Устройство для определения нелинейных характеристик колебательных систем

(71) Литовская сельскохозяйственная академия(56) Авторское. свидетельство СССР У 1236427, кл. С 05 В 23/02, 1984.Авторское свидетельство СССР 11) 1109715, кл. С 05 В 23/02, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ(57) Изобретение позволяет увеличить точность и производительность устройства для определения нелинейных характеристик колебательной системы при виброиспытаниях и исследовании нриборов и машин путем исключения необходимости реализации резонансных колебаний. На выходах резистора 10 и интегратора 11 получают косинусоидальную и синусоидапьную составляющиесмещенного по фазе сигнала гармони- .ческого возмущающего процесса, равного по амплитуде сигналу датчика 8.При помощи блоков 12, 13 и 9 обеспечивается адекватность такого разложения сигнала и тем самым баланс егокосинусоидальной составляющей с суммой сигналов, поступающих с выхода 4источника 1 и с выходов блока 7 возведения в степень, когда рукоятки регулирования их коэффициентов пропорциональности установлены в нужное положение. Так определяются коэффициенты разложения потенциальной характеристики в степенной ряд. Одновременно обеспечивается баланс синусоидальной составляющей указанного сигналас диссипативным членом уравнения движения, поэтому путем перевода переключателя 5 в три положения на индикаторе 14 получают данные для расчетадиссипативной характеристики. 1 ил.Изобретение относится к испытательным приборам и может найти примеНение в приборостроении, при виброисПытаниях и исследовании нелинейныхколебательных систем,Цель изобретения - увеличение точности и производительности устрой .ства.На чертеже показана блок-схема 10йредлагаемого устройства.Устройство содержит источник 1 наг 1 ряжений, пропорциональных смещению,скорости и ускорению с выходами соотетственно 2, 3 и 4, четырехпозиционй переключатель 5, имеющий выход ичетыре входа, первый из которых соенен с выходом первого сумматора б,,ервый одиночный вход которого соедиен с выходом 4 источника 1 непосредотвеина, а группа входов - с выходомисточника 1 через блок 7 возведениястепень группы. Устройство содержитакже датчик 8 возмущающего процесса,, ок 9 сравнения амплитуд, имеющийдва входа, оцин из которых соединенс датчиком 8 непосредственно, а другой - через регулируемый резистор 10,Интегратор 11, и второй сумматор 12,второй вход .которого, как и первыйЦход первого сумматора б, соединен сыходом резистора 10, а выход дополительно соединен с первым входомазометра 13, второй вход которогоодключен к выходу 2 источника 1,стройство снабжено также индикатоом 14, вход которого соединен с выодом переключателя 5, четвертыйход которого подключен к выходу интегратора 11, а второй и третий - к40выходу 3 источника 1 непосредственнои через блок 15 оценки среднего значения модуля соответственно,Устройство работает следующим образом.Функционирование устройства основано на преобразовании дифференциально.го уравнения вынужденных колебанийнелинейной системы в стандартнойформе50х + г(х) + Г(х) = е соея (1) к виду х + г(х) + Е(х ) = асов яг+ + Ь е 1 пя, (2) что равносильно переносу точки атсчета времени на величину фазового угла ю между возмущающим и колебательным процессами. Преобразованное урав некие (2) распадается на два незави"симых уравнения х + Е(х ) а соеы ;(3) (4) Первое из них справедливо в любой момент времени и позволяет определитьпотенциальную характеристику Г(х) поодной реализации нерезонаисных колебаний, а второе, справедливое лишь всреднем за период, - диссипативнуюхарактеристику г(х) по несколькимреализациями вынужденных колебаний(различного уровня).Перед началом работы рукоятки регулирования блоков 1 О и 11 устанавливаются в исходное положение, что соответствует нулевому сопротивлению резистора 1 О и нулевому. коэффициентупропорциональности интегратора 11,обеспечивающего получение синусоидальной составляющей правой части уравнения (2). После реализации установившихся колебаний системы фазометр 13показывает величину фазового угла сркоторый в случае дерезонансных коле"баний находится в пределах О/2 рад, а в случае зарезонансных колебаний - в пределах и /2 и,Вращением рукоятки регулирования пропорциональности блока 11 добиваютсяпоказания фазометра соответственно"0" или Т . Затем путем регулированиясопротивления резистора 1 О добиваются нулевого показания индикатора блока 9 сравнения амплитуд и тем самымзаканчивают Формирование преобразованного возмущающего процесса, соответствующего правой части уравнения (2).Устройство готово к определению обеих характеристик.Потенциальная характеристика Е(х)определяется в виде разложения ее встепенной ряд. Для нахождения коэффициентов разложения при первом (крайнем правом) положении переключате"ля 5 производят настройку блоков 7возведения в степень группы путем регулирования их коэффициентов пропорциональности до тех пор, пока на индикаторе 14 (например, экране катодного осциллографа) будет получен ну"левой сигнал согласно уравнению (3).Положение рукояток регулирования соответствует величинам искомых коэффициентов разложения,3 139Для определения диссипативной характеристики г(х) переключатель переводят последовательно во второе, третье и четвертое положение, записывая при этом показания индикатора 14, со" ответственно амплитуду скорости колебательного процесса х, среднее значение модуля (абсолютной величины) скорости х, и амплитуду синусоидальной части преобразованного возмущенного процесса Ь. Затем рассчитывают величину 2 Ь х , /(х ), которая равна значению искомой функции г(х), когда ее аргумент х равен х , .Измерения повторяют несколько раз при различных значениях хи таким образом получают искомую функцию в табличной форме, которую при необходимости можно аппроксимировать аналитическим выражением.Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность и ускорить процесс идентификации нелинейных динамических систем по вынужденным колебаниям при гармоническом возмущении за счет того, что отпадает необходимость в осуществлении труднореализуемых резонансных колебаний. Формула и з о б р е т е и и я Составитель А.Лащев Редактор Ю.Середа Техред А.Кравчук Корректор С.ЧерниЗаказ 2664/47 Типаж 866 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Устройство для определения нелинейных характеристик колебательных систем, содержащее переключатель, индикатор, источник напряжений, имеющий первый второй и третий выходы, про 97084порциональные соответственно смещениюскорости и ускорению, первый сумматор, группа входов которого соединена с выходами группы блоков возведения в степень, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью увеличенияточности и производительности устрой"ства, оно содержит датчик воэмущающе О го процесса, регулируемый резистор,интегратор, второй сумматор, блоксравнения амплитуд, фазометр и блокоценки среднего значения модуля, причем переключатель выполнен четырехпо" 15 эиционным, имеющим выход, соединенный с индикатором, и четыре входа,первый из которых соединен с выходомпервого сумматора, первый выход источника напряжений соединен с первым 2 О входом фаэометра и с входом группыблоков возведения в степень, второйвыход с первым одиночным входом первого сумматора, третий выход - с вто"рым входом переключателя непосредст венно, а с третьим входом переключателя - через блок оценки среднегозначения модуля, выход датчика возмущающего процесса подключен к первомувходу блока сравнения амплитуд не- ЗО посредственно и через регулируемыйрезистор - к второму одиночному входу первого сумматора, к первому входу второго сумматора и к входу интегратора, выход которого соединен счетвертым входом переключателя и свторым входом второго сумматора, подключенного выходом к вторым входамфаэометра и блока сравнения амплитуд.1