Устройство для полунатурного моделирования
Союз Советских
Социалистических
Республик (il) 734734 (61) Дополннтельное к авт. свил-ву— (22) ЗаЯвлено 04.11.76(21) 2417735/18-24 (51)М. Кл. с прнсоеднненнем заявки,%—
G06 G 7/48
Государственный комитет (23) Приорнтет— да делан изобретений н открытнй
Опубликовано 15.05.80. Бюллетень № 18
Дата опубликования описания 20 05 80 (53) Уд 681.335 (088.8) (72) Автор нзобретення
И. Ю. Скучас
Каунасский политехнический институт им. A. Снечкуса (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПСИУНАТУРНОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ
Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано при исследовании сложных нелинейных динамических систем с реальными объектами.
Известно устройство для полунатурно1о моделирования, содержащее датчики параметров исследуемого объекта, возбудитель колебаний, усилители, блок мо- . делирования динамической системы, блок управления параметрами, сумматор, блок формирования обратной передаточной функции и усилитель мощности (1).
Однако зто устройство позволяет провести полунатурное моделирование только в узких зонах устойчивого функционирования контура полу-натурного моделирования и полунатурное моделирование не может бътть проведено, если параметры контура соответствуют неустойчивым зонам функционирования контура.
Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство, которое содержит датчики
1 параметров исследуемого объекта, которые через соответствующие усилители соединены со входами блока моделирования кинематической связи объекта с колеблющимся основанием, один выход которого соединен с первым входом сумматора, а соответствующий вход и другой выход подключены соответственно к выходу и входу блока оптимизации, блок формирования обратной передаточной функции возбудителя колебаний и усилитель мощности, вход которого подключен к выходу сумматора, а выход соединен со входом возбудителя колебаний, который установлен на колеблящемся основании и на столе которого установлен датчик перемещения стола возбудителя колебаний (2j. Кроме того, это устройство содержит блок дифференцирования и блок определения интервала.
Однако оно без стабилизирующих цепей ие обеспечивает устойчивость в зоне измерения параметров с целью оптимиза734 4., датчиков 1, 10 и 13 на выходе блока
3 формируется сигнал, пропорциональный силе щ, создаваемой модышруемой мастью связи на объект 14, вызванной колебаниями основания 8, и реакцией объекта 14 на эту часть связи. Он поступает на вход суъьтатора 4. На другой вход сумматора 4 поступает выходной сигнал датчика 10, пропорциональIo ньй положению стола возбудителя 8 колебаний, через усилите?ть и блок 6 формирования обратной передаточной функции возбудителя колебаний, т.е. в случае электродинамического возбудителя коле{ 5 баНИЙ
Сиг нач с въс-Ода có o,Ieтора у? пропор» цно На?тЬ Нттптт С ММ Е т» + F C, „Чэр ЕЗ уС И,.т{тттдть 7 ктсщттост;.т ттс -.тупае т на управ.тяющий вход возбудите{ля 8 колебаний, и яытяется возтбуждат квтм C другой сто ц{? Рсптт на возбудит е?п;, 8 колебаний дейст вуют силы сопротивления движению, т.е. рэакттия 4. olзъекта 14 и сила Fq (2) у вьтзвашл;гя конструкцией возбудителя 8.
?;" анно?=тесне с{и:, действующих на вибратор возбудите?тя 8 колебаний
3 734 ции функционирования обьекта без потери точности.
{те?тью изобретения является расширение о{части применения и увеличение точттссти работь
Указанная цель достигается тем, что и,"эсд?тагаемое jjcTpOHcTBQ для пслу ,натурного модепированич содержит элеме:и демпфирования и упругий элемент, установленные между колеблюп{имся основанием ? столом возбудителя колебаний ? до?тол.:Te?IbcuIO усилители и датчик переиещен{тя кслеблюптегося основания, выход которого и выход датчика перемещения стопа возсудителя колебаний через соот ветствутотт{ие дополнительные усилители соединены с cooraeтствутсшими входами блока моделирования свчзи объек с колеблют{тимся основанием и блока формирования обратной передаточной функции возбудителя колебаний, выход которого со nIIIIeII со вторым входом сумС;тэ:тта устройства дпя полунаторного ттсдсят{траватния прттведена на чертеже. 25 ,уУ, —,у тй Во тодттржит ПаттттткH 1 пара, Me TOOL !,CC?Ie?Iт ЕМОГO ОбЬЕКта уСР»ттттэ?ти, .т бту.„.У,- 3 т, тОДР:-{ттУ»В?т Нт{ я ;; Iy! Утттттаттттт г С Кэйт с" - - т - т - =- :; с к „iеl„:ттлщтнмгтт (.Г Ьова, Вт -.т:..., C ", т. :. . .:.II OO 4., 6?тОК т т т?РТП;унтэащти, ;?Iox,-т . ю,миро? а -,:я Обтратнсй nepедатui?-=.
