Устройство для определения параметров нелинейных характеристик механических колебательных систем

ИЯТЕЛЬСТ вого Красного ая академия СССР982.РЕДЕЛЕНИЯ ЫХ ХАРАК- Х КОЛЕБАГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИ САНИ К АВТОРСКОМ(71) Литовская ордена ТрудЗнамени сельскохозяйствен(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОППАРАМЕТРОВ НЕЛ ИНЕЙТЕРИСТИК МЕХАНИЧЕСКТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ(57) Изобретение относится к испытательным приборам, может использоваться при виброиспытаниях и исследовании нелинейных колебательных систем и является усовершенствованием известного устройства по авт. св.1 09715. Цель допопнительного изобретения - увеличение точности и расширение функциональных возможностей устройства для определения параметров нелинейных характеристик механических колебательных систем. Цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит вторую группу блоков возведения в степень, входы которых подключены к второму выходу двух- позиционного переключателя, а выходы к соответствующим вторым входам сумматора. 1 ил.(9) 55 Изобретение относится к испытательным приборам и может найти применение в приборостроении, при виброиспытаниях и исследовании нелинейных колебательных систем и является усовершенствованием устройства по авт. св. М 1109715.Цель изобретения - увеличение точности и расширение функциональных возможностей устройства.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит источник 1 напряжений, пропорциональных смещению, скорости и ускорению колебательного процесса с выходами 2 - 4, двухпозиционный переключатель 5, причем три его входа соединены с выходами 2 - 4 источника 1, группу 6 блоков возведения в степень, сумматор 7, имеющий группу входов, соединенных с выходами блоков группы 6, входы которых соединены с первым выходом переключателя 5, первый индикатор 8, подключенный к выходу сумматора 7, частотомер 9, подключенный к выходу 2 источника 1, блок 10 для определения декремента затухания, подключенный к выходу 3 источника 1, соединенные последовательно и подключенные к тому же выходу 3, инвертор 11, узкополосный фильтр 12 и второй индикатор 13, причем выход фильтра 12 соединен с четвертым входом переключателя 5, второй выход которого соединен с входами блоков возведения в степень дополнительно введенной второй группы 14, выходы которых подключены к соответствующим вторым входам сумматора 7.Работа устройства основана на отыскании математической модели исследуемой системы к.пасса 1(х) + р(х) + Р(х) + Ез 1 пю)1 = 0 (1) где 1(х) - инерционная характеристика; К (х) - диссипативная характеристика; Р (х) - потенциальная характеристика; х(1) - колебательное смещение; 1 - время;Е, ю) -- амплитуда и частота эквивалентной возмущающей силы (или момента при крутильных колебаниях).Устройство предусматривает разложение нелинейных характеристик исследуемой системы 1(х), К(х) н Р(х) в степенные ряды:1(х) = 1 х + зхз + , (2) К (х) = сх + сзх (3) П (х) = )х + (сзхз + , (4)Определению подлежат параметры 1 з сь сз 1 с, 1 сз, ", Е, ю).В случае установившихся резонансных колебаний члены уравнения (1) по фазе можно разделить на две пары: члены которых между собой противоположны по фазе и отличаются от фаз соответствующих членов другой пары на четверть периода. В связи с этим равна нулю не только алгебраическая сумма всех членов уравнения (1),но и сумма каждой пары членов в отдельности, т. е. справедливы равенства1(х) + Р(х) = 0 (5) К(х) + Е з 1 пю)1 = 0 (6) После разрыва установившихся резонансных колебаний системы частотомер 9 показывает ее собственную частоту ю).Для определения инерционной характеристики 1(х) реализуют установившиеся резонансные колебания системы с добавоч. ной массой и без нее не только при рабочем уровне возмущения, но также при отличном от него. Полученные значения эквивалентной массы ПП; =- - 2 - -2-,гп ю);(7)ю) - ю),где 1= 1, 2,соответствующие амплитудным значениямускорения колебательного движения х;, представляют в виде четной функциигп(х) = гпю+ гп 2(х)2+, , (8) где пю = Рю/Р, гп 2 = Р 2/Р ВыРажениЯ детерминантов зависят от количества учтенных в формуле (6) членов. Если ограничиться первыми двумя членами, то По полученной зависимости эквивалентной массы как эквивалентного коэффициента линеаризации инерционной характеристики системы находят эту характеристику в виде степенного ряда (2). Значения коэффициентов 1 ь 1 з, . зависят от применяемого способа линеаризации. При статистической линеаризации 1 = гпю, 1 з = 1,371 гп 2,В случае крутильных колебаний колебательное смещение х выражается в угловых единицах, а при помощи добавочной массы определяются значения момента инерции, представляющие собой произведение соответствующих масс гп, на квадрат эффективного радиуса.