Устройство для моделирования нелинейных колебательных систем

(ц 651366 Саоз Ссетских Сфциалистицеских Рвспублик(22) Заявл с присоед 6543/ 18-24 7/48 нием заявки М т (23) Приорите Гесудеретееныл е СССР ее делам зебрте и етротйбликовано 05.03.7 та опубликования описания 10.03,79. Скучас и Р. 10. Бансевичюс Каунасский политехнический институт им, Антанаса Снечкуса 1) Заявител 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ т совердинате или Изобретение относится к областианалого-цифровой вычислительной техни-ке и может быть применено для анализа и синтеза нелинейных связей при мо"делировании прецизионных динамическихобъектов с помощью вычислительныхмашин.Известно устройство для моделирования нелинейных колебательных систем,которое содержит исследуемый обьект,возбудитель колебаний, датчики параметров, установленные на исследуемомобъекте, блок моделирования динамической системы и схему обработки сигналов, полученных с датчиков парамет-.ров 11.Однако это устройство позволяетпровести моделирование только в случае, когда исследуемый объекшает колебания по одной коорв плоскости,Из известных устройств для моделирования нелинейных колебательных систем наиболее близким является устройство, содержащее динамическую модель,датчики параметров,"установленные надинамической модели, блок воспроизведения характеристик динамической сис,темы, первый ихой и выход которого подключены к входу и выходу соответственно блока оптимизации, генератор колебаний, вход которого соединен с первымвходом первого амплитудного модулятора, и пьезоэлектрическийпреобразова О тель,ц .К недостатку устройства следует оънести то, что в нем отсутствует воэможность провести моделирование системы с исследуемым обьектом ротационно-колебательного типа т. е, объекта,совершающего вращательное движениес крутильными колебаниями. Это сужаетобласть применения устройства,Целью настоящего изобретения являЛ ется расширение области применения,Указанная цель достигается тем, чтов устройство для моделирования нелинейных колебательных систем введены,Устройство работает следующим образом.Вал 2 совершает вращательное движение с крутильными колебаниями. Динамическая моцель 1 представляет часть динамической системы, которую трудно описать математически. Динамические связи модели 1 с валом 2, которые легко поддаются формализации, описываются дифференциальными уравнениями. Если колебания в-ой связи модели с валом 2 описываются дифференциальным уравнением:ДЯ Ф Ьф+ 1(Ц9 (1) где ф,ф, р - координаты угловых ускорений скорости и амплитуды колебаний соотвегственно в-ой связи;Э - момент инерцииэлементов связи;1,8 - коэффициенты жесткости и демпфирования соответственно;М - результирующий момент инерций,передаваемый на вал 4 - ой связью,то решение уравнения (1) происходитв блоке 6 по сигналам, поступающимв него через блок усилителей 5 с цатчиков 4444;,пропорциональным состояниям элементов 1 -ой связи, т. е.ф,ф,р . Решение в блоке 6уравнения ( 1) происходит по общеизвестным принципам. При этом на выходеблока 6 появляется аналоговый сигнал,равный результирующему моменту, действующему 1-ой связи на вал 2. Посигналу блока 6 с пьезоэлектрического преобразователя 13 этот моментточно передается на вал 2. Точнаяпередача момента на вал 2 по сигналус блока 6 осуществляется следующимобразом,Сигнал с блока 6 моцулируется амплитудным модулятором 9 высокой частотой генератора колебаний 8 и поступает в сумматор 10. В зависимости от скорости вращения зала 2 модели(информация"об угловой скорости вращения поступает от выхоца блока усилителей 5 на второй вхоц сумматора) устанавливается абсолютная величина модулированного напряжения с выхода блока 6, которое цальше поступает через блок реверса 11 на электроды 14 и 16 преобразователя 13, В преобраэовя теле 13 возбуждаются продольные 3 , 651366сумматор, ключ, блок усилителей, блокреверса, а пьезокерамический преобразователь выполнен с двумя степенямисвободы в виде пьеэокерамическогостержня, на котором ра.лещены электроды, 3соединенные с выходами блока реверса,первый вход которого через ключ подключен ко второму выходу блока воспроизведения характеристик динамическойсистемы, соединенному с первым входом 1 фамплитудного моцулятора, выхоц которого подключен к первому входу сумматора, вьаод которого соединен со вторымвходом блока реверса, второй вхоц которого подключен к выходу блока усилителей, соединенному со вторым входомблока воспроизведения характеристикдинымической системы, входы блокаусилителей подключены к датчикам параметров, динамическая модель установлена на валу, на котором укреплен дополнительно введенный циск, сопряженныйс пьеэокерамическим стержнем.