Устройство для моделирования виброударных механических систем

Союз СоветскихСоцналнстнческнхреснубпнк ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ю 714420(28) Приоритет Гаеударственай квинтет СССР ао еяан нзабретеннй(72) Автор изобретения И. Ю. Скучас Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВИБРОУДАРНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ 1Изобретение относится к аналого-цифровойвычислительной технике и может быть использовано для моделирования сложных динами-ческих систем с реальными сЬударяющимисяэлементами.Известны устройства для моделированиявиброударных механических систем с двумясоударяющимися массами, однако они позволя.ют приближенно провести, моделирование виброударных механических систем с парой соуда 10ряющихся тел и сопровождаются большимиконструктивными усложнениями при модели.ровании систем с несколькими соударяющимися массами 111,Наиболее близким по технической сущности15к предложенному изобретению является устройство для моделирования виброударная механических систем, содержащее возбудительколебаний, вход которого соединен с выходомусилителя мощности, входом подключенногок выходу сумматора, первый вход которогосоединен с первым выходом вычислительногоблока, второй выход которого соединен с первым входом блока задания коэффициентов,первый выход которого соединен с первымвходом вычислительного блока, второй входкоторого через блок усилителей подключен квыходу блока датчиков Г 21.Однако, хотя в указанном устройстве ивведены корректирующие цепи для уменьшениязадержки в контуре, но из-за ничтожно малоговремени соударения, оно не позволяет правильно оценить ударные явления, особенно в случае моделирования сложных виброударныхсистем.Цель изобретения - увеличение точности ирасширение функциональных возможностей уст- .ройства за счет моделирования ударных систем,Поставленная цель достигается тем, что вустройство дополнительно введен блок заданияпараметров моделируемой системы, причем,первый выход блока задания параметров моде.лируемой системы соединен со вторым входомблока задания коэффициентов, второй выходкоторого подключен к первому входу блоказадания параметров моделируемой системы,второй выход и второй вход которого соответ(5) Блок задания коэффициентов 8 может авто.10 матически, по общеизвестным принципам,настраивать коэффициенты а, в, к на оптимальный режим функционирования моделируемойсистемы.Если моделируемая динамическая система т описывается, например, уравнением (б), то ввычислительном блоке 7 реализуется модель,выдающая сигнал, пропорциональный Сх +Нх.Он поступает через сумматор 9 и усилитель 10на вход возбудителя и вызывает силу, прилоро женную к массе М;Р =Сх +Нх(7)Движение массы М при этом описывается ственно соединены с третьим входом и третьимвыходом вычислительного блока, третий входблока задания параметров моделируемой системы подключен к выходу блока усилителей,а третий выход блока задания параметровмоделируемой системы соединен со вторымвходом сумматора,На чертеже приведена блок-схема устройства.,Устройство содержит возбудитель 1 с подвижной частью 2, блок датчиков 3, закрепленныйна подвижной части 2, блок усилителей 4,взаимно между собой связанные, блоки заданияпараметров моделируемой системы 5, вычислительный блок 6, блок задания коэффициентов 7, сумматор 8, усилитель мощности 9.Устройство работает следующим образом.Подвижная часть 2 возбудителя колебаний 1связана с неподвижным основанием упругостьюи демпфером Динамическая модель подвиж.ной части возбудителя может быть описанадифференциальным уравнением вида:вх + сх + йх = О, (1)где в - масва подвижной части 2,с - коэффициент жесткости крепленияподвижной части 2, 25Ь - коэффициент демпфирования,х,х,х - ускорение, скорость и положениеподвижной части 2.