Устройство для полунатурного моделирования

(1734734 61) Дополннтельное к авт. свил-ву -22) Заявлено 04.11.76(21) 2417735/18-2 51)М, Кд. еннем заявкипрнсоеп Гввударстввнный квмнт 3)Прио нте СССРлам нзобретенн нковано 15.05.80. Бюллетень1 опубликования описания 20.05.80(088.8) пу тхрытнн ат 2) Авто нзