Устройство для полунатурногомоделирования

 

Ссиоз Советских

Соцналнстмческих

Республик

ОПИСАНИЕ щ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ С ТВЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свмд-ву, 734734 (22) Заявлено 261176 (2!) 2424689/18-24 с присоединением заявкм Мо (23) Приоритет

Опубликовано 1gp481 Бюллетень й9 14

Дата опубликования описания 150481 (51)М. Кл.З

С 06 G 7/48

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий 5З УДК681. 33m (Ps8.8) Я.И.Кекене, С.И.Оржекаускас, К.M.Рагулйскиб .; и И.Ю.Скучас

I ь с

)

)) -l .г

О

) 1

Каунасский политехнический институт им.Антайаса-бнечкуса (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУНАТУРНОГО

МОДЕЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для моделирования сложных нелинейных динамических систем.

По основному авт.св. 9 734734 известно устройство, которое содержит датчики параметров исследуемого объекта, которые через соответствующие усилители соединены со входами блока моделирования кннематической 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 20 а выход соединен со входом возбудителя колебаний, который установлен на колеблющемся основании и на столе которого установлен датчик перемещения стола возбудителя колебаний, эле-. мент демпфирования и упругий элемент, установленные между колеблющимся основанием и столом возбудителя кОлебаний, дополнительные усилители и датчик перемещения колеблющегося основания, выход которого и выход датчика перемещения стола возбудителя колебаний через соответствующие дополнительные усилители соединены с соответствукщимн входами блока моделирования связи объекта с колеблющимся основанием и блока формирования обратной передаточной функции возбудителя колебания, выход которого соединен со вторым входом сумматора (1 .

Однако это устройство имеет невысокую точность моделирования, так как не учитывается влияние на устойчивость устройства структуры самого объекта.

Цель изобретения — повышение точности моделирования.

Указанная цель достигается тем, что устройство .содержит датчики параметров кинематических связей между сосредоточенными массами объекта, датчики параметров кинематических связей между столом возбудителя колебаний и колеблющимся основанием, блоки вычисления вибрациониого усилия и два дополнительных. сумматора, выходы которых соединены с дополнительными входами блока оптимизации, выходы датчиков параметров кинематических связей между сосредоточенными

822218 массами объекта и выход датчика перемещения стола возбудителя колебаний соединены с соответствующими входами первого блока вычисления вибрационного усилия, выходы которого соединены с первыми входами дополнительных сумматоров, а выходы датчиков параметров кинематических связей между столом возбудителя колебаний и колеблющимся основанием и выход датчика перемещения колеблющегося основания соединены с соответствующими вхо- 0 дами второго блока вычисления вибрационного усилия, выходы которого соединены со вторыми входами дополнительных сумматоров.

На чертеже приведена схема устройст- 5 ва для полунатурного моделирования.

Схема устройства содержит датчики

1 параметров исследуемого объекта, датчик 2 перемещения колеблющегося основания, усилители 3, блок 4 модели- д рования кинематической связи объекта с колеблющимся основанием, сумматор 5, блок 6 оптимизации, блок 7 формирования обратной передаточной функции возбудителя колебаний, усилитель 8 мощности, возбудитель 9 колебаний, колеблющееся основание 10, датчик 11 перемещения стола возбудителя колебаний, элемент 12 демпфирования, упругий элемент 13, сумматоры 14 и 15, датчики 16 парамет- 30 ров кинематических связей между сосредоточенными массами объекта, датчики 17 параметров кинематических связей между столом возбудителя колебаний и колеблющимся основанием и 35 блоки 18 и 19 вычисления вибрационного усилия.

Устройство работает следующим образом.

Часть связи, расположенной между объектом 20 и основанием 10, моделируется с помощью блока 4 моделирования. С ним связанный блок 6 оптимизации как автоматически, так и вручную позволяет изменять параметры моделнр амой части связи по сигналам, 45 поступающим от датчиков 1„,...,1п, 16, 162, 2, 17, 17 и 11, и пропорциональным состояниям системы с целью оптимизации функционирования объек50 та. Сигнал, пропорциональный положению массы 21 объекта 20 через усилитель 3 поступает в блок 7. На выходе блока 7 формируется сигнал, равный силам сопротивле- 5 ния движению, вызванным конструкцией возбудителя 9 колебаний. Этот сигнал поступает на вход сумматора 5, на второй вход сумматора 5 поступает сигнал с блока 4 моделирования, пропорциональный силе, которую должна 60 передавать моделируемая часть связи на объект 20. Сигнал с выхода сумматора 5 через усилитель 8. мощности поступает на вход возбудителя 9 колебаний и он является суммой упомя- 65 нутых сигналов. Так как сигнал, пропорциональный силам сопротивления движению, вызванным конструкцией возбудителя 9 колебаний, используется для преодоления,. таких сил в возбудителе 9 колебаний, то вторая часть поступающего на вход возбудителя 9 колебаний сигнала, пропорциональная силе, передаваемой с моделируемой части связи, действительно способствует созданию в возбудителе 9 колебаний такой силы. Из-за электромеханических, аналого-цифровых. преобразований в контуре упомянутая сила передается на объект 20 с некоторым запаздыванием . Поэтому устройство при устойчивой реальной части системы при определенных параметрах моделируемой части связи между основанием 10 и объектом 20 может стать неустойчивой.

