Устройство для полунатурного моделирования колебательных систем

 

Союз Советскки

Соцкапксткчвскки

Республкк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное и авт. свид-ву (22) Заявлено 07.0 l . 80 (2l ) 2865381/l 8-24 (51)M. Кл.

G 06 С 7/48 с присоединением заявки М (23) Приоритет

1Ьеудлрстеаный комитет

СССР ао делан иэо4ретеиий и етерытий

Опубликовано 23. 04 . 82. Бюллетень % l 5 дата опубликования описания 23 04 8 ((з3) ЩК 681.333 .. (088.8) (72) Автор " изобретения

И.Ю. Скучас

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУНАТУРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Изобретение относится к автоматизации научных исследований и может быть использовано для моделирования параметров динамической части электродинамического вибратора и связи между столом вибратора и испытываемым объектом при испытаниях нелинейных колебательных объектов.

Известно устройство для полунатурного моделирования, позволяющее ,провести автоматизированный синтез подчастей объектов (1).

Наиболее близким по техническому решению является устройство, содержащее электродинамический вибратор (21.

Однако известное устройство не позволяет провести моделирование параметров динамической части электродинамического вибратора, в том числе связи, через которую прикреплен объект к столу электродинамического вибратора. Это необходимо

2 при предварительной подготовке стенI дов для испытания объектов, т.е. подбора параметров электродинамических вибраторов и узлов крепления

S объектов к вибратору, по которыя определ чтся требования к применяемым электродинамическим вибраторам и узлам крепления объектов.

Цель изобретения-- расширение функциональных возможностей за счет обеспечения моделирования параметров динамической части электродина- мического вибратора.

Эта цель достигается тем, что в устройство для полунатурного моделирования колебательных систем, содержащее задающий генератор, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом первого электродинамического вибратора и блок ус реднения сигнала перемещения, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, дополнительР

3 92 но введены второй электродинамический вибратор, второй сумматор, ин" теграторы, усилители и датчики силы, причем механический выход первого электродинамического вибратора через первый датчик силы соединен с неподвижным основанием, выход первого датчика силы соединен с первым входом первого интегратора, выход которого соединен со своим вторым входом и через второй интегратор связан с входом первого усилителя, выход которого соединен с третьим входом первого интеграто" ра и с входом блока усреднения сигнала перемещения, связанным с первым входом второго сумматора, выход кЬторого соединен с четвертым входом первого интегратора, и через третий интегратор подключен к входу второго усилителя, выход которого соединен с пятым входом первого интегратора и с входом второго элект родинамического вибратора, выход первого интегратора соединен с вторым входом второго сумматора, третий вход которого подключен к выходу второго датчика силы, а выход второго усилителя соединен с четвертым входом второго сумматора, причем механический выход второго электродинамического вибратора через второй датчик силы соединен с испытуемым объектом.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство содержит задающий генератор 1, первый сумматор 2, первый электродинамический вибратор 3, первый датчик 4 силы, первый и второй интеграторы 5 и 6, первый усилитель 7, блок - 8 усреднения сигнала перемещения, второй электродинамический вибратор 9, второй датчик 10 силы, через который испытуемый объ" ект 11 прикреплен к столу вибратора 9, второй сумматор 12;, третий интегратор 13 и второй усилитель 14.

Устройство работает следующим образом.

При испытаниях объекта 11 он подвергается вибрационному воздействию. Источником колебаний является задающий генератор 1 колебаний, который на выходе выдает сигнал пропорциональный заданному закону колебаний. Сигнал с выхода генератора 1 через сумматор ". поступает на вход электродинамического виб2800 4 ратора 3, подвижная часть которого прикреплена к неподвижной его части через. датчик 4 силы. Датчик 4 силы выдает сигнал, при этом пропорциональный силе действующей на подвижную часть вибратора 3, вызываемую входным сигналом с выхода сумматора 2. Если подвижная часть электродинамического вибратора 0 рассматривается как состоящая из массы m, пружины с коэффициентом жесткости с и демпфера с коэффициентом демпфирования ti, то его движение описывается дифференциальным 5 уравнением вида

mx"+cx+hx =F, (1) где х, х, х - ускорение, скорость, il I перемещение моделируемой подвижной час20 ти вибратора соответственно;

Г - сила, действующая на подвижную часть.

Решение уравнения (1) осуществ ляется с помощью последовательно соединенных интегратора 5, на вход которого поступает через коэффици"1 ент сигнал пропорциональный cum

30 ле F с датчика 4, интегратора 6 и усилителя 7. На выходе интегратора 5 образуется сигнал пропорциональный скорости (-х), который также поступает на второй вход интегратора 5

h через коэффициент, на выходе интегратора 6 — сигнал пропорциональный перемещению х, а на выходе усилителя 7 - сигнал порпорциональный (-x), который поступает на третий вход интерратора 5 через коэффицис

eHT . Если связь между столом

45 вибратора и объектом рассматривается как состоящая из жесткости с коэффициентом с „ и демпфирования с коэффициентом h „ (6), то движение объекта определяется из дифференциального уравнения вида с „(х „.-х)+п„(х„ -х) =Fg, (2) где xi, x - скорость и перемещение объекта;

F - реакция объекта или сила, возникающая между объектом и связью.

