SU864304A1 - Устройство дл моделировани виброзащиты оператора - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСГВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВИБРОЗАЩИТЫ ОПЕРАТОРА

Изобретение относитс  к автомати зации научных исследований и может быть применено дл  автоматизированного синтеза виброзащиты человекаоператора и оценки вибрации на его организм. Известно устройство дл  моделиро вани  виброзащиты человека-оператора . Оно позвол ет провести синтез параметров всей системы виброзащиты человека-оператора или ручных инстр ментов посиле реакции руки от перемещени  руко тки, а также по ускоре ни м отдельных точек с измер емыми состо ни ми в них Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее два возбудител  колебаний, датчики перемещени  два блока моделировани  вибраций и блок оптимизации . Однако это устройство не позвол ет произвести синтез виброзащит- ной системы по состо ни м в точказскоторые при моделировании непосредственно не могут быть измерены или дл  их измерени  необходимы специальные исследовани . Такими точками  вл ютс  все внутренние органы человека-оператора и места, к которым трудно прикрепить датчики. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет обеспечени  возможности моделировани  защиты внутренних органов оператора . Дл  достижени  цели в устройство дл  моделировани  виброзащиты оператора , содержащее два возбудител  колебаний, первый из которых механ: чески-св зан с руко ткой, на которой расположеи первый датчик перемещени , а второй-с сиденьем , на котором расположен второй датчик перемещени , третий датчик перемещени , расположенный на плече человека-оператора, два блока моделировани  вибраций, каждый из которых содержит генератор

электрических колебаний, усилитель, узел дифференцировани , два умножител  и сумматор, причем выход генератора электрических колебаний соединен с первым входом усилител , второ вход которого подключен к выходу соответствующего датчика перемещени , а выход соединен со входом узла дифференцировани , св занный с первым входом первого умножител , выход которого соединен с первым входом суммтора , выход узла дифференцировани  соединен с первым входом, второго умножител , выход которого соединеа CQ вторым входом сумматора, выход которого соединен со входом соответствующего возбудител ,колебаний,и блок оптимизации , содержащий двухлучевой индикатор , первый вход которого подключен к выходу третьего датчика перемещений , и четыре задатчика напр жений , быходы которых соединены соответственно со вторыми входами умножителей блоков.моделировани  вибраци дополнительно введеш 1 четыре блока пам ти, четыре блока умножени , четыре сз мматора, блок делени  комплексных чисел, блок вычислени  модул , блок сравнени , источник посто нного напр жени  к два блока вычислени  составл кмдих динамической жесткости, первый и второй входы каждого из которых подключены соответственно к выходам сумматора и генератора электрических колебаний соответствующего блока моделировани  вибрации, первые выходы первого и второго блоков вычислений составл ющих динамической жесткости соединены соответственно с объединенными первыми входами первого и третьего, и второго, и четвертого блоков умножени  комплексных чисел, вторые входы которых аналогично подключены ко вторым выходам блоков вычислени  составл ющих динамической жесткости, первый и второй выходы блоков пам ти соединены соответственно с третьими и четвертыми входами соответствующих блоков умножени  комплексных чисел, выходы первого из которых соответственно соединены с первыми входами первого и второго сумматоров, выходы второго блока умножени  комплексных чисел соответственно соединены со вторыми входами первого и второго сумматоров выходы третьего блока умножени  комплексных чисел соответственно соединены с первыми входами третьего и четвертого сумматоров , а выходы четвертого блока умножени  комплексных чисел соответственно соединены со вторыми входами третьего и четвертого сумматоров, выходы всех сумматоров соответственно соединены со входами блока делени  комплексных чисел, выходы которого соответственно соединены со входами блока вычислени  модул , выход которого соединен с первым входом блока сравнени , второй вход которого подключен к выходу источника опорного напр жени , а выход блока сравнени  соединен со вторым входом двухлучевого индикатора блока оптимизации .

Блок умножени  комплексных чисел содержит четыре умножител  и два сумматора, причем объединенные первые входы первого и четвертого, второго и третьего умножителей  вл ютс , соответственно первым и вторым входами блока, объединенные вторые входы первого и второго, третьего и четвертого умножителей  вл ютс  соответственно третьим и четвертым входами блока, выходы первого и третьего умножителей соединены соответственно со входами первого сумматора , выходы второго и четвертого умножителей соединены соответственно со входами второго сумматора, а выходы сумматора  вл ютс  выходами блока.

На Чертеже изображена схема устройства .

