Устройство для моделирования упругой характеристики привода в виде петли гистерезиса

 

Союз Советских

Соцналисткческкх

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н 942061 (Sl ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.09.80 (21} 2998448/18-24 (ы)м. Кл. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 08 G 7/48 еЬеуаерстеапае комитет

СССР ае делен изобретение к открытке

Опубликовано 07.07.82. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 07.07.82 (БЗ) УДК 681.333 (088.8) (72) Автор изобретения

В.M. Териева (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ УПРУГОЙ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИВОДА В ВИДЕ ПЕТЛИ

ГИСТЕРЕЗИСА

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к аналоговым устройствам.

Известно устройство для моделирования упругой характеристики привода, содержащее сумматор, инвертор и четырехдиодный мосто вой,элемент в цепи обратной связи (1J.

Недостатком известного устройства является невозможность моделирования с его помощью реальной упругой характеристики.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство цля моделирования упругой характеристики привода в виде петли гистерезиса, содержащее блок вязкого трения, сумматоры, блок умножения, анализатор знака, блок сухого трения, блок имитации зазора и блок имитации нежесткости (2).

Недостатками известного устройства являются его ограниченные функциональные, возможности, не позволяющие получить упругую характеристику в виде петли гистерезиса, у которой ширина петли изменяется в зависимости от изменения величины макси мального значения момента закручивания.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности моделирования упругой характеристики привода в зависимости от величины максимального значения выходного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования упругой хаю рактеристики привода в виде петли гистерези са, содержащее блок задания вязкого трения, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с информационным входом ключа, выход ко$5 торого соединен с первым входом второго сумматора, выход которого является выходом устройства, анализатор знака входного сигнала, интегратор, выход которого через последовательно соединенные блок задания величины зазора и блок задания нежесткости связан с вторым входом второго сумматора, а через компаратор выход -интегратора соединен с управляющим входом ключа, причем, 9420Г)1

50

55 входы знзлиззторз зизкз входного сигнала, блока эзд;шия вязкого трения и интегратора объединены и являются входом устройства, дополнительно введен блок запоминания, первый вход которого соединен с выходом анализатора знака входного сигнала, второй вход блока запоминания подключен к выходу второго сумматора, а первый и второй выходы блока запоминания соединены соответственно с вторым и третьим входами первого сумматора.

Блок запоминания имеет два канала, каждый из которых содержит делитель напряжения, операционный усилитель, конденсатор, резистор обратной связи, детектирующий диод и реле, причем в каждом канале выход делителя напряжения соединен с перекидным контактом реле, неподвижный размыкающий контакт которого соединен с входом операционного усилителя, выход которого через конденсатор соединен с своим входом, кроме того, выход операционного усилителя через резистор обратной связи соединен с пере.1 кидным контактом реле, неиодвижныи замыкающий контакт которого соединен с общей шиной, причем выход операционного усилителя первого канала через размыкаюший контакт реле своего канала соединен с первым выходом блошка, а выход операционного усилителя второго канала через замыкающий контакт реле своего канала соединен с вторым выходом блока, анод детектирующего диода первого канала и катод детектирующего диода второго канала объединены и являются первым входом блока, а соответствующие катод и анод детектирующих диодов соединены с управляющими входами реле своих каналов, входы делителей напряжения обоих каналов объединены и являются вторым входом блока.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; йз фиг.2 - электрическая схема блока запоминания; на фиг.3 - диаграмма, поясняющая работу предлагаемого устройства; на фиг.4 - упругая характеристика привода с учетом зазора; на фиг.5 - возможный вариант включения блока запоминания: для получения характеристики, изображенной на фиг.4

Устройство (фиг.1) содержит последова тельно соединенные блок 1 задания вязкого трения, представляющий собой усилитель с заданным коэффициентом усиления, первый сумматор 2, ключ 3 и второй сумматор> 4, анализатор 5 знака входного сигнала, блок 6 запоминания, интегратор 7, блок 8 задания величины зазора, включаю)ций в себя звено с зоной нечувствительности, блок.9 задания нежесткости в виде усилителя с заданным

t0

ЗО коэффициентом усиления, а также компзратор 10. При этом входы блока 1, 5 и 7 соединены и являются общим входом устройства.

Блок запоминания 6 (фиг.2) состоит из двух идентичных каналов 11 и 12, каждый иэ которых содержит детектирующий диод 13, реле 14 с контактами 14; операционный усилитель 15, конденсатор 16, резистор 17 обрзтной связи и делитель 18 напряжения.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства поступает сигнал дс, пропорциональный разности скоростей входного и выходного валов редуктора привода.

Этот сигнал в интеграторе 7 преобразуется в сигнал bpL разности углов, а затем в блоках

8 и 9 в сигнал Мн, пропорциональный моменту закручивания без учета влияния моментов сухого и вязкого трений. В сумматоре 4 полученный сигнал Ми. суммируется с сигналом М момента трения, равного сумме сигналов момента вязкого трения М т, и момента сухого трения Мс, формируемых в блоке 1 и анализаторе 5 и блоке 6 соответственно.

