Устройство для моделирования механическихсистем

г иио те:д Ь ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ оюэ Советски оциалистическна РеспубликВТОРСКОМУ СВйДЕТЕЛЬСТВУ детельствасимое от авт. 42 пт 4, 71281774/18-2 влено 11.Х 1.1 с присоединением заявки1294403(18-24 1 ПК 6 08 Комитет по делам риор зобретений и открытийпри Совете МинистровСССР г 1 К 681.333.001.57970. Бюллетень7 нуоликовано Дата опубликования описания 97 Авторизобретения Н, Медяко явитель ОЙСТВО ОДЕЛИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕС СИСТЕМ 2 Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.Известно устройство для моделирования механических систем, содержащее интегрирующий операционный усилитель, диоды и входные резисторы. Как бы ни оыли совершенны подобные устройства для воспроизведения диссипативных сил, всегда останется, пусть малая, неточность в их работе, выражающаяся в том, что прои нулевой скорости тел на 10 выходе этих устройств имеется (часто весьма значительное) напряжение, которое, будучи рилсокено к нормальному входу (через входной резистор, соединенный с суммирующей точкой) интегрирующего усилителя, вызывает 15 увеличение напряжения на его выходе, а это соответствует разгону тела диссипативными оил ам,и.Такие явления снижают точность моделирования, создавая реально не существующие автоколебания моделируемых систем.Сложность устройств, воспроизводящих дис.сипативные силы, зависящие от нескольких параметров, в том числе и от знака скорости тела, определяется в основном трудностью построения умножителя функции моделируемых параметров на знак скорости.Предложенное устройство отличается тем,что с целью повышения точности моделирования при воспроизведении эффекта действия 3 диссипативных сил и упрощения дополнительных схем формирования соответствующих диссипативным силам напряжений в нем между суммирующей точкой и выходом интегрирующего усилителя включены четырехдиодные мостовые элементы, причем точки соединения одноименных электродов мостовых элементов через входные резисторы подключены к источнику входного н апряжения,Такое выполненне интегрирующего устройства позволяет:- принципиально исключить возможность возникновения противоестественного факта разгона тела диссипативными силами, что повышает точность моделирования процессов, происходящих с потерями энерпии, при воспроизведении эффекта действия диссипативных сил;- упростить дополнительные схемы формирования соответствующих диссипативным силам напряжений, когда последнне зависят от нескольких моделируемых параметров, за счет того, что умножение на знак скорости выполняет само предлагаемое устройство.В первом из указанных достоинств интегрирующего устройства заключается технический, а во втором - экономический эффект данного изобретения.На фиг. 1 приведена схема интегрирующего устройства для моделирования механичесиих систем, в которых происходят процессы, связанные с потерями энергии; на фиг. 2 - схема модели безлюфтовой обратимой механической передачи,Устройство (фиг. 1) содержит интегрирующий усилитель 1,и четырехдиодные мосты 2, которые включены между выходом 3 и суммирующей точкой 4 усилителя.К выходу входного резистора 5 подключают источник напряжения У, пропорционального активной силе, а к выходам входных резисторов б:и 7 - источники напряжений Е, и Ег, (=1,2 и), соответствующих диссипативным силам,Для удобства пояснения принципа работы цифрами 8 - 11 обозначены, диоды одного четырехдиодного моста 2, буквой 11 - напряжение на выходе 3 усилителя, цифрой 12 - конденсатор обратной связи.При работе устройства может быть несколько различных сочетаний величин и знаков напряжений У, Еь, Ег 1, в связи с чем здесь рассматриваются отдельно важнейшие случаи, Сопротивления всех резисторов приняты для простоты одинаковыми, равными Р.1, Напряжения Е 1, и Ег, отсутствуют, т. е, источники этих напряжений не подключены, Между выходом д ы суммирующей точкой 4 интегрирующего уоилителя 1 включены параллельно 2 цепочек встречно включенных диодов (например, диодов 8 и 9, 10,и 11). При хорошем качестве диодов сопротивление каждой такой цепочки велико, и их включение практически не влияет на воспроизведение зависимости:- Б=Ч,ЯСгде Р - производная по времени от напряжения У;С - величина емкости конденсатора обратной связи.Если напряжение У пропорционально активной силе, напряжение К взятое с обратным знаком, соответсгвует скорости инерционного тела, движущегося под действием этой силы в условиях, исключающих потери энерпии; причем, если знаки напряжений таковы, что произведение УУ(0, то воспроизводится эффект разгона (абсолютная величина напряжения Р увеличивается), если же 01)0, то воспроизводится эффект торможения (абсолютная величина напряжения Р уменьшается.)Из-за конечного (порядка сотен мегом) сопротивления цепочек диодов число и параллельно включенных мостов 2 не должно превышать четырех-пяты, но этого вполне достаточно для моделирования большого класса систем.2. Напряжение Е 1, (О, а напряжение Ег, )О.В этом случае сопротивление цепочек диодов еще более возрастает по сравнению со60 65 становится меньше нуля, сопротивление диодов 8 и 11 возрастает, а сопротивление диодов 9:и 10 уменьшается, а напряжение Ег, (О через резистор 7,и диод 10 оказывается приложенным к суммирующей точке 4 ы вызывает изменение напряженияв обратную сторону,4случаем, когда напряжения Е 1 г и Ег, отсутствуют, в силу чего наличие отрицательныхнапряжений Е и положительных Ег, такжене влияет на воспроизведение зависимости1- с 1= КЯС3. Напряжение Е, )О, напряжение Ег, (О.В этом случае изменение напряжения У завиоит не только от напряжения К но и от напряжений Е 1, и Ег, .Для простоты рассмотрения и описания этого случая будем считать, что четырехдиодныймост 2 только один.Предположим, что Р)0, Диоды 9;и 10 прыэтом заперты, а диоды 8 и 11 открыты. Напряжение Ег подключенное к выходу 3 уоилителя 1 через высокоомный резистор 7 ы диод 11,оказывает на воспроизводимые процессы стольмалое влияние, что им можно пренебречь, анапряженые Е 1 подключенное к суммирующей точке 4 усилителя 1 через резистор б идиод 8, замедляет увеличение (при Ь(0) или25 ускоряет уменьшение (при У)0) абсолютнойвеличины напряжения КЕсли 11(0, диоды 9 и 10 открыты, а диоды8 и 11 заперты. При этом же напряжениеЕг подключенное к суммирующей точке 4усилителя 1 через резистор 7 ы диод 10, замедляет увеличение (при У)0) или ускоряетуменьшение (прои У(0) абсолютной величины напряжения Ъ, а напрягкение Е 1 подключенное к выходу Л усилителя 1 через высокоомный резистор б и диод 9, оказывает на воспроизводимые процессы пренебрежимо малоевлияние.Итак, четырехдыодный мост 2 (см. фиг. 1)40 подключает к суммирующей точке 4 интегрирующего усилителя 1 1 именно то из двух напряжений Е 1 или Егкоторое в данный момент приводит к уменьшению абсолютной величины напряжения К45 4. Рассмотрим особо случай, когда Е )О,Ег, (О) Ъ=О,Пусть сначала напряжение У=О. Покажем,что напряжение У остается равным нулю, какбы не изменялись напряжения Е 1, )0 и50Ег, (О. Предположим, что напряжение Р поддействием каких-либо факторов (например,дрейфа) стало на некоторую величину (например, 0,1 - 0,2 в) больше нуля. Тогда сопротивление диодов 9 и 10 увеличивается, а диоды 8 и 11 приоткрываются, и напряжение Е 1 приложенное через резистор б и диод 8 к суммирующей точке 4, вызывает уменьшенне до нуля напряжения К Если же напряжение263294 нем между суммирующей точкой и выходом ,интегрырующего усилителя включены четырехдиодные мостовые элементы, причем точки тавитель Е. В. Тимохина Техрсд Т. П, Курилко Корректор В. В. Комарова едактор Б. Б. Федот Заказ 1380/3 Тираж 500 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква Ж, Раушскаи наб., д. 4/5 ография, пр. Сапунова,Е,- -(соединения одноименных электродов мостовыхэлементов через входные резисторы подключены к источнику входного напряжения,