Устройство для моделирования петли гистерезиса

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскнк Социалистических Республик(51) М.06 О/18-24 7/25 с присоединением заявки Ъ Государственный комие Совета Министров ССС оо делам иобретений и открытий(45) Дата опубликования описа етень,% 2 ия 190678(71) Заявитель орьковский политехнический институт им. 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОДЕЛИРОВАНИЯ ПЕТЛИ ГИСТЕРЕЗИ Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано при моделировании физических систем, включающих элементы с. гнстерезисом,такнх как упруго-демпфирующие элементы, демпферы (источники трения) магнитные элементы и т.д, при любцвс исходных начальных данных,По основному авт,св. Р 525972 известно устройство для моделирования петли гистереэиса, содержащее блок задания аргумента, выход которого через блок дифФеренцирования под-. 1 ключен ко входу блока управления, выход которого соединен с управляю.,щим входом ключа, интегратор и функциональные преобразователи, первые входы которых подключены к выходу З) блока задания аргумента, блок перем ножения, первый вход которого подклю.- чен к выходу блока дифФеренцироваиия, второй вход которого подключен к выходу ключа, первый вход которого под". а 5 ключен к высоду первого функционального преобразователя, а второй вход - к выходу второго функционального". преобразователя, причем выход блока перемножения через интегратор Соеди нен со вторыми входами Функциональных преобразователей, Однако такое устройство имеет низкую точность и не йозволяет учитывать явления возврата в гистереэисе.Целью изобретения является расширение. функциональных воэможностей эа счет учета явления возврата в гнс терезисе и повышение точности. Указанная цель достигается тем что в устройство введены дополнительные блок перемножения и интегратор, блок ограничения и блок задания на- чальных условий, выход блока управления через блок задания начальных условий подключен к соответствующем)т входу интегратора, выход которого соединен с первы 4 входом дополнитель- .ного блока перемножения, выход которого через дополнительный интегратор подключен к первому входу блока ограничения, второй вход которого соединен с выходом блока управле-, ния, выход блока дифференцирования подключен ко второму входу дополни тельного блока перемножения, выход блока ограничения соединен с третьими входами функциональных преобразователей.На фиг, 1 представлена блок-схема устройства для моделирования петли гистерезиса; на Фиг. 2 - ограниченная гистерезисная характеристика.Устройство содержит блок задания аргумента 1, блок дифференцирования 2, функциональные преобразователи 3 и 4, ключ 5, блок перемножения б, блок управления 7, интегратор 8, блок задания начальных условий 9, дополнительный блок перемножения 10, дополнительный интегратор 11 и блок ограничения 12.Семейство интегральных кривых, на которых расположены восходяцие ветви петель гистерезиса, описывается дифференциальным уравнением вида а другое семейство - уравнени Сд)25причем начальными условйями являютсяду УЮ =У., - (Х,=К дхЗОВеличина Е =Йу/дх определяет в точках поворота М (Х,у ) тангенс .угла наклона касательной к кривым гистереэиса на начальном участке и его начальное значение Е б может регулироваться.Уравнения (1) можно переписать вболее удобной Форме для моделирования:3 х Ф 1(х)х) (,)45Выходной сигнал Х ( 1 ), задаваемо с выхода блока задания аргумента 1, поступает на вход блока дифференцирования 2, на выходе которого получается производная входного сигнала Х( т ), и на первые входы функциональных преобразователей 3 и 4, На вторые входы преобразователей поступает55 выходной сигнал у ( 1 ), На третьи входы функциональных преобразователей поступает сигнал е =дубк, определяющий наклон касательных к кривым гистерезиса. В результате на выходе функционального преобразователя 3олучаем Фучкциональный сигналР 1 (Хт), авыходе Функционального о преобразователя 4 - Ф 2 ( Х, У,Ъ. )Выходной сигнал Х (1) с блока рифФеренцирования 2 поступает наГ 5 длок управления 7, воздействующий нй ключ 5, который в зависимости от зна)а Х подключает ко второму входу блока перемножения б сигнал с выхода функционального преобразователя 3, равный Р 1 ( Х,у, Е ) приХ 0 или игнал Ю ( Х рХ ) при Х0 с Выхо да функционального преобразователя 4, роме того, на первый вход блока пеемножения б поступает сигнал произ" одной Й с выхода блока дифференцирования 2, в результате чего на выходе блока перемножения 6 получаем сигналыХР (Х,У,2.) пРи хОихР (х,У,;)пРИ ХсО. ти сигналы поступают далее на второй Вход интегратора 8, на выходе которо го получается сигнал: ду/дх, На первый вход интегратора 8 поступает с вю,:ода блока задания начальных условий 9 переменныи сигнал начального условия ЕЙ) . Заданиеэтого перемен.- ного начального условия регулируется в зависимости от знака Х (1) путем подачи воздействия от блока управления 7 на блок задания начальных условий 9.Выходной сигнал Х (1) с интегратора 8 поступает далее на третьи входы функциональных преобразователей 3, 4 и на второй вход дополнительного блока перемножения 10, на первый вход которого задается сигнал Х Ф) с выхода блока дифференцирования 2, На выходе дополнительного блока перемножения 10 получаем сигналЮ ХИ= -- = -д сН сГкоторый затем поступает на вход дополнительного интегратора 11, на выходе которого получаем выходной сигнал у (т,) беэ ограничения.В действительности кривые гистерезисной характеристики произвольной формы располагаютсявнутри некоторой ограниченной области Д (см. Фиг, 2). доверху эта область ограничена кривой 1 (Х) при Х 1 О, снизу - 1 (Х) при хО. Поэтому, и значение выЕходного сигнала должно быть ограничеиным. Для создания области ограничениН Д и служит блок ограничения 12, через который пропускается сигнал у (1 с выхода. интегратора 11. Задание Верхней или нижней границы области 4 в зависимости от знака Х регулируется блоком управления 7, выход кото рого соединяется с первым входом блока ограничения. Выходной сигнал с блока ограничения поступает на вы ход устройства моделирования петли гистерезиса и на вторые входы Функциональных преобразователей 3, 4.Гистерезисные циклы произвольной ормы получают путем одновременной5497 Формула изобретения Составитель И. Дубиннна ктор Я. Каменская Техред Э.фанта Корректор Н,ТупицаПодписноеовета Министров ССи открытийая наб., д. 4/5 раж 826нного комитеталам изобретенийва, Ж, Раушс 911/39ЦНИИПИ Государспо113035, М а Филиал ППП Патентф, г д, ул. Проектная,Ужгоро 5 61 подачи входного х Я и выходногоЯ) сигналов на индикаторное. Усэтройство. Каждый отдельный цикл гистерезиса выступает как результат пе ресечення регулируемых восходящих и нисходящих кривых интегральных семейств, являющихся решениями дифференциальных уравнений второго порядкр. Устройство для моделирования петли гистерезиса по авт,св. Ф 525972, о, т,л и ч а ю ще е с я тем, что, с целью расширения функциойальннх воэможностей эа счет учета явления возврата в гнстереэисе и повышения точности, в него введены дополнительные блок перемножения и интегратор,блох ограничения и. блок задания начальных условий, выход блока управления через блок задания начальныхусловий подключен к соответствующемувходу интегратора, выход которого 5 соединен с ВервыМвходом дополнительногоблокаперемножения, выход которого через дополнительный интеграторподключен к первому входу блока огра"ничения, второй вход которого соеди нен с выходом блока управления, выход блока дифференцирования подключенко второму входу дополнительного блока перемножения, выход блока ограничения соединен с третьими входами 5 функциональных преобразователей.