Изобретение поясняется чертежами,Яа фиг. 1 представлена блок-схема уст- ф25ройства; на фиг, 2 -,схема расположенияэлектродов пьезоэлектрического преобраэователя.Устройство состоит иэ динамическоймодели 1 с валом 2, на котором жест 30,"ко закреплен диск 3, датчиков параметров объекта 4 14, выходы которыхчерез блок усилителей 5 подключенык входам блока воспроизведения характе 33ристик динамической системы С, взаимносвязанного с блоком оптимизации 7,генератора колебаний 8, амплитуцногомодулятора 9, к первому входу которогбподйиочен вйхоц генератора колебаний 8, а ко.второму входу выход блока,Сумматора 10, через который выходамплитудного модулятора 9 соединенс первым входом блока реверса 11, ак другому входу сумматора 1 0 под 45ключен выход блока усилителей 5,ключа 1 2, через который выход блока 6соединен с вторым входом блока реверса1 1, пьезоэлектрического преобразователя13, вййолненного в виде пьезокерамичес 50Мого стержня, с разделенными электродами1415 (фиг, 2) по длине с одной стороны и неразделенным электродом 16с другой. Электроды 14, 15 и 1.6 присоедйнены к соответствующим выходамблока реверса 11, Частота генератораколебаний 8 равна резонансной частотеизгибных и продольных колебаний стерж.ня преобразователя 13. При помощи пруи изгибные колебания, Но существует определенная разность фаэ их колебаний (около 90 ), котораи обеспечивается неодинаковостью частот резонансных продольных и изгибных коле баний стержня преобразователя 13, В результате в зоне контакта стержня с диском 2:происходят высокочастотные косые соударения, приводящие к появлению тангенциальных импульсов, при О водящих к созданию окружной силы на диске 2, Этот момент соответствует форме сигнала с выхода блока 6, так, как величина момента в определенной зоне линейно зависит от амплитуды ко лебаний и тем самым, от напряжения. При перемене знака сигнала с выхода блока 6 на обратный блок реверса 1 1 присоединит напряжение к электродам 15 и 16, произойдет перемена анака 20 остающегося момента пропорциональ- но сигналу с выхода бпока 6 (при реверсировании меняется фаза изгибных колебаний относительно продольныхона 180 ).Так как частота сигнала на выходе генератора 8 сотни кГц, то в больших пределах угловой скорости вращения вала 2 момент, передаваемый пьезоэлектрическим преобразователем на вал 2, не зависит от этой скорости и осуществляется большая точность передаваемого момента по сигналу с выхода блока 6.Изменение параметров , ,Ь в блоке35 6 по уравнению (1) можно провести оптимизацию модепируемой части системы вручную или с помощью блоха оп 1 имиэации 7 автоматически.40Наличие безынерционного пьезоэлектрического преобразователя, точно передающего крутящий момент валу объекта по сигналу иэ блока моделирования, позволяет и введение дополнительных45 блоков и связей в устройстве в широком частотном диапазоне провоцить моделирование прецизионных ротационно-колебательных систем. Формула изобретенияУстройство для Моделирования нелинейных колебательных систем, содержащее динамическую модель, датчики параметров, установпенные на модели, блок вос произведения характеристик динамической системы, первый вход и выход которого подключены к выходу и входу соответственно блока оптимизации, генератор колебаний, выход которого соединен с первым входом первого амплитудного модулятора, и пьезоэлектрический преобразователь, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью, расшире ния функциональных возможностей в него введены сумматор, ключ, блок усилителей, блок реверса, а пьезокерамичео= кий преобразователь выполнен с двумя степенями в виде пьеэокерамического стержня, на котором размещены электроды, соединенные с выходами блока реверса, первый вход которого через ключ подключен ко второму выходу блока воспроизведения характеристик динамической системы, соединенному с первым входом амплитудного модулятора, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен со вторым входом бпокв реверса, второй вход которого подключен к выходу блока усипителей, соединенному со вторым входом блока воспроизведения характеристик динамической системы, входы блока усилителей поцключепы к датчикам параметров, динамическая модель установлена на валу, на котором укреплен дополнительно введенный диск, сопряженный с пьеэокерамическим стержнемИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Я 516057, кл, ( 06 С 7/48, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР,651366 каз 809/47 Тираж 779 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 илиал П Составитель И. ЗагорбининаРедактор С. Равна.Рехред И, Асталош Корректор М. Демч