Устройство для моделирования нелинейных колебательных систем

5 ИО 56 Сооа Саеетских Социалистических Ресоублик(22) Заявлено 24.03.7 э вт. свцд-в 21167 61) .Ч. Кл,з 6 06 б 748 Г 1 РИСОСДЦЦСППСЗ 1 Зс 5 ВКЦ сударстеенныи комитеоеета Министров СССРо делам изобретенийи открытий 3) Приоритет иковацо 30.05.76. Бюллете 5"е 20 ДК 681.33пуб пх бзцкованц 51 опнсанп 51 06.07.16(72) Авторы изобретения Р. Ю. Бансевичюс, С. И. Оржекаускас, К.и И, Ю. СкучасКаунасский политехнический институт ис Рагульск 1) Здявител Снечк(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ Изобретение относится к области электрического моделирования,Известны устройства для моде;шрованиянелинейных колебательных систем, содержащие исследуемый объект, установленный на 5возбудителе колебаний, датчики параметров,расположенные ца исследуемом обьекте иподключенные к соответствующим входамблока модслировация динамической системыи блока оптимизации, выход которого соедцнен с соответствующим входом блока моделирования динамической системы, первым выходом связанного с соответствующим входомблока.Предложенное устройство отличается тем, 15что, с целью повышения точности моделирования, в него введены блок управле 1 шя иблок дифференцирования, входы которы.; соединены с вторым выходом блока моделирования дицамичсской системы, и последовательцо соединенные генератор колебаний, амплитудный модулятор и фазосдвигающий блок.Другис входы фазосдвигающего блока ц амплитуднОГО моду.ятора св 5 заны с выходахиблока управления и блока дифференцирования, а возбудитель колебаний выполнен в виде взаимно перпендикулярно установленныхпьезоэлектрических преобразователей. Одиниз двух параллельно установленных пьезоэлектрических преобразователей, симметрпч но которым расположен опорньш блок возбудителя колебаний, закреплен в осцовашш с помощью ограничит"лзй ц пружины, а другой зафиксирован жестко. Их Оокл 2 дкп подключены к выходу генератора колебаний, а обкладки двух други.; пьезоэлектрических преобразователей возбудителя колебаний соединены с выходом фдзосдвцгающсго блока.1.12 фцг. 1 и 2 показано предлагаемое устройство с блок-схемой, разрезы по А - А и Б - Б; на фцг. 3, а, О, в приведены зависимости электрически.; параметров устройства (фазы ц амплитуды) от требуемого закона движения исследуемого объекта.К исследуемому объекту 1 прцкреплец ряд датчиков 2, регистрирующих параметры (перемещение, скорость, ускорение ц т. д.), Датчики подключены к входу блока 3 моделирования дцндмцчсской системы, а также к блоку 4 оптимизации, выход блока моделирования дцнамичсской системы - и блокам дифференцирования 5 и управления 6. Выход блока дифференцирования присоединен к амплитудному модулятору 7, а выход блока 6 -- к фазосдвцгдОщему устройству 8, которые управляют амплптудоц и фазой высокоча "тотноГО напряжен;1 я здддваемОГО Гецер 11- тором 9 электрических колебаний фиксированной частоты. Генср 11 тор 9 подключен к Возоу дите.ю ко,1 сбдпп, 2 цмсццо к Обк.12 дкдз Ньс3зоэлектрических преобразователей 10 и 11, выполненных в виде пьезокерамическцх брусков. Один из них (10) закреплен в узлах колебаний жестко, другой (11) с помощью ограничителей 12 и пружины 13 прижимает лвд других аналогичных преобразователя 14 и 15 к преобразователю 10, В узлах колебаний преобразователей 14 и 15 прикреплен опорный блок возбудителя колебаний, к которому крепится исследуемый объект, Опорный блок может перемещаться только в направлении оси Х. Обкладки преобразователей 14 и 15 присоединены к генератору 9 через амплитудный модулятор и фазосдвигающее устройство. Резонансные частоты всех четырех преобразователей равны ввиду равенста геометрических размеров, материала и характера крепления. Обкладки (электролы) преобразователей 10, 11, 14 и 15 выполнены таким образом, что при резонансе в них образуется полная стоячая волна (с двумя узлами колебаний). Характер продольных колебаний преобразователей приведен на фиг. 2,Устройство работает следующим образом.Исследуемый объект, представляющий неизвестную часть системы, совершает колебания, задаваемые опорным блоком 16 возбудителя колебаний. Датчики 2 фиксирует параметры исследуемого объекта в разных местах. Сигналы, пропорциональные параметрам исслелемого объекта, с выхода лдчцков поступает в блок 3 моделирования динамической системы, а также в блок 4 оптимизации. Блок 4, соответственно связанный с блоком 3, позволяет известными методами оптимизировать параметры или структуру известной части динамической системы и определяет моментную координату положения исследуемого объекта (опорного блока возбудителя колебаний). Таким образом, сигнал, пропорциональный упомянутой моментной координате положения исследуемого объекта, с выхода блока 3 поступает в блок 5 дифференцирования и блок 6 управления (сигнал фцг. 