Устройство для моделирования гистерезиса в упругих связях

 

Союз Советскин

Социалист и тесея

Реслублик (11 581474 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 11.05.75 (21)2133214/18-2 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.

G 06 G 7/48

ecynnРотвенный нвинтот

Совета Мнннотров СССР но делам нзоорвтвннй н вткрытнй (43) Опубликовано 25.11.77, Бюллетень №43 (53) УДК 681.333 (088. 8) (45) Пата опубликования описания 29,11.77

В. Л. Доброславский, Г, Г. Дорфман и Э. И. Цесевич (72) Aвторы изобретения (71) Заявитель

Ленинградское специальное конструкторское бюро тяжелых и уникальных станков (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГИСТЕРЕЗИСА

В УПРУГИХ СВЯЗАХ

Изобретение относится к области аналого вой вычислительной техники и может быть использовано для модепирования внутреннего трения в материалах и некоторых видов конструкционного демпфирования при исследо» 5 ванин нелинейных динамических систем, Известно устройство для моделирования гистерезиса>содержашее операционные усилители, диоды и конденсаторы (11. Недостатком этого устройства является его срав 1О нительно низкая точность.

Наиболее близким к изобретению по технической сушности является устройство, содержашее операционный усилитель, выход которого подключен к первому входу сум- 15 мируюшего операционного усилителя, выход которого является выходом устройства, и суммируюший конденсатор (21

Недостатком такого устройства является

его низкая точность при моделировании неус-Ю тановившихся режимов, Целью изобретения является повышение точности моделирования.

Это достигается тем, что в устройство для моделирования гистерезиса в упругих 25 связях, содержашее операционный усилитель, выход которого подключен к первому входу суммируюшего операционного усилителя, выход которого является выходом устройства, и суммируюший конденсатор, введены нели нейные блоки, включенные параллельно меж ду собой в цепь обратной связи операционно го усилителя, каждый из которых состоит из разделительных диодов, запоминаюшего конденсатора, и делитель напряжения, средняя точка которого соединена с выходом

r, операционного усилителя. Неподвижные. контамты делителя напряжения подключены к источ» нику напряжения смешения, а подвижные контакты через разделительные диоды соединены с первой обкладкой запоминаюшего конденсатора, вторая обкладка которого сое» дннена с суммируюшей точкой операционного усилителя, которая через суммируюший конденсатор соединена сэ входом устройвтва и со вторым входом суммируюшего операционного усилителя.

На чертеже дана структурная схема уст ройства„

581474

Устройство содержит операционный усилитель l, суммирующий конденсатор 2, запо» минаюшие конденсаторы 3,, разделительные диоды 4, 5, делители 6 напряжении, суммирующий операционный усилитель 7, делитель

8нвцряжения, нелинейные блоки, 9 и источник 10 напряжения смещения.

Устройство работает следукщим образом, При появлении напряжения U на входе устройства напряжение U нв выходе опера; о ционного усилителя 1 ввиду отсутствия обрат ной связи мгновенно достигает расчетной величины, равной наименьшему запирающему напряжению в одном иэ нелинейных блоков

9, и s обратную связь подключается эвпоми- 5 нающнй конденсатор 3.

ПО мере увеличения напряжении Uù проис ходит последовательное отпирание разделительных диодов 4(5) и в цепь обратной свя»зи подключаются новые запоминакщие конденсаторы 3, в результате чего выходное напряжение U< изменяется ио кусочно-линейному закону с 4= эх

Прн э ом тангенс .угла наклона после дующих участков всегда меньше предыдущих, что позволяет линейными отрезками аппрок» симировать кривую деформироввния материала из свободного состояния.

При уменьшении входного напряжения Цц, все открытые разделительные диоды 4(5) сразу же закрываются, так zaK потенциал на запоминающих конденсаторах 3 становится выше, чем на выходе операционного усилит 55 ля 1, и на запоминающих конденсаторах 3 запоминаются напряжения, равные максимвль но достигнутому выходному напряжению V

4Ф за вычетом запирающего напряжения для

1 каждой цепочки. Разделительные диоды 5(4) смогут открыться только тогда, когда разность потенщи%лов н& звпОмин&ющем КОН» денсвторе 3 и на выходе операционного усн лнтепя 1 будет рвана расчетному запирающему напряжению в етой цепочке.

Таким образом, разделительные диоды

5(4) будут открываться в той же последовательности, но при уменьшении выходного напряжения относительно U на величину, равную удвоенному запирающему напряжению дли каждой цепочки. При этом моделируется нисходящая ветвь базовой.петли гистереэисв.

По.достижении на выходе напряжения

Q =-М схема придет в состояние, симметрич ное относительно начала моделирования нио,55 ходящей ветви петли гистереэиса с изменившейся полярностью входного и выходного напряжений.

При последующем увеличении входного напряжения Ц „ реализуется восходящая ветвь петли истеризисв. Для нее с учетом изменившихся полярностей справедливы все те же закономерности, что и для нисходяшей.

Замыкание базовой петли произойдет при

ui=Uitn .

Выходное напряжение операционного уси лителя Ut нв суммирующем операционном усилителе 7 складывается с входным. напряжением V предварительно преобразованным на делителе 8. Тем самым вводится линей наи коррекции средней жесткости петли гистерезисв, Предложенное устройство обладает белее высокой точностью по сравнению с извест» ными и может быть использовано при нссле» довании нелинейных динамических систем c упругО-фрнкционны м гистерезисом, Формула изобретения

Устройство для моделирования гистереэи са в упругих связях, содержащее . опера ционный усилитель, выход которого подключен к первому входу суммирующего опера» ционного усилителя, выход которого являеэся выходом устройства, и суммирующий кон денсвтор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в устройство введены нелинейные блоки, включенные параллельно между собой в цепь обратной связи операционного усили» тели, каждый из которых состоит as разде лительных диодов, звпоминакщего. конденсатора, н делитель напряжения, средняя точка которого соединена с awcoaoM операционно го усилителя, неподвижные контакты делите ля напряжения подключвны к источнику напри» жения смешения, в подвижные «онтакты, через разделительные диоды соединены с первой обкладкой запоминающего конденсатора, вторая обкладка которого соединена с суммирующей точкой операционного усилителя, которая через суммирующий конденсатор сое» динена со входом устройства и со вторым входом суммирующего операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Применение аналоговых вычислительны машин в энергетических системах. Под ред.

Соколова Н. Е. М., Энергия, 1970, с. 68, рис. 5-10.

2. Авторское1 свидетельство СССР

Ne 349000, кл. G 06 G 7/48, 1970.

581474 составитель Л. Чернышев

Техред 3. фанта ., Корректор, Е. Папп

Редактор А. Бер

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

Заказ 4580/39 Тираж 818 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

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