Для определения эквивалентного коэффициента демпфирования с, как и в известном устройстве, ударом по совершающему периодические движения элементу системы в направлении колебания вызывают отклонение, несколько превышающее амплитуду установившегося движения при данном уров236427 лгула изобретени Устроиств нелинейных колебательны от ггичающеес точности и возможносте но содержит ния в степен к второму в ключателя, а вторым вход 3не возмущения. За время последующего переходного процесса блок 10 выдает значение декремента затухания б, путем умножения которого на величину н и лполучают коэффициент с, так как с= бл ( В качестве блока для определения декремента может быть использован, например, амплитудный селектор АС, состоящий из двух триггеров Шмитта, в комплекте с пере- счетным устройством Ф.Амплитуду возмущающей силы находят путем умножения коэффициента с на амплитуду выходного сигнала фильтра 12, отмечаемую индикатором 13, так как узкополосный фильтр 12 пропускает только основную гармонику конвертированной скорости колебательного движения.При первом (левом) положении переключателя 5 устройство работает в режиме определения потенциальной характеристики. На блоках возведения в степень группы 14 устанавливают заранее полученные значения коэффициентов 1 ь 1 з, а на выходе сумматора 7 получается и поступает на вход индикатора 8, например катодного осциллографа, сигнал, пропорциональный сумме обоих чле нов уравнения (5). Первый индикатор 8 производит развертку по времени поступающего на его вход сигнала, который в случае установившегося резонансного колебания системы должен быть нулевым, при условии, что группа 6 блоков возведения в степень 3 обеспечивает достаточно точное в качественном и количественном отношении воссоздание функции (4). Поэтому производят настройку блоков группы 6 путем регулирования их коэффициентов пропорциональности, соответствующих коэффициентам К, Кз, , до тех пор, пока на экране индикатора не получают нулевой сигнал, Найденные значения коэффициентов записывают.Второе (правое) положение переключателя 5 соответствует работе устройства в режиме определения демпфирующей характе. ристики. Блоки возведения в степень группы 14 настраивают так, чтобы коэффициент пропорциональности первого блока соответствовал единице, а остальные - нулю. На выходе сумматора 7 и на экране индикатора 8 получается сигнал, пропорциональный сумме обоих членов уравнения (6), члены которого разделены на коэффициент с. О Как и при работе устройства в предыдущем режиме производят настройку блоков группы 6 путем регулирования их коэффициентов пропорциональности, соответствующих теперь величинам с/с, сз/с, , до тех пор, пока на экране индикатора не получают сигнал, практически равный нулевому. Наконец умножением полученных коэффициентов на эквивалентный коэффициент демпфирования с получают диссипотивную характеристику (3). Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность идентификации в тех случаях, когда нет уверенности в том, что инерционная характеристика исследуемой системы линейна, а также получить характеристику Р (х), отражающую только потенциальные свойства исследуемой системы. о для определения паоаметров характеристик механических х систем по авт, св.1109715, я тем, что, с целью увеличения расширения функциональных й устройства, оно дополнительвторую группу блоков возведеь, входы которых подключены ыходу двухпозиционного пере- выходы - к соответствующим ам сумматора.(,)стыы)есы 3, КуГстрсл И Ве 1 п сГыр;ик 831 И Государствеыного комиделам изобретений и оМосква, Ж - -35, Раун скатП Патецт, с. Ужгород,иЕ),о рГ 1 одета ССкрытиинаб.,л. )1 ро