В о ъекте 20 выделена масса 21, через которую объект 20 имеет связь с оптимизируемой связью, находящейся между основанием 10 и объектом

I и масса 22, имеющая связь с массой

21 через линейную упругость 23 и демпфер 24.Масса 22 имеет множество связей с другими массами и элементами объекта 20. Все элементы системы являются неизвестными, кроме моделируемой части связи. Кроме того, они нелинейны. Если массу 21 обозначить а

1 координату х g,ìàññó 22- v2 и ее координату х, перемещение основания 10 через, то система дифференциальных уравнений, описывающих работу устройства при параметрах моделируемой части связи h и С упругого элемента

13 С, элемента 12 демпфирования

1 линейной упругости 23 С2 н демпфера 24 hz имеет вид

2 щ„р х„+ (Ьр+с) х„е р +(6„+с„) x„+(h p +

+с ) (x„-х2) =p(p) . (1) п1gp х2+(h2p+с2) (x2-х1)+ ° ° .+ ° ° .=

0. (I)

Но устойчивым устройство будет, если

/hpx

/СХ1 CC)X +Cg(X) X2) (?) Это справецливо для практически достигаемых в контуре моделиро- . вания и преобразования, т.е. 2 0,1 П.

Так как величина (hp+c)x„ формируется в блоке 4 моделирования, то она известна. Силы Н„рх „ и с„х „ формируются с помощью блока 19 вычисления вибрационного усилия и пропорциональные нм сигналы появляются соответственно на первом и втором выходах,а силы h p(x -х2) и с (х„-х2) вычисляются в аналогичном блоке 18 вычисления вибрационного усилия н пропорциональные им сигналы появляются соответственно на первом и втором выходе. На входы сумматора 14 подключены первые выходы блоков 18 и 19. Следовательно, на его выходе

822218 появляется сигнал, пропорциональный сумме диссипативных сил. т.е. 1 h x >hgp(-х . (3)

На входы сумматора 15 подключены вторые выходы блоков 18 и 19. Следовательно, на его выходе появляется сигнал, пропорциональный сумме упругих сил,т.е.

Гц =с х,+ с (х, х g) (4)

Сигналы с выходов сумматоров 15. и 14 поступают на входы блока 6 оптимизации и используются в нем для ограничения изменения оптимизируемых параметров h и с нри условиях (2 ) и (2 ). При действиии таких ограничений устройство может выйти иэ области устойчивости при автоматичес- 15 кой оптимизации из-за наличия цепей запаздывания в контуре моделируемой части связи.

Предложенное устройство выгодно отличается от известных, так как учи- Щ тывает влияние дополнительных связей на устойчивость работы устройства при различных исследуемых объектах. В нем осуществляется автоматическое задание ограничений на оптимизируемые параметры, а выделени:о одной связи объекта с сосредоточенными массами не представляет особых трудностей, так как параметры ее вычисляются в ходе работы устройства, в то время как другая часть объекта может быть более сложной, т.е. с рас. пределенными параметрами,и т.д.

Формула изобретения

УстРойство для полунатурного 35 моделирования по авт.св. Р 734734, о т л и ч а ю щ е е.с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, оно содержит датчики параметров кинематических связей между сосредоточенными массами объекта,. датчики параметров кинематических связей между столом возбудителя колебаний и колеблющимся основанием, блоки вычисления вибрационного усилия и два дополнительных сумматора, выходы которых соединены с дополнительными, входами блока оптимизации, выходы датчиков параметров кинематических связей .между сосредоточенными массами объекта и выход датчика перемещения стола возбудителя колебаний соединены с соответствующими входами первого блока вычисления вибрационного усилия, выходы которого соединены с первыми входами дополнительных сумматоров, а выходы датчиков параметров кинематических связей между столом возбудителя колебаний и колеблющимся основанием и выход датчика перемещения колеблющегося основания соединены с соответствующими входами второго блока вычисления вибрационного,усилия, выходы которого соединены со вторыми входами дополнительных сумматоров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 734734, кл. G 06 G 7/48, 04.11.76. (прототип).

822218

171

Составитель Г.Сорокин

Техред М.Голиика - корректор Ю.Макаренко

Редактор М.Недолуженко

Подписное

Заказ 1858/76 Тираж 74 5

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откратий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4