Решение уравнения (2) осуществляется с помощью .последовательно соединенных сумматора 12, на входы от заданного нулевого положения моделируемой части вибратора

При моделировании более сложной системы динамической части вибратора и связи между вибратором и объек" том уравнения (1), (2) и (3) усложняются, но принцип работы устройства в целом не изменяется.

Таким образом, выполнение предлагаемого устройства позволяет в начальной стадии испытаний подобрать параметры применяемых при дальнейших испытаниях данного класса объек" тов электродинамических вибраторов, оценить устойчивость системы и частотный диапазон, а также выбрать способы и средства крепления объекта к вибратору. При этом могут быть учтены и обеспечены требуемые параметры вибрационного воздействия, которые необходимо передавать объекту или создать,s некоторых точках объекта. Это сокращает подготовительные работы к испытаниям и улучшает качество испытаний, что дает

)5ольшой зкономический эффект.

Формула изобретения

Устройство для полунатурного моделирования колебательных систем, содержащее задающий генератор, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выяод которого соединен с входом первого электродинамического вибратора, и блок усреднения сигнала перемещения, выход которого соединен с вторым вхо"" дом первого сумматора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности моделирования параметров динамической части вибратора, в него дополнитель45 но введены второй электродинамический вибратор, второй сумматор, ин(теграторы, усилители и датчики силы, причем механический выход первого элентродинамического вибратора через первый датчик силы соединен с неподвижным основанием, выход первого датчика силы соединен с первым входок первого интегратора, выход которого соединен со -своим вторым входом и через второй интегратор связан с входом первого усилителя, выход которого соединен с третьим входом первого интегратора и с вхо5 9? 2800 которого подается через коэффициент

1 сигнал с выхода дачтика 10 си"

"л лы (-F )> с выхода интегратора 5 пропорциональный (-x) через коэффи- S циент 1, и с выхода сумматора 7 npo"" порциональный (-x) через коэффициент с — интегратора 13 и усилителя 14. п1

На выходе сумматора 12 формируется сигнал, пропорциональный х„, на выходе интегратора 13 (-x ), а на выходе усилителя 14 сигнал порпорциональный x . Сигнал с выхода уси1 лителя 14 поступает на выход вибратора 9, работающего в режиме имитатора перемещения, который задает перемещение о ъекту 11 по знаку x„.

Так, как при моделировании динамической системы вибратора, а так- 20 же связи вибратора с объектом вся. моделируемая динамическая система (б ) описывается дифференциальным уравнением вида . (mx" t cx ihxtc „(x "х.,) + h „(х -x „) =Г„

$c„(x„-x)+h„(x„ -x )= .(3)

Для обеспечения полного их реше» ния сигнал, пропорциональный х", через коэффициент поступает на

h1 четвертый вход интегратора 5, а сигнал пропорциональный х с выхода усилителя 14 поступает на пятый вход интегратора . Таким образом, блоками 5, 6, 7, 8, 9, 12, 13 и 14 устройство обеспечивает моделирование.динамической части вибратора и связи вибратора с объектом, оставляя реальными электромагнитную систему вибратора 3 и объект 11. Изме. нением коэффициентов на входах интегратора 5 и сумматора 12 таким образом изменяются параметры моделируемой динамической части вибратора и связи между столом вибратора и испытуемым объектом. В тех случаях, когда моделируется динамическая часть вибратора с больыой жесткостью для среднего положения подвижной части вибратора сигнал пропорциональный перемещению х моделируемой части вибратора поступает через блок 8 усреднения на второй вход сумматора 2. Блок 8 усреднения выполняется как усредняющий фильтр и при большом коэффициенте усиле,ния обеспечивает большую жесткость. при отклонении среднего положения

Составитель И,Лебедев

Редактор Н.Рогулич Техред Е. баритончик Корректор 0,Билак ь

Заказ 2585/67 Тираж 732 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 7,9 дом блока усреднения сигнала перемещения, связанным с первым входом второго сумматора, выход которого соединен с четвертым входом первого интегратора, и через третий интегратор подключен к входу второго усилителя, выход которого соединен с пятым входом первого интегратора и с входом второго электродинамического вибратора, выход первого интегратора соединен с вторым входом второго. сумматора, третий вход которого подключен к выходу второго датчика силы, а выход второго усилите22800 8 ля соединен с четвертым входом второго сумматора, причем механический выход второго электродинамичес" кого вибратора через второй датчик силы соединен с испытуемым обьек" том.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

10 по .заявке М 2417735/18-24, . G 06 G 7/48, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 532402, кл. В 06 8 1/04,1975 (прототип) .