Устройство для воспроизведения характеристик силы трения

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СИПЫ ТРЕНИЯ, содержащее сумматор, блок воспроиз ведения релейной характеристики, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого является выходом формирования силы трения устройства, вход задания скорости которого подключен к входу блока воспроизведения релейной характеристики и к входу блока ограничения , выход которого через инвертор соединен с вторым входом сумотличающееся матора, тем, что, с целью повышения точности , в него введен блок воспроизведения зоны нечувствительности, выход которого подключен к третьему входу сумматора, вход задания скорости устройства соединен с входом блока воспроизведения зоны нечувствительности .

(39у (t l) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК рц С 06 G 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТБУ (21) 3690234/24-2ч (22) 25.11.83 (46) 15.07.85.Бюл. У 26 (72) Н.М. Козлова, П.Б. Кондратьев, В.А. Paar, В.Г. Стеблецов и Б.А. Шестериков (53) 681.333(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 211885, кл. G 06 G 7/48, 1967, 2. Авторское свидетельство СССР

Ф 324636, кл. G 06 С 7/68, 1970 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СИЛЫ ТРЕНИЯ, содержащее сумматор, блок воспроизведения релейной характеристики, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого является выходом формирования силы трения устройства, вход задания скорости которого подключен к входу блока воспроизведения релейной характеристики и к входу блока ограничения, выход которого через инвертор соединен с вторым входом сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения точнос" ти, в него введен блок воспроизведения эоны нечувствительности, выход которого подключен к третьему входу сумматора, вход задания скорости . устройства соединен с входом блока воспроизведения эоны нечувствительности.

1167628

20

35

50

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано при исследо-. вании нелинейных систем автоматического управления на аналоговых вычислительных машинах и при полунатурном моделировании.

Известна модель сухого трения, содержащая операционный усилитель, диоды и резисторы j1) .

Недостатком этого устройства является то, что оно не учитывает вязкое трение .

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для моделирования характеристик силы трения, содержащее релейный блок, выход которого подсоединен к первому входу сумматора, а вход соединен с общим входом устройства и входом блока ограничения, последовательно соединенного с входом инвертора, выход которого подсоединен к второму входу сумматора, выход которого является общим входом устройства f2) .

Однако это устройство недостаточно точно моделирует трение, а именно не учитывается так называемое

"вязкое" трение, когда сила трения увеличивается с увеличением относи- 3 тельной скорости движения.

Целью изобретения является повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее сумматор, блок воспроизведения релейной характеристики, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого является выходом формирования силы трения устройства, вход задания скорости которого подключен к входу блока воспроизведения релейной характеристики и к входу блока ограничения, выход которого через инвертор соединен с вторым входом сумматора, введен блок воспроизведения зоны нечувствитель— ности, выход которого подключен к третьему входу сумматора, вход задания скорости устройства соединен с входом блока воспроизведения зоны нечувствительности °

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — зависимость силы трения от относительной скорости.

Устройство содержит блок 1 воспроизведения релейной характеристи5

0 ки, блок 2 ограничения, инвертор 3, блок 4 воспроизведения зоны нечувствительности и сумматор Б. Блок 1 содержит диоды 6, операционный усилитель 7 и масштабные резисторы 8.

Блок 2 содержит диоды 9, операционный усилитель 10, масштабные резисторы 11 и переменные резисторы

12. Инвертор 3 содержит операционный усилитель 13 и масштабные резисторы 14, Блок 4 содержит диоды 15, операционный усилитель 16, масштабные резисторы 17 и переменные резисторы 18. Сумматор 5 содержит операционный усилитель 19 и масштабные резисторы 20.

Устройство работает следующим образом.

Получение желаемой зависимости силы трения F от относительной скорости движения Ь Г основано на алгебраическом суммировании на входе сумматора 5 сигналов с выхода блока 1, с выхода блока 2 ограничения, проинвертированного на инверторе

3 и с выхода блока 4 воспроизведения зоны нечувствительности.

