах элемента И 15 сигналы будут- совпадать, и на его выходе также по витс  напр жение, которое отключает через блок 16 управлени  генератор 19, и также может подключить автоматически упом нутый конутр полунатурного моделировани .

В некоторых случа х устройство дл  определени  параметров нелинейных св зей при полунатурном моделировании может работать непосредственнЪ при автоматизированном синтезе св зи, если колебани  системы имеют случайный характер. .

Таким образом, выполнение устройства в соответствии с изобретением открывает большие возможности учета не линейных св зей при автоматизированном синтезе прецизионных приборов и

механизмов методами полунэтурного моделировани , примен   как аналого-. вые, так и аналого-цифровые вычислительные машины.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  определени  характеристик упругости и демпфировани  нелинейного упругого объекта при полунатурном моделировании, содержащее вибратор и блок датчиков относительного перемещени  и скорости, устанавливаемые между концами исследуемого упругого объекта, электромеханический динамометр, прикрепленный к одному концу исследуемого упругого объекта , упругий и демпфирующий элементы, прикрепл емые одними концами к электромеханическому динамометру, а другими - к другому концу исследуемого упругого объекта, два вычислительных канала, каждый из которых состоит из делител , ключа, нуль-органа, и повторител  уровн  импульсов причем выход делител  соединен с информационным входом ключа, управл ющий вход которого св зан с выходом нульоргана , а выход ключа соединен со входом повторител  уровн  импульсов,, выход электромеханического динамометра соединен с первыми входами делителей обоих каналов, выход сигнала перемещени  блока датчиков относительного перемещени  и скорости соединен со вторым входом делител  первого канала и входом.нуль-органа второго канала , выход сигнала скорости блока датчиков относительного перемещени  и скорости соединен со вторым входом делител  второго канала и входом нульоргана первого канала, отличающеес  тем, что, с целью расширени  класса решаемых задач, в него дополнительно введены два распределител  импульсов, два блока пам ти два индикатора заполнени  элементов блока пам ти, элемент И, дополнительный ключ и генератор случайного сигнала , причем к выходам повторителей уровн  импульсов каждого из каналов подключены первыми входами соответствующие распределители импульсов, которые через последовательно соединенные блок пам ти и индикатор заполнени  элементов блока пам ти соответственно подключены к двум входам элемента И, выход которого соединен со входом дополнительного ключа, выход которого соединен с управл ющим входом генератора случайного сигнала, выход которого соединен со входом вибратора

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертиз.е

   . 1. Авторское сви детельство СССР 450139, кл. G 05 В 23/02, 1972.
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 596763, кл. F 16 F 15/03, 1976 (прототип).