Ной {уутiи ттИII т;-тЗбудтт т ЕЛЯ Конт Е?т а IIIl т у И л:"-;:.»т-;: 7 мотттттости, возбудитоъ.: ;, xo?Ieбани .{ ..т,от "?тт тптееся т"тсновацие З т,.!а Г пк
{ . "3 "i Змет?тэиття С.т О?та ттт-тэб;у:.ттт;"-.я КОПЕ банийт э?тт ъ тгтттт j f qi тпт ттр рввтп я тттру
Гтттй „--тЛЕ{т{эитт т Я и Датттнн { 3 I?OP r ?ттЕЩС у ия колеблющегося сснованття.
: 1тУт"Я-.ТВО РабОТаэт СЛЕД5 Ю?ЦИМ Образом
"-тасть связи между объектом 14
КСЧЕ6 тящИМСЯ ОС{тсттаиттэм Э МОдвпируэт сН с помо{пью блока 3 мсделироваттияе
C ним связанный блок 5 как автоматиЧЕСГтт, т:К Ч ВруЧНутО ПОЗВОЛИЕт ИЗМЭнять параметры моделируемой части связи по сигналам, поступающим от дат Âêo 11,..., 1;,..., 1 ., и 10, и пропорциональным параметрам состояния объекта с целью оптимизации функцио- о пирования объекта. Сигнал с датчика 10, пропорциональный положению стола возбудителя колебаний, поступает через усилитель 2 в бпок 3, в который таким же образом нс:ступает сигнал с датчика 13, пропорциональный положению основания
9. По параметрам структуры моделируе;:вй части связи, изменяем?ям блоком 5
Стт.т ИМтт»т{ИИ И ттIIOI IIII bIbI СИГНалаМ
-т (p) = mp t hp+ c 1 f, 1) где p « «оператор дифференцирования
at. д тт — масса подвижной части возбудителя 8 колебаний, т{ " коэффициент демпфирования возбудителч 8 колебаний, КсзффИЦИЕНТ ПОДВЕСКИ CTO?IB возбудителя 8 колебаний.
Таким обра{эом, IIa второй вход сумматора 4 посту. тает сигнал, пропорциоНат?ттЬНЬтйт СИЛЕ FC СОПРСТИВПЕНИЯ ДВИжЕIIIBo возбудителя 8 кс:тебапий, T,å.
Г = ту, { тт1ра.; -,р:, с т: (2) (° " ?Ф
В,+ у, (тр + 6 р+ с ) = Р„+ к(т р + hp+ I ) (3) При точном подборе параметров в блоке 6 получаем т.е. возбудитель 8 колебаний развивает силу, действуюп{ую на обьект и равную силе,„ поступатстцей с блока 3, пропорциональную силе, развиваемой моделируе= мой частью связи на обьект 14. Но так
734734 как эпектромеханическое преобразование всегда сопровождается неточностью изза неточности подбора параметров (в блоке 3) или разброса параметров самсго возбудителя 8 колебаний, цепей измерения, а также применения цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей в контуре, то сила F на объект
14 передается с некоторым запаздыванием Г . Таким образом, если пере- 10 даточная функция объекта по силе (входная величина сила)%1, а моделируемой части связи по координате (входная величина координата) v%@g,то характеристическое уравнение контура полуна- 15 турного моделирования имеет вид ск о e = (4)
Если, например, объект 14 характеризуется массой hk, а моделируемая часть связи — параметрами жесткости с и демпфирования ф, то выражение (4) преобразуется к виду
Поэто .Г KOEITW р Ролунат 1зното лирования при устойчивой динамической системе (объекта) является устойчив ь1л1, и выше сделанны рассуждения Выраж.:-»ния (7) остаются в силе.
