Устройство для моделирования виброударных механических систем
Союз Советских
Соцналнстнческнх реслублнк
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
G 06 G 7/48 / (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 15.02.77 (21) 2454105/18 — 24 с присоединением заявки J% (28) Приоритет Гаеударственныб квинтет СССР ие леван нзабретеннй / н атнрытнй Опубликовано 0502.80. Бюллетень М 5 Дата опубликования описания 05.02.80 (53) УДК681333 (088.8) (72) А втор изобретения И. Ю. Скучас Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВИБРОУДАРНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ Изобретение относится к аналого-цифровой вычислительной технике и может быть использовано для моделирования сложных динами- ческих систем с реальными сЬударяющимися элементами. Известны устройства для моделирования виброударных механических систем с двумя соударяющимися массами, однако они позволяют приближенно провести, моделирование виброударных механических систем с парой соуда10 ряющихся тел и сопровождаются большими конструктивными усложнениями при моделировании систем с несколькими соударяющимися массами (1), Наиболее близким по технической сущности t5 к предложенному изобретению является устройство для моделирования виброударньнс механических систем, содержащее возбудитель колебаний, вход которого соединен с выходом усилителя мощности, входом подключенного к выходу сумматора, первый вход которого соединен с первым выходом вычислительного блока, второй выход которого соединен с первым входом блока задания коэффициентов, первый выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход которого через блок усилителей подключен к выходу блока датчиков (2). Однако, хотя в указанном устройстве и введены корректирующие цепи для уменьшения задержки в контуре, но из-за ничтожно малого времени соударения, оно не позволяет правильно оценить ударные явления, особенно в случае моделирования сложных виброударных систем. Цель изобретения — увеличение точности и расширение функциональных возможностей уст- . ройства за счет моделирования ударных систем. Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введен блок задания параметров моделируемой системы, причем, первый выход блока задания параметров моделируемой системы соединен со вторым входом блока задания коэффициентов, второй выход которого подключен к первому входу блока задания параметров моделируемой системы, второй выход и второй вход которого соответ7!44"0 будителя и вызывает в нем силу, пропорциональную этому сигналу. Если S = Рв, то движение подвижной части 2 определяется из уравнения: mx + cx + hx =Fyp + ах 1 вх + к, (5) а, следовательно, Mx+Cx+Нх = F1ä (6) где М=.m a, C=c-.k, H=h Ü . Блок задания коэффициентов 8 может авто10 матически, по общеизвестным принципам, настраивать коэффициенты а, в, к на оптималь. ный режим функционирования моделируемой системы. Если моделируемая динамическая система описывается, например. уравнением (6), то в вычислительном блоке 7 реализуется модель, выдающая сигнал, пропорциональный Сх +Нх . Он поступает через сумматор 9 и усилитель 10 на вход возбудителя и вызывает силу, прилор0 женную к массе М; F =Сх +Нх, (7) Движеийе массы М при этом описывается уравнением: Мх + С (х — ху) + Н (х-х ) Руд (8) г Чтобы провести автоматическую оптимизацию всей динамической системы в целом вычислиственно соединены с третьим входом и третьим выходом вычислительного блока, третий вход блока задания параметров моделируемой системы подключен к выходу блока усилителей, а третий выход блока задания параметров моделируемой системы соединен со вторым входом сумматора. На чертеже приведена блок-схема устройства. ,Устройство содержит возбудитель 1 с подвижной частью 2, блок датчиков 3, закрепленный на подвижной части 2, блок усилителей 4, взаимно между собой связанные, блоки задания параметров моделируемой системы 5, вычислительный блок 6, блок задания коэффициентов 7, сумматор 8, усилитель мощности 9. Устройство работает следующим образом. Подвижная часть 2 возбудителя колебаний 1 связана с неподвижным основанием упругостью и демпфером. Динамическая модель подвижной