Устройство для определения нелинейных характеристик колебательных систем

 

Изобретение позволяет увеличить точность и производительность устройства для определения нелинейных характеристик колебательной системы при виброиспытаниях и исследовании приборов и машин путем исключения необходимости реализации резонансных колебаний . На выходах резистора 10 и интегратора 11 получают косинусоидальную и синусоидальную составляюп(ие смещенного по фазе сигнала гармони- . ческого возмущающего процесса, равного по амплитуде сигналу датчика 8. При помощи блоков 12, 13 и 9 обеспечивается адекватность такого разложения сигнала и тем самым баланс его косинусоидальнои составляющей с суммой сигналов, поступающих с выхода 4 источника 1 и с выходов блока 7 возведения в степень, когда рукоятки регулирования их коэффициентов пропорциональности установлены в нужное положение . Так определяются коэффициенты разложения потенциальной характеристики в степенной ряд. Одновремен-- но обеспечивается баланс синусоидальной составляющей указанного сигнала с диссипативным членом уравнения движения , поэтому путем перевода переключателя 5 в три положения на индикаторе 14 получают данные для расчета диссипативной характеристики. 1 ил. С $ (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 05 В 23/02

ГОСУДАРСТЗЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ; 1»:

Н A STOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ налив ;,, (21) 4157850/24-24 (22) 08.12.86 (46) 30. 05.88. Бюл. Р 20 (71) Литовская сельскохозяйственная академия (72) В.P.B.Àòñòóïåíàñ (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское. свидетельство СССР

11 1236427, кл. G 05 В 23/02, 1984.

Авторское свидетельство СССР

В 1109715, кл. С 05 В 23/02, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОЛЕБАТЕЛЬНЬ1Х

СИСТЕМ (57) Изобретение позволяет увеличить точность и производительность устройства для определения нелинейных характеристик колебательной системы при виброиспытаниях и исследовании нриборов и машин путем исключения необходимости реализации резонансных колебаний. На выходах резистора 10 и интегратора 11 получают косинусоидаль„„SU„„1399708 А1 ную и синусоидапьную составляющие смещенного по фазе сигнала гармони- . ческого возмущающего процесса, равного по амплитуде сигналу датчика 8.

При помощи блоков 12, 13 и 9 обеспечивается адекватность такого разложения сигнала и тем самым баланс его косинусоидальной составляющей с суммой сигналов, поступающих с выхода 4 источника 1 и с выходов блока 7 возведения в степень, когда рукоятки регулирования их коэффициентов пропорциональности установлены в нужное положение. Так определяются коэффициенты разложения потенциальной характеристики в степенной ряд. Одновременно обеспечивается баланс синусоидальной составляющей указанного сигнала с диссипативным членом уравнения движения, поэтому путем перевода переключателя 5 в три положения на индикаторе 14 получают данные для расчета диссипативной характеристики. 1 ил.

1399708

Изобретение относится к испытательным приборам и может найти примеНение в приборостроении, при виброисПытаниях и исследовании нелинейных колебательных систем.

Цель изобретения — увеличение точности и производительности устрой . ства.

На чертеже показана блок-схема 10 йредлагаемого устройства.

Устройство содержит источник l наг1ряжений, пропорциональных смещению, скорости и ускорению с выходами соотетственно 2, 3 и 4, четырехпозицион- 15 и переключатель 5, имеющий выход и четыре входа, первый иэ которых соенен с выходом первого сумматора б,,ервый одиночный вход которого соединен с выходом 4 источника 1 непосред- 20 с1твенно, а группа входов — с выходом

1 источника 1 через блок 7 возведения степень группы. Устройство содержит акже датчик 8 возмущающего процесса,, ок 9 сравнения амплитуд, имеющий

Два входа, оцин иэ которых соединен с датчиком 8 непосредственно, а другой — через регулируемый резистор 10, Интегратор ll, и второй сумматор 12, второй вход .которого, как и первый

Цход первого сумматора б, соединен с

ыходом резистора 10, а выход дополительно соединен с первым входом азометра 13, второй вход которого одключен к выходу 2 источника I. стройство снабжено также индикатоом 14, вход которого соединен с выодом переключателя 5, четвертый ( ход которого подключен к выходу интегратора 11, а второй и третий — к

40 выходу 3 источника 1 непосредственно и через блок 15 оценки среднего значения модуля соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Функционирование устройства основано на преобразовании дифференциального уравнения вынужденных колебаний нелинейной системы в стандартной форме

50 х + г(х) + f(x) = е cos u t (1) к виду х + г(х«) + f(x ) = адcos яг+

+ Ь sina t, (2) что равносильно переносу точки атсче- 55 та времени на величину фазового угла (g между возмущающим и колебательным процессами. Преобразованное урав— некие (2) распадается на два независимых уравнения х++ f(x ) а совы ;

«

bå, (3) (4) Первое из них справедливо в любой момент времени и позволяет определить потенциальную характеристику f(х) по одной реализации нерезонаисных колебаний, а второе, справедливое лишь в среднем за период, — диссипативную характеристику г(х) по нескольким реализациями вынужденных колебаний (различного уровня).