При малых значениях входного сигнала U а Д. срабатывают блок 1 и

I блок 2 ограничения, величина силы трения (сигнал U на выходе инвертора 3) определяется разностью сигналов с выхода в блок 1 и блока 2 ограничения, прошедших через инвертор 3, при этом формируются составляющие характеристики трения, соответствующие отрицательному и сухому трению (участки ОА, АВ, фиг. 2). Величина силы трения покоя !

+F определяется напряжением подпора диодов. 6, устанавливаемым с помощью переменных резисторов 8, крутизна и протяженность участка ОА изменяется в зависимости от коэффи-циента усиления операционного усилителя 10, определяемого отношением резисторов 11. Величина силы трения на горизонтальном участке AB + F определяется разностью напряжения подпора диодов 6 Щ, определяющего релейную характеристику блока 1 и напряжения подпора диодов 9 +U определяющего величину ограничения блока 2. При дальнейшем увеличении входного сигнала срабатывает также блок 4 воспроизведения зоны нечувствительности, и сигнал на выходе инвертора 3 определяется разностью

3 1167628 сигналов с релейного блока 1, с блока 2 ограничения, проинвертированного инвертором 3 и с блока 4 воспро" изведения зоны нечувствительности, при этом формируется участок ВС на характеристике трения (фиг. 2).

Протяженность участка АВ зависит от Х величины эоны нечувствительности, с которая определяется напряжением н подпора диодов 15 +l . Крутизна t0 о участка ВС регулируется изменением б коэффициента усиления блока 4, определяемого отношением сопротивлений 17.

Предлагаемая схема устройства I5 для моделирования характеристики трения позволяет в широких пределах и независимо друг от друга менять крутизну участков ОА и ВС, протяженность участков ОА, АВ, ВС. 20

Таким образом, предлагаемое уст- п ройство за счет введения дополни- к, тельного блока повышает точность воспроизведения характеристики силы трения. 25

В качестве базового объекта при= нято устройство для моделирования характеристики трения, реализуемое в аналоговой вычислительной машине

MH-IОМ с использованием диодных ячеек с потенциометрами смещения (альбом "Аналоговая вычислительная машина MH-IOM", техническое описание, ПТЗ 033.003 ° ТО, с. 51, рис. 5, 7), при этом характеристика трения имеет вид, показанный на фиг. 2 пунктирной линией. Максимальная ошибка приближения характеристики, реализуемой в базовом устройстве, к желаемой (сплошная кривая на фиг. 2) в точках о, a b с составляет соответственно

F - Р

8 ax = — — — 100X о Fi о °

Ро

8 » = - ----- 100 »a F о

Fo

8 „= -"- — — — IOOX еаь b Р ь

Ро

6 = — — — -" Ioox.

«»с " с с арактеристики на фиг. 2 построены учетом масштабов реальных значеий физических величин (при расчете шибок значения ординат удобно рать в сантиметрах):

4 5-3

8 = " — — 100% = 50

4,5

3 3-3

9 = - — -«100X = 9

" ь"b 3 3

Ъ

3 5-3

6 = - - — ° 100%= 14X3 5 и оь ь

4-3 г»а = — 100X = 25,, Максимальная суммарная ошибка риближения характеристики на участОС

6 „,с,„= 50X + 14X + 9X + 25 ос = 98 ..

Максимальная ошибка приближения характеристики, реализуемой в.предлагаемом устройстве (асимптотическая кривая на фиг. 2), к желаемой в рассматриваемых точках: !

30 ась »

3 5-3

8щ = - — — ° 100 = 14

"а 3,5 ь

3 3-3

8 wggb = - - — 100 = 9

3,3

8,,„ДД,=Р,-Р, =0

Максимальная суммарная ошибка приближения характеристики на участке ОС

О,щ„= 0 + 14X + 9X + 0 = ос

40 = 23%

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно увеличить точность воспроизведения характеристики трения за счет моделирования трех ее участков.

1 1 67628

Составитель Рыбин

Редактор Л. Алексеенко Техред А.Бабинец

Корректор А. Обручар

Закаэ 4438/48 Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4