Устройство для моделирования нелинейности типа «сухое трение»

ОП И САНИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ союз Советскиз Социалистическил РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 17.Х 11.1970 ( 1605936/18-24)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 30.111,1972. БюллетеньДата опубликования описания 4.Ч.1972 М. Кл. б 06 д 7/48 Комитет па двлавз зобретений и аткрыти при Совете Министров СССР681.333 (088.8) Авторизобретен П. В. Шеидерови Заявитель УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНОС ТИПА СУХОЕ ТРЕНИЕ1Изобретение относится к вычислительнойтехнике и может быть использовано в вычислительных машинах непрерывного действияпри исследованиях нелинейных систем автоматического регулирования (САР).Моделирование типовых нелинейностейСАР производится с помощью диодов, включенных по различным схемам во входнуюцепь или цепь обратной связи операционногоусилителя,Известно устройство для моделирования нелинейности САР сухое трение, в которомвстречно-параллельно соединенные диодывключены в обратную связь операционногоусилителя через делитель напряжения. Присопротивлении обратной связи, равном бесконечности, и достаточно большом коэффициенте усиления выходное напряжение скачкомбудет устанавливаться до предельного значения. Такая характеристика используется длямоделирования сухого трения,Однако известное устройство не отражаетполностью физических процессов, происходящих в САР при воздействии на нее сухого трения, так как приводит к возникновению автоколебаний в модели САР, не свойственныхреальной системе. Это явление происходит вмодели системы в момент приобретения системой нулевой скорости. Колебания не толькоискажают динамические характеристики САР,но в некоторых случаях не позволяют прове.сти исследование САР на аналоговых вычис лителях.В предлагаемом устройстве, с целью повы.5 шения точности моделирования, аналоговоевычислительное устройство (АВУ) для моде.лирования нелинейности типа сухое трение: снабжено поляризованным реле, контакты которого соединены со входами диодов, якорь - 10 с их общим выходом, включенным на входоперационного усилителя, а управляющая обмотка включена на выход операционного усилителя, моделирующего скорость исследуемой САР, и двумя логическими элементами - 15 схемами сравнения, исполнительные цепикоторых соединены через операционные усилители со входами диодов, а входы каждого логического элемента соединены с выходом АВУ и движком соответствующего делителя 20 напряжения.Предлагаемое АВУ позволяет точно моделировать нелинейность типа сухое трение при ее взаимодействии с исследуемой САР, что, в свою очередь, дает возможность пра вильно выбирать величины конструктивныхпараметров САР, обеспечивающих заданные техническими требованиями динамические характеристики системы.На чертеже показана функциональная схе- ЗО ма АВУ.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3АВУ состоит из делителей 1, 2 напряжения, движки 3, 4 которых вместе с исполнительными цепями 5, 6 (нормально замкнутые контакты) логических элементов - схем сравнения 7, 8 включены на соответствующие входы операционных усилителей 9, 10. Выходы этих операционных усилителей вместе с контактами 11, 12 поляризованного реле 13, имеющего управляющую обмотку 14, включенную на выход операционного усилителя, моделирующего скорость исследуемой САР, подсоединены ко входам соответствующих диодов 15, 16. Общий выход этих диодов соединен с якорем 17 поляризованного реле 13 и входом операционного усилителя 18. Входы каждого логического элемента - схемы сравнения 7, 8 соединены с выходом операционного усилителя 18 и движком 3, 4 соответствующего делителя напряжения 1, 2,АВУ работает следующим образом.Величина силы сухого трения задается напряжениями смещения Уустанавливаемыми с помощью движков 3, 4 делителей напряжения 1, 2. Напряжения смещения, поданные через операционные усилители 9, 10 на входы диодов 16, 15, закрывают ихи на выходе операционного усилителя 18, моделирующего ускорение исследуемой САР, напряжение отсутствует.При подаче на исполнительные цепи 5, 6 (нормально замкнутые контакты) логических элементов - схем сравнения 7, 8 входного напряжения Упо модулю меньшего напряжения смещения, выходные напряжения операционных усилителей 9, 10 будет по-прежнену закрывать диоды 15, 16 и на выходе операционного усилителя 18 напряжение будет отсутствовать. Этот случай соответствует воздействию на исследуемую САР внешнего усилия, меньшего силы сухого трения.При увеличении входного напряжения свыше напряжения смещения, один,из диодов 15, 16 открывается (какой из диодов 16, 15 будет открыт, определяет знак входного напряжения), и на выходе операционного усилителя 18 появляется напряжение, т. е. внешнее усилие, приложенное к САР, преодолевает силу сухого трения, и начинается движение САР.Появление напряжения на выходе операционного усилителя 18 означает появление ускорения, а значит, и скорости. Следовательно, поляризованное реле 13, управляющая обмотка 14 которого соединена с выходом операционного усилителя, моделирующего скорость САР, срабатывает. Причем полярность включения управляющей обмотки 14 обеспечивает шунтирование открытого в данный момент диода 15, 16 за счет замыкания якоря 17 с одпим из контактов 11, 12. Этим обеспечивается торможение СЛР при уменьшении внешнеи силы до уровня, меньшего силы сухого трения, или при изменении знака внешней силы,Наличие логических элементов - схем сравнения 7, 8 позволяет отключить входное напряжение с незашунтированного в данный момент диода 15, 16 при изменении знака внешней силы, если это изменение наступило до момента полного торможения САР, т. е. приобретения ею нулевой скорости, Это исключает ошибки моделирования, связанные с одновременным прохождением сигнала, через замкнутый контакт 11, 12 поляризованного реле 13 и незашунтированный диод 15, 16 на вход операционного усилителя 18.В момент приобретения САР нулевой скорости поляризованное реле 13 отпускает, что приводит к расшунтированию диода 15, 16 и, если при этом входное напряжение по модулю меньше напряжения смещения, диоды 15, 16 закрыты и па выходе операционного усилителя 18 напряжение отсутствует. Таким образом скорость САР останется нулевой до тех пор, пока внешнее усилие не будет больше силы сухого трения.Таким образом обеспечивается точное моделирование нелинейности, типа сухое трение при ее взаимодействии с САР, как при движении САР, так и в соотношении покоя или приобретения ею нулевой скорости. Предмет изобретения Устройство для моделирования нелинейности типа сухое трение, содержащее делители напряжения, модель системы автоматического регулирования, диоды и операционные усилители, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, оно содержит логические схемы и поляризованное реле, контакты которого соединены со входом первого операционного усилителя, а обмотка поляризованного реле подключена к выходу операционного усилителя модели системы автоматического регулирования, а исполнительные цепи двух логических схем соединены через второй и третий операционные усилители со входами диодов, причем входы каждого логического элемента соединены с выходом устройства и движком делителя напряжения,атыгин акт Составитель Е. Тимохина Техред Е, Борисова Корректор Л, ЦарьковЗаказ 1153/11 Изд, М 493 Тираж 448 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5ипография, пр. Сапунова,