Устройство для моделирования характеристик

Республик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ависимое от авт. свидетельства Ле Кл. б явлено 24,111,1970 ( 1417461/18 присоединением заявкириоритет/6 Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРубликования оп ата Авторытзобретепия Н. С. Петунин и 1 О. А. Тисунов Орошиловградский филиал института ГттпроуглеавтоматизацияЗаявител ТРОЙСТВ МОД ЕЛ И РОВАН ИЯ ХАРА КТЕРИСТСИЛЬ ТРЕНИЯ заданскорос Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и предназначено для моделирования характеристики силы трения в зависимости от скорости при исследовании движения физических систем на аналоговых вычислительных машинах.Известны схемы, воспроизводящие ца операционных усилителях с помощью соответствующего включения дополнительных элементов в цепь обратной связи характеристики сухого трения, кулоновского трения с прилипанием, известны также устройства для моделирования коэффициента трения, обеспечивающие точность моделирования и учитывающие зависимость коэффициента тренпя от продолжительности периодов покоя ц движения. Недостатком известных устроцств является то, что, во-первых, они воспроизводят только одну из возможных характеристик трения и, во-вторых, при отсутствии движения системы (при нулевой скорости) выходной сцгцал устройства равен значению коэффициента тили силы) трения покоя, в то время как в физических системах сила трения в моменты времени, когда скорость движения равна нулю, изменяется в широких пределах тот нуля до максимального значения трения покоя), уравновешивая приложенные к телу силы, когда их сумма це превышает максимального значения силы трения покоя. Это особенно важно при исследовании автоколебательных физических систем, например движения горных комбайнов, когда движение гроцсходит 5 с Остановками цлц ттод действием знакопереметшых возмущающих сттл, возможна даже перемена знака скорости.Таким образом, необходимо устройство длямоделирования силы трения, которое позволя- О ло бы воспроизводить большинство известныххарактеристик трения, а также моделировать повеление системы в случае движения с остановками. Прц этом должна учитываться зависимость знака силы трения от направления 5 тскоросттт) движения.Задача решается включением в схему моделирования звеньев, собранных на операционных усттлтттелях, и соответствующим цх включением.О На чертете прцведена схема устройства,сосоящая ттз двух Основных блот(ов:1 - блока рстцепця уравттеттття двцжециясистемы (тта схеме показана только часть блока, непосредственно относящаяся к пред лагаемому устройству и являющаяся постоянной при решении различных задач движения физических систем);11 - блока формирования ной характЕРЦСтщтщ Сттпц тРЕЦЦЯ От тц движе ния.324636 Блок решения уравнения движения системы содержит схему 1 для воспроизведениязоны нечувствительности, первый инвертор 2,первый суммирующий усилитель 3 (сумматор), электронный коммутатор 4, интегратор5, схему 6 для воспроизведения абсолютнойвеличины,Блок формирования заданной характеристики силы трения от скорости движения содержит квадратор 7, второй ннвертор О, блокограничения 9, третий инвертор 10, схему 11для воспроизведения релейной характеристики, второй суммирующий усилитель 12, масштабный усилитель 13.Схема работает следующим образом. Уравнение движения для исследования на электронной модели, как правило, разрешается относительно старшей производной (ускорения х). Сумма действующих на систему сил (кроме силы трения) Х 1 подается па схему 1 воспроизведения зоны нечувствительности и на первый вход сумматора 3, на второй вход которого подается сила трения вернее, соответствующие этим силам напряжения), Выходы схем 1 и 3 подаются на элек-тронный коммутатор 4, который подключает ко. входу интегратора 5 выходы схем 1 или 3 в зависимости от того, равна скорость движения по абсолютной величине нулю или больше нуля. Управление электронным коммутатором 4 осуществляет схема 6 воспроизведения абсолютной величины, подключенная к выходу интегратора 5, вычисляющего скорость движения х,Если скорость движения равна нулю, ко входу интегратора 5 электронным коммута. тором 4 подключается схема 1 воспроизведения зоны нечувствительности с инвертором 2. Ширина зоны нечувствительности определяется величиной силы трения, что осуществляет. ся путем подачи через развязывающие диоды напряжения, соответствующего силе трения, на потенциометры схемы 1. Таким образом, при нулевой скорости движения системы выходное напряжение появится только в том случае, если сумма приложенных к системе сил ХР будет больше силы трения 1,р. Зтим обеспечивается соответствие поведения модели системы при нулевой скорости реальным условиям.Если сумма сил больше силы трения и система приходит в движение, т. е. на выходе интегратора 5 появляется напряжение, то электронный коммутатор 4 переключает вход интегратора 5. В этом случае ко входу интегратора подключен сумматор 2.Разность силы ХР и силы трения 1,р определяет ускорение системы при ее движении,Следовательно, блок решения уравнениядвижения системы решает первую часть поставленной задачи, а именно производит сравпение прплоя.еппых к системе сил с величиной силы трения покоя прп помощи схемывоспроизведения зоны нечувствительности ив случае, когда эти силы превышают вели 5 чину силы трения покоя, переключает входинтегратора 5 для вычисления скорости движения к выходу сумматора 3.Для получения требуемых характеристиккоэффициента и силы трения в зависимости10 от скорости движения, выход интегратора 5,соответствующий скорости, подается параллельно на выходы квадратора 7 с инвертором8, блок ограничения 9 с инвертором 10 и схемы 11 воспроизведения релейной характери 15 стики, Выходы этих схем (пряхгые и инверсные) подаются на соответствующие входысумматора 12 для воспроизведения характеристики коэффициента трения. В зависимостиот соотношения входных коэффициентов сум 20 матора 12 могут быть. получены требуемыехарактеристики сухого или вязкого трения(показаны в нижней части чертежа).Воспроизведение силы трения осуществляется масштабным усилителем 13, который25 производит умножение коэффициента тренияпа величину нормальной составляющей силытяжести, обусловливающей величину силытрения.Таким образом, блок формирования задан 50 ной характеристики силы трения от скоростидвижения воспроизводит в соответствующеммасштабе зависимость силы трения ог знакаи величины скорости движения,Предмет изобретения Устройство для моделирования характеристик силы трения, содержащее усилители, 40 схему для воспроизведения абсолютной величины, инверторы и электронный коммутатор, отгичагоигееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, оно содержит схему для воспроизведения зоны нечувствитель ности, блок ограничения, квадратор и схемудля воспроизведения релейной характеристики, причем между выходом второго и входом первого суммирующих усилителей включен масштабный усилитель, второй выход которо го подключен к управляющим входам схемыдля воспроизведения зоны нечувствительности, соединенной с инвертором, выход инвертора и выход первого суммирующего усилителя через электронный коммутатор, управ ляемый схемой для воспроизведения абсо.лютной величины, соединены со входом интегратора, выход которого соединен со вхо дами схемы для воспроизведения абсолютнои величины, квадратора, блока ограничения и 60 схемы для воспроизведения релейной характеристики, а прямые и инверсные выходы трех последних схем подключены ко входам второго суммирующего усилителя.Составитель Е. Тимохина ктор Б. Нанкина Техред 3. ТараненкоКорректоры; В. Жолудева и Н. Шевченко Заказ 246/1 Изд.1856 Тираж 448 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССРМосква, 7 К, Раушская наб., д. 4/5ография, пр. Сапунова