части возбудителя может быть описана дифференциальным уравнением вида: mx + сх + hx = 0, (1) где m — масва подвижной части 2, с — коэффициент жесткости крепления подвижной части 2, h — коэффициент демпфирования, х,х,х — ускорение, скорость и положение подвижной части 2. При этом каждый удар в подвижную часть с силой Руд. вызовет ее движение по уравне- з0 нню mx + сх + hx = Fóä, (2) Если на вход возбудители колебаний подан сигнал, пропорциональный внешней силе Рв приложенной к массе а, то движение подвижной части 2 можно определить из уравнения: ЗБ тх + сх + hx РудФРв (3} При известных параметрах вибратора с,h,m, которые легко определить или заранее известны, изменением формы и величины силы Ев, а также материала нли формы подвижйой час- 40 тИ 2 возбудителя 1 может бьггь проведено моделиро. ванне виброударной системы, описываемой уравнением (3) с варьированием формы и величины силы, приложенной к массе m, формы и своиств контакта удара. 45 Чтобы можно было варьировать параметры m, h; c, системы введен блок управления параметрами моделируемой системы, который по входным сйгналам с блока датчиков 4 пропорциональным ускорению х, скорости х и пере-$0 мещению х, может сформировать сигнал, пропорциональный сумме каждого иэ них, умноженного на различные коэффициенты. Если эти коэффициенты равны соответственно а, в и к, то сигнал на выходе блока 6 будет сле- 55 дующим: ах + вх + к = $ - (4) Сигнал (4) с выхода блока 6 через сумматор 9 и усилитель 10 поступает на вход возтельный блок 7 взаимно связан с блоком задания коэффициентов 8. Таким образом, выполнение устройства в соответствии с изобретением позволяет получить высокую точность, так как исключен источник появления задержки, а возбудитель колебаний служит не имитатором координаты или силы, но является единой частью моделируемой виброударной механической системы, что позволяет правильно оценить удар в динамической системе. Кроме того, отсутствие необходимости измерения ускорения ударной массы не только исключает погрешности при оценке удара наличием связи, действующей на ударную массу, но и расширяет функциональные возможкости, так как позволяет моделировать системы с большим количеством ударных масс или динамические системы с сыпучей средой, состоящей из жестких элементов. Фор мула изобр ет ения Устройство для моделирования виброударных механических систем, содержащее возбудитель колебаний, вход которого соединен с выходом усилителя мощности, входом подключенного к выходу сумматора, первый вход которого соединен с первым выходом вычислительного блока, второй выход которого соединен с первым входом. блока задания коэффициентов, первый выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход которого через блок усилителей Составитель И. Лебедев Техред М.Келемеш Корректор Г. Назарова Редактор Д. Зубов Заказ 9291/48 Тираж 751 Подписное UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва,Ж-35, Раушская наб, д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4 5 7144?0 6 подключен к выходу блока датчиков, о т - ка, третий вход блока задания параметров л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увели- моделируемой системы подключен к выходу чения точности н расширения функциональных блока усилителей, а третий выход блока завозможностей эа счет моделирования ударнь!х дания параметров моделируемой системы соесистем, в него дополнительно введен блок за- g цинен со вторым входом сумматора. дания параметров моделируемой системы, Источники информапии, причем, первый выход блока задания парамет- принятые во внимание при экспертизе ров моделируемой системы соединен со вто- 1. Маори С. Ф. и Ибрагим А. М. Оптимиэарым входом блока задания коэффициентов, ция колебательных систем с помощью гибридвторой выход крторого подключен к первому 10 ной электромеханической АВМ. Журнал "Лииавходу блока задания параметров моделируемой мическне системы и управление", 1972, Н 2, системы, второй выход и второй вход кото- с. 115, рого соответственно соединены с третьим вхо- 2. Авторское свидетельство СССР И 516057, цом и третьим выходом вычислительного бло- кл. 6 Об G 7/48, 1975 (прототип).