Устройство содержит возбудители 1,2 колебаний, руко тку 3, закрепленную на подвижной части возбудител  1, сидение 4, закрепленное на подвижной части возбудител  2, датчики 5-7 перемещени  на плече человека-оператора , блоки моделировани  вибрации 8,9, каждьм с генератором электрических колебаний 0, усилителем

11, узлом дифференцировани  12, блоками умножени  13 и 14 и сумматором. 15, блок 16 оптимизации с электронным двухлучевым индикатором 17, и задатчи0 ками напр жений 18-21, блоки 22 и 23 вычислени  составл ющих динамической жесткости, блоки пам ти 24-27, идентичные блоки 28-31 умножени  комплексных чисел, умножители .32-35 блока 28 умножеак  комплексных чисел, сумматоры 36,37, блоки yм oжeни  комплексных чисел, сумматоры 38-41, блок 42 делени  комплексных чисел, блок 43 вычис5 лени  модул , блок ДА сравнени , источник 45 посто нного напр жени , 46 - выбранна  точка на теле человека-оператора . Устройство работает следующим образом , В простейшем случае синтезируемыми виброзашитными виброгасител ми ру ки и сидени   вл ютс  виброизол торы соответственно с параметрами с h и f 2. коэффициенты жесткости , h , 2 коэффициенты демпфировани , при этом, если колебани  действующие через виброгасители человека-оператора, происходит по закону, а насидение - , то в бло ках моделировани  8,9 происходит решени  уравнений вида ( X,-V)()--Rp (1) (Xa.()R-c оператор дифференцировани ; где р колебани  руко тки 3., фикси руемое датчиком 5; колебани  сидени  4, фиксируемое датчиком 6j сила реакции руки на воздей стви  колебаний, через амо тизатор с , R - сила реакции тела человека на воз ействие через аморти затор 2. Z Генераторы колебаний 10 вырабатыв ют сигналы, пропорциональные задавае мым колебани м | и j. которые пос тупают в первые входы усилител , на вторые входы которых поступают сигна лы с выходов датчиков перемеще1ш  5 и 6, которые пропорциональны фактическим перемещени м руки и сидени  человека-оператора соответственно, т.е. х и х . На выходе усилителей формируютс  сигналы, пропорциональны х- и х-- 2 соответственно. Сигнал с выходов усилителей поступают к входам узлов дифференцировани  12 Блоки 22,23 вычислени  составл ю щих динамической жесткости работают исход  из следующих уравнений RB -(,)() -(W CaXXo/S o.-l) (4) При поступлении на их входах соот ветственно .H первом и втором выходах 23 по вл ютс  сигналы пропорциональные соответственно реал ной а 2 и мнимой Ь част ми динамической жесткости, а на первом и втором выходах 22 по вл ютс  сигналы, пропорциональные соответственно реальной а . и мнимой b част ми динамической жесткости, ла выходах которых формируютс  сигналы, пропорциональные р(х4-§) и p(). Сигналы , с тех же выходов усилителей, а также сигналы с выходов узлов дифференцировани  поступают на входы блоков умножени  13 и 14, На вторые входы блоков умножени  13 поступают сигналы от задатчиков напр жени  10 и 20 соответственно, которые пропорциональны коэф4ициентам h и с а на вторые входы блоков умножени  14 соответственно - сигналы от задатчиков напр жени  19,21, которые пропорциональны коэффициентам , Таким образом, на выходе блоков умножени  формируютс  сигналы,пропорциональные )-h и ,() и Caixz ), Сигналы с выходов блоков умножени  суммируютс  сумматорами 25, на выходах которых по уравнени м (l) и (2) формируютс  сигналы, пропорциональные Rn и R, соответственно. Сигналы, пропорциональные RpИ R, поступают на входы возбудителей колебаний I и 2 соответственно, которые обеспечивают передачу усилий руке и сидению пропорциональных сигналам RO и R, Изменением сигналов задатчиков напр жени  18-21 можно, таким образом, измен ть параметры виброизол торов руки и сидени  h, , 2 С.2 Наблюда  колебани , поступающие от датчика 7 на экране электронно-лучевого индикатора 17, можно наблюдать за величиной и сарактером колебательного процесса. Изменением (подбором) параметров можно обеспечить Ч - 2 минимум амплитуды колебаний плеча руки оператора при различном характере воздействий j f рые можно измен ть с помощью генераторов 10, Дл  осуществлени  синтеза виброгаснтелей по состо ни м (скорости, ускорению, перемещению) внутренних органов человека-оператора или iio состо ни м отдельных точек, например на теле человека 46 состо ни  которых трудно измерить непосредственно , при моделировании виброзащ ты , измеренные заранее в лабораторных услови х, например при

ПОМО1ДИ рентгеноскопии, податливости между другими точками и точкой 46 ввод тс  в блоки пам ти 24-27.