3, а). Выходной сигнал блока 5, пропорциональный скорости изменения моментной координаты положения исследуемого объекта (огибающая фиг. 3, в), и блока 6, фиксирующий фазу изменения моментной координаты (фиг. З,б), полключены к входам олока 7 амплитудного модулятора и блока 8 фазосдвигающего устройства соответственно. Генератор 9 вырабатьвает высокочастотные электрические сигналы. Они поступают прямо к обкладкам пьезоэлектрических преобразователей 10 и 11 возбудителя колебаний. Тот же высокочастотный сигнал с выхода генератора 9 подается в амплитулный модулятор, который модулируется сипилом с выхода блока 5 (огибающая фиг. 3, в), пропорциональным производной сигнала с выхода блока 3 (фиг. 3, а). Сигнал с выхода модулятора проходит в фазосдвигающее устройство, которое меняет фазу модулированного высокочастотного сигнала на 180 в тот момент, когда блок 6 управления фиксируетг 16056 д 10 15 20 25 30 35 40 45 5 55 60 Г)5 изменение направления, т. е, нарастание и убывание, выходного сигнала блока 3 (фиг.3, а, б). Такой модулированный сигнал двух полярностей, носящий информацию также и о направлении изменения выхолцого сигнала блока 3, поступает к обкладкам преобразователей 14 и 15.1 ри подаче высокочастотных электрических колебаний к обкладкам преобразователей, они начинают совершать резонансные колебания. В местах контакта преобразователей происходят косые улары, направленные в сторону, здвцсящую от соотношения фаз колебании. Сглазы колебаний преобразователей 10 и 11 совпадают, фазы колебаний преобразователей 14 и 15 отличаются на 180. При соблюдении этих требований, косые удары во всех четырех контактах преобразователей оказываются направленными в одну сторону, т, с. в ту же сторону перемещаются преобразователи 14 и 15 и к ним прикрепленный опорный блок 16. Реверсировапие движения происходит при изменении фаз колебаний преобразователей 14 ц 15 ца 180 (пунктирная кривая на фиг. 2), что обеспечивается фазослвигающим устройством 8. Генератор 9 настроен ца резонансную частоту преобразователей. Скорость перемещения в широком диапазоне линейно зависим от амплитуды высокочастотного сигнала. Частота обычцо лежит в диапазоне от 20 кг до 1000 кгц, т. е. косые улары следуют с большой частотой, и практически происходит равномерное движение, так как такие частоты фильтруются самой механической системой привода, Таким образом, ревсрсировацие столика осуществляется прц фиксировании фазосдвигающим устроиством момента изменения направления сигнала с выхода блока 3, а скорость его перемещения -- от амплитуды модулированного высокочастотного сигнала, которая пропорциональна произво,цой выходного сигналя блоха 3, т. с. самой скорости изменения .цгцдла с выхода олока 3. Зтим локаздно движение опорного блока возбудите я колебаний по закону совпалдкпцему с формой выходного бло. ка моделирования динамической системы. Высокая точность совпадения достигается тем, по ча тотд генератора 9 очень бо.цшая и лостигаст нескольких мегагерц.Высокая точно:ть имитаций движ"ний, зд. дава"мым вгяходным сигналом олока 3 опор. ному блоку 16, позволяет и:следовать:ложные динамические системы. При этом обеспе. члвд "тся точно:ть пеоенесенця информации, здфик проданной в вычислите ьцых строиствах, к реальному объекту. Информация фиксц 1)ст я В форме сигнала,Формул а изобретения У-тройство лля моделирования нелинейных колеоательных систем, содержащие исследуемый объект, установленный на возбудителе51 Я 56 4-А Фиг. г. колебаний, датчики параметров, установленные на исследуемом объекте и подключенные к соответствующим входам блока моделирования динамической системы и блока оптимизации, выход которого соединен с соответствующим входом блока моделирования динамической системы, первым выходом соединенного с соответ твующим входом блока оптимизации, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности моделирования, оно содержит блок управления и блок дифференцирования, входы которых соедин"ны с вторым выходом блока моделирования динамической системы, и последовательно соединенные генератор колебаний, амплитудный модулятор и фазо:двигающий блок, другие входы фазосдвигающего блока и амплитудного модулятора соединены с выходами блока управления и блока дифференцирования, а возбудитель колебаний выполнен в виде взаимно 5 перпендикулярно установленных пьезоэлектрических преобразователей, причем один из двух параллельно установленных пьезоэлектрических преооразоватслей, симметрично которым расположен опорный блок возбудите ля колебаний, закреплен в основании посредтвом ограничителей и пружины, а другой зафиксирован жестко, пх обкладки подключены к выходу генератора колебаний, а обкладки двх других пьезоэлектрических преобразова телей возбудителя колебаний соединены с выходом фазо:двигающего блока.