Перед началом работы рукоятки регулирования блоков 10 и 11 устанавливаются в исходное положение, что соответствует нулевому сопротивлению резистора 10 и нулевому. коэффициенту пропорциональности интегратора 11, обеспечивающего получение синусоидальной составляющей правой части уравнения (2). После реализации установившихся колебаний системы фаэометр 13 показывает величину фазового угла ср который в случае дерезонансных колебаний находится в пределах О,..., н/2 рад, а в случае зарезонансных колебаний — в пределах и /2,..., и .

Вращением рукоятки регулирования пропорциональности блока 11 добиваются показания фазометра соответственно

"0" или Т . Затем путем регулирования сопротивления резистора 10 добиваются нулевого показания индикатора блока 9 сравнения амплитуд и тем самым заканчивают формирование преобразованного возмущающего процесса, соответствующего правой части уравнения (2).

Устройство готово к определению обеих характеристик. !

Потенциальная характеристика f (х) определяется в виде разложения ее в степенной ряд. Для нахождения коэффициентов разложения при первом (крайнем правом) положении переключате" ля 5 производят настройку блоков 7 возведения в степень группы путем регулирования их коэффициентов пропорциональности до тех пор, пока на индикаторе 14 (например, экране катодного осциллографа) будет получен нулевой сигнал согласно уравнению (3).

Положение рукояток регулирования со ответствует величинам искомых коэффициентов разложения.

3 l39

Для определения диссипативной характеристики r(x) переключатель переводят последовательно во второе, третье и четвертое положение, записывая при этом показания индикатора 14, соответственно амплитуду скорости колебательного процесса х „ „, среднее значение модуля (абсолютной величины) скорости х, и амплитуду синусоидальной части преобразованного возмущенного процесса Ье. Затем рассчитывают величину 2b х „ /(х «), которая равна значению искомой функции r(x) когда ее аргумент х равен х„ „, .

Измерения повторяют несколько раз при различных значениях х„ „ и таким образом получают искомую функцию в табличной форме, которую при необходимости можно аппроксимировать аналитическим выражением.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность и ускорить процесс идентификации нелинейных динамических систем по вынужденным колебаниям при гармоническом возмущении за счет того, что отпадает необходимость в осуществлении труднореализуемых резонансных колебаний.

Формула изобретения

Составитель А.Лащев

Редактор Ю.Середа Техред A.Êðàâ÷óê Корректор С.Черни

Заказ 2664/47 Типаж 866 Попписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство для определения нелинейных характеристик колебательных систем, содержащее переключатель, индикатор, источник напряжений, имеющий первый второй и третий выходы, про9708

4 порциональные соответственно смещению скорости и ускорению, первый сумматор, группа входов которого соедине5 на с выходами группы блоков возведения в степень, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью увеличения точности и производительности устройства, оно содержит датчик воэмущающе1п го процесса, регулируемый резистор, интегратор, второй сумматор, блок сравнения амплитуд, фазометр и блок оценки среднего значения модуля, причем переключатель выполнен четырехпоэиционным, имеющим выход, соединенный с индикатором, и четыре входа, первый из которых соединен с выходом первого сумматора, первый выход источника напряжений соединен с первым

2п входом фаэометра и с входом группы блоков возведения в степень, второй выход с первым одиночным входом первого сумматора, третий выход — с вторым входом переключателя непосредст25 венно, а с третьим входом переключателя - через блок оценки среднего значения модуля, выход датчика возмущающего процесса подключен к первому входу блока сравнения амплитуд не3п посредственно и через регулируемый резистор — к второму одиночному входу первого сумматора, к первому входу второго сумматора и к входу интегратора, выход которого соединен с четвертым входом переключателя и с вторым входом второго сумматора, подключенного выходом к вторым входам фаэометра и блока сравнения амплитуд.