Если при непрерывном синтезе с h h2 измен ютс , и на выходе блока 43 по вл етс  сигнал, превышакщий сигнал с выхода блока 45, второй луч индикатора 17 отклон етс  и сигнализирует, что эффек тивность гашени  колебаний дл  точки 46 не увеличиваетс  при увеличении эффективности колебаний в точке 7, сигналы с выхода блока 44 ограничивают изменени  синтезируемых параметров h, с и h, Сл Tie. сигнал с выхода блока 44 служит предупреждающим о границе эффективности гашени  колебаний в точке 46. При этом синтез прекращаетс  и принимаетс  нова  стратег ги  поиска минимума при синтезе блоком 16 оптимизации. Представление податливостей в комплексной форме позвол ет утверждать, что при синтезе сложных структур амортизаторов , т.е. ручных машин, рулевых прспособлений , а также сидений при заданном диапазоне частот и различных колебаний оснований амортизаторов руки и сидени , принцип работы устройсва остаетс  тем же. Вместо блока 16 оптимизации могут быть применены автоматизированные стандартные блоки оптимизации, как МО, АО-1 и др.

Предложенное устройство позвол ет существенно улучшить процесс и качество синтеза виброзащиты, дает болшую практическую пользу, включа  экономию времени при проектировании таких систем.

Claims (2)

1. Формула изоб |етени 

   1, Устройство дл  моделировани  виброзащиты оператора, содержащее два возбудител  колебаний, первый из которых механически св зан с руко ткой , на которой расположен первый датчик перемещени , а второй - с сиденьем , на котором расположен второй датчик перемещени , третий датчик перемещени , расположенный на плече опратора , два блока моделировани  вибрации , каждый из которых содержит генератор электрических колебаний, усилитель , узел дифференцировани , два умножител .и сумматор, причем выход . генератора электрических колебаний соединен с первым входом усилител , второй вход которого подключен к выходу соответствующего датчика перемещени  , а выход соединен со входом узла дифференцировани  и с первым входом первого умножител , выход которого соединен с первым входом сумматора , выход узла дифференцировани  соединен с первым входом второго умножител , выход которого соединен со вторым входом сумматора, выход которого соединен со входом соответствующего возбудител  колебаний, и блок оптимизации, содержащий двухлучевой индикатор, первый вход которого подключен к выходу третьего датчика перемещений, и четыре задатчика напр жений , выходы которых соединены соответственно со вторы№1 входами умножителей блоков моделировани  вибрации , отличающеес  тем,

   0 что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет обеспечени  возможности моделирова ш  защиты внутренних органов оператора, в него дополнительно введены четыре блока

   5 пам ти, четыре блока умножени , четыре сумматора, блок делени  комплексных чисел, блок вычислени  модул , блок сравнени , источник посто нного напр жени  и два блока вычислени 

   Q составл ющих динамической жесткости, первый и второй входы каждого из которых соответственно подключены к. выходам сумматора и генератора электрических колебаний соответствующего блока моделировани  вибрации, первые выходы первого и второго блоков вычислени  составл ющих динамической жесткости соединены соответственно с объединенными первыми входами первого , третьего и второго, четвертого блоков умножени  комплексных чисел, объединенные вторые входы первого, третьего и второго, четвертого блоков умножени  комплексных чисел подключены соответственно ко вторым выходам блоков вычислени  составл ющих динамической жесткости, первый и второй выходы каждого блока пам ти соединены соответственно с третьими и четвертыми входами соответствующего блока умножени  комплексных чисел, выходы первого из которых соответственно соединень с первыми входами первого и второго сумматоров, выходы второго блока умножени  комплексных чисел соответственно соединены со вторыми входами,, первого и второго сумматоров, выходы третьего блока умножени  комплексных чисел соответственно соединены с первыми входами третьего и четвертого сумматоров, а выходы четвертого блока умножени  комплексных чисел соответственно соединены со вторыми входами третьего и четвертого сумматоров, выходы всех сумматоров соответственно соеди нень со входами блока делени  комплексных чисел, выходы которого соответственно соединены со входами блок вычислени  модул , выход которого соединен с первым входом блока сравнени , второй вход которого подключен к выходу источника опорного напр жени , а выход блока сравнени  соединен со вторым входом двухлучевого индикатора блока оптимизации, 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с  тем, что блок умножени  комплексных чисел содержит четыре умнржител  и два сумматора, при чем объединенные первые входы первог и четвертого, второго и третьего умножителей  вл ютс  соотчетственно первым и вторым входами блока, объединенные вторые входы первого и второго , третьего и четвертого умножителей  вл ютс  соответственно третьим и четвертым входами блока, выходы первого и третьего умножителей соединены соответственно со входами первого сумматора, выходы второго и четвертого умножителей соединены соответственно со входами второго сумматора, а выходы сумматоров  вл ютс  выходами блока. . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 607239, кл. G 06 G 7/48, 1975.
2. 2.Авторское свидетепьство СССР по за вке 2466543/18-24, кл. G 06 G 7/48, 1978 (прототип).

   :rJE

   л

   cb 56

   /

   t3

   ол 9 I

   2Q

   fon

   11

   16

   Hi

   E

   ±

   fj

   «6

   tf 6

   1

   /////

   f

   f