Устройст1зо обеспечивает таким Об1 :—
ЗОМ ПОПЕ „:Ю УСТойЧИВОСТЬ ф „H KIJ h 0 HEEP oil Q.— ния при выполнении условий (7). Так как коэфф1ьциенты 11, и с.1 ..заранее
ИЗВЕСТНЫ ИЛИ ОПРЕДЕЛЯЮТСЯ, ТО ОПТИЛН1зация параметро1з связи модулируемой в блоке 3 не представляет никаких особенностей и легка осушеств11л;а.
Таким образом, Введен;1» элел1ек-.а
1 1 демпфирова 1ия и у-гругого э.lеменга12, а TQKEKB соответствуюшег0 управления возбудителем 8 кол»0аипй способствует осушестьленпо устойчивости уст ройства голунатур 1ог 0;,IoäÿëklpokioH, 1>-: в диапазоне изменения параметров, -.0 делируемой части системы с цепью оптимизации фу-нкционирования Обьекта без уменьшения точности, а ИС1»лючение
25 „-,а+ (hp+c) e — Р с
Но это уравнение, а следовательно и контур полунатурного моделирования, характеристическим уравнением которого
ЗО
OHO ЯВЛЯЕТСЯ, H51BBT IUHPOKH B GOHbi 11Ьустойчивости.
В устройство введены элемент 11
p,BMïôHp0âHHkEÿ с коэфф1щиентом демпфирования и и упругий элемент 12 с
5 коэффициентом демпфирования жесткости с . Характеристическое уравнение контура полунаторного моделирования имеет при этом вид
40 p y (Qp+c je Ь p+
Из уравнения (6) видно, HTO если (h
50 для параметра с.
Если объект 14 содержит более сложную структуру с неизвестными параметрами, то характеристическое уравнение контура полунатурного моделирования
55 остается вида (6). Увеличиваются только численные значения коэффициентов жесткости и демпфирования при членах уравнения (6) без запаздывания. опасности возникновения пеустойчивости режимов в контуре при этол; позволяет ЧВОВестч поп патз DHOB л:Од -ПРООьа
НИ Е H) ÜÑTHÈT kkçHÛÕ. ПР ЕЦПЗИ 0П:-1ЛХ 0 3 H Bl1: —. тов.
Ф 0 Р л1 У "... и з 0:.: .: B H стр011стВО ля поп,"1ат p : ÃÎ ".:0 :Г i li:
РОВаН11Я. СОДЕРжаШЕЕ ДатЧИКИ Па заЛ;ЕBЗ». П исследуел1ого ооьекта, кого;; IB --;ер: соответствуюшие ус11л11те11п соед: испь
С0 ВКОДами ОлОКВ л10дел11рова1111Я 1 11 11е1 "
ТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ООЬЕК а с к:;.00 .Юпц л10,: основанием, один Выход кстор01 ..-0:. дп.нен с первым входом сумматора, а соогВетствуюший вход и pvtoki ььГ сд псдК ПОЧЕНЬ1 CODTBBTCTBBHHO К ВЫХОД и ВХОp JI блока Оптим11з аш1и, 6л0к ф0 Рл >1ВОВ ания обратной пе-.едаточной М;-=10И111 ь будителя колебаний H у"илитель мошности, BXOA КОТОРОГО ПОДКЛЮЧЕН К ВЫХОД „» СУМ-» матора, а выход соединен со Входом возбудителя к011ебаний, который установлен на колебл10ше.ися Основании и на столе которого установлен датчик перел:ь ше1п1Я стола Возбчдителя колебаи1. !, О т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью рас1П11рениЯ Области прил1еиения и увела ичГния точнОст11 Вабс гь:> 0110 содержит элемент дел1П иро .;ВИ1 :.:. -,:;;и элем нт, установ-.ениые м= . - И0:1"-.. ll1kIvciI ссlзованием и стопсл1 ь00 уд i B:ь, выход которого соединен со вторым входом сумматора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
l. Авторское свидетельство СССР по заявке l4 2300598/18-24, кл. G06 G 7/48, 1975.
2. Авторское свидетельство СССР
34 516057 кл. GO6 G 7/48 1975
t n (прототип) 7 734734 колебаний, дополнительные усилители и датчик перемешения копеблюшего осно-, вания, выход которого и выход датчика перемешения стола возбудителя колебаний через соответствуюшие дополнительные усилители соединены с соответствую-. щими входами блока моделирования связи объекта с колеблющимся основанием и блока формирования обратной передаточной функции возбудитапя колебаний, Составитель Г. Сорокин
Редактор Н. Каменская Техред С. Мигай Корректор Ю. Макаренко
Заказ 2090/52 Тираж 751 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