Наличие зазора в редукторе ириводз учитывается в устройстве блоками 8 и 10. При этом для значений сигнала дс, меньших половины величины заложенного в блоке 8 зазора, на выходе комиараторз 10 и блока 8 сигнал отсутствует, что соответствует отсутствию сигнала на выходе всего устройства.

При значениях дскб., больших половины зазора, на выходе компаратора 10 формируется сигнал, равный единице, на выходе блока 8сигнал дскб. минус половина зазора, а на выходе всего устройства сигнал, равный сумме сигналов всех моментов М = М 1 + М ..

Каждый канал блока 6 запоминания работает в двух режимах, переключение которых происходит при срабатывании реле 14 в зависимости от знака разности скоростей входного и выходного валов редуктцра прйвода (фиг.За). При этом в точке максимального значения момента закручивания (фиг.З® включается реле 14 канала 11 (фиг.3c), а в минимуме (фиг.30) - реле 14 канала 12 (фиг.3d), В режиме отключения реле 14 происходит заряд конденсатора 16 до напряжения, величина которого пропорциональна максимальному абсолютному значению момента закручивания (фиг.3e,f) . В режиме включения реле 14 напряжение нз конденсаторе 16 удерживается постоянным и равным установившемуся значению (фиг.Зеф). В этом режиме напряжение с выходов блока 6 запоминания в виде прямоугольных импульсов (фиг.3g,h), амплитуда которых пропорциональна величине максимального значения Мо94206l мента закручивания, поступает на вход сумматора 2.

Упругая характеристика в виде петли гнстерезнса объектов реальных конструкций может иметь различный вид в зависимости от сочетаний упругих деформаций узлов и моментов трения в нх сочленениях, or наличия .или отсутствия зазора. Большинство этих зависимостей может быль реализовано в предлагаемом устройстве.

Один из возможных видов упругой характеристики с учетом влияния зазора изображен на фнг.4. Эта характеристика может быть получена в устройстве путем соответствующего включения блока 6 запоминания (фиг.5). Для этого первый и второй выходы блока 6 отключают от сумматора 2 и подключают к второму и третьему входам блока 8 таким образом, как это показано на фиг.5. Прн этом напряжение с выхода блока 6 суммируется с опорным напряжением блока 8, вследствие чего на выходе устройства образуется сигнал, позволяющий получить петлю гнстерезнса изображенного на фиг.4 вида. !

Таким образом, построение устройства в ,соответствии с предлагаемым позволяет моделировать упругие характеристики привода в виде петли гнстерезиса, у которой ее ширина зависит от изменения величины максимального момента закручивания.

Формула изобретения

1. Устройства для моделирования упругой характеристики привода в виде петли гистере зиса, содержащее блок задания вязкого трения, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, выход которого является выходом устройства, анализатор знака входного сигнала, интегратор, выход которого через последовательно соединенные блок задания величины зазора и блок зацания нежесткости связан с вторым входом второго сумматора, а через компаратор выход интегратора соединен с управляющим входом ключа, причем входы анализатора знака входного сигнала, блока задания вязкого трения и б интегратора объединены н являются входом устройства,о тлича ю щеес я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет обеспечения возможнос5 ти моделирования упругой характеристики привода в зависимости от величины максимального значения выходного сигнала, в него введен блок запоминания, первый вход которого соединен с выходом анализатора знака входного сигнала, второй вход блока запоминания подключен к выходу второго сумматора, а первый и второй выходы блока запоминания соединены соответственно с вторым и третьим входами первого сумматора.

2.Устройство по п.1,о т л н ч а ю щ е ес я тем, что блок запоминания имеет два канала,.каждый из которых содержит делитель напряжения, операционный усилитель, конденсатор, резистор обратной связи, де20- тектирующий диод и реле, причем в каждом канале выход делителя напряжения соединен с перекидным контактом реле неподвижный размыкающий контакт которого соединен с входом операционного усилителя, выход ко25 торого через конденсатор соединен со своим входом, кроме того, выход операционного усилителя через резистор обратной связи соединен с перекидным контактом реле, неподвижный замыкающий контакт которого соедиЗ0 нен с общей шиной, причем выход операционного усилителя первого канала через размыкающий контакт реле своего канала соединен.с первым выходом блока, а выход операционного усилителя второго канала через;замыкающий контакт реле своего канала соединен с вторым выходом блока, анод детектирующего диода первого канала н ка тод детектирующего диода второго канала объединены и являются первым входом бло40 Ka, a coorBaтствующие катод н анод детек тирующих диодов соединены с управляющими входами реле своих каналов, входы делите . лей напряжения обоих каналов объединены и являются вторым входом блока.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Тетельбаум ИМ. и др. 400 схем для

АВМ. М., "Энергия", 1979, с. 74.

2. Следящие приводы. Под ред. Чемоданова Б.К. М., "Энергия", 1976, с. 238-241, рис. 4-4 (прототип) .