При этом каждый удар в подвижную частьс силой Руд, вызовет ее движение по уравне- знню вх + сх + Ьх Руд, (2)Если на вход возбудителя колебаний подансигнал, пропорциональный внешней стпте Рвприложенной к массе в, то движение подвижной части 2 можно определить из уравнения: 3вх + сх Ф Ьх РудФв(3)При известных параметрах вибратора с,Ь,в,которые легко определить или заранее известны,изменением формы и величины силы Рв, атакже материала или формы подвижйой частй 2 возбудителя 1 может быть проведено моделированне виброударной системы, описываемойуравнением (3) с варьированием формы ивеличины силы, приложенной к массе в, формы и своиств контакта удара. 4Чтобы можно было варьировать параметрыв, И; с, системы введен блок управления параметрами моделируемой системы, которыйпо входным сйгналам с блока датчиков 4 пропорциональным ускорению х, скорости х и пере-Ммещению хможет сформировать сигнал, про.порциональиый сумме каждого иэ них, умноженного наразличные коэффициенты. Еслиэти коэффициенты равны соответственно а, ви к, то сигнал на выходе блока б будет следующим:ах+ вх+ к =8. (4)Сигнал (4) с выхода блока б через сумматор 9 и усилитель 10 поступает на вход воз. будителя и вызывает в нем силу, пропорциональную этому сигналу, Если 8 = Рв, то дви.жение подвижной части 2 определяется изуравнения: 4 Фвх + сх + Ьх =Руд, + ах Ф вх + к,а, следовательно,Мх+Сх+Нх = Руд, (6)где М.-в-а, С=с-.с, Н=Ь-Ь . уравнением:с + С (х - х) + Н (х-х) уд,(8)Чтобы провести автоматическую оптимизацию всей динамической системы в целом вычислительный блок 7 взаимно связан с блоком задания коэффициентов 8.Таким образом, выполнение устройства в соответствии с изобретением позволяет получить высокую точность, так как исключен источник появления задержки, а возбудитель колебаний служит не имитатором координаты или силы, но является единой частьто моделируемой виброударной механической системы, что позво. ляет правильно оценить удар в динамическойсистеме, Кроме того, отсутствие необходимостиизмерения ускорения ударной массы не толькоисключает погрешности при оценке удара наличием связи, действующей на ударную массу, но и расширяет функциональные возможкости, так как позволяет моделировать системы с большим количеством ударных масс или динамические системы с сыпучей средой, состоящей из жестких элементов. формула изобретения Устройство для моделирования виброударных механических систем содержащее возбудитель колебаний, вход которого соединен с выходом усилителя мощности, входом подклю. ченного к выходу сумматора, первый вход которого соединен с первым выходом вычислительного блока, второй выход которого соединен с первым входом. блока задания коэффициентов, первый выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход которого через блок усилителейоставитель И. Лебедевехред М.Келемеш тор Д, Зубо Корректор Г, Назаро Заказ 9291/4 Тираж 751 НИИПИ Государс по делам изобр 13035, Москва, Ж Подписноевенного комитета СССРгений и открытий35, Раушская наб д. 4/5/ Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 5 714420 6подключен к выходу блока датчиков, о т -ка, третий вход блока задания параметровл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увели- моделируемой системы подключен к выходучения точности н расширения функциональных блока усилителей, а третий выход блока завозможностей эа счет моделирования ударньх дания параметров моделируемой системы соесистем, в него дополнительно введен блок за-цинен со вторым входом сумматора.дания параметров моделируемой системы, Источники информапии,причем, первый выход блока задания парамет. принятые во внимание при экспертизеров моделируемой системы соединен со вто. Маори С, Ф, и Ибрагим А. М, Оптимиэарым входом блока задания коэффициентов, ция колебательных систем с помощью гибридвторой выход крторого подключен к первому 10 ной электромеханической АВМ. Журнал "Вииавходу блока задания параметров моделируемой мическне системы и управление", 1972, Нф 2,системы, второй выход и второй вход кото- с. 115,рого соответственно соединены с третьим вхо, Авторское свидетельство СССР Иф 516057,цом и третьим выходом вычислительного бло- кл. 6 Об 6 7/48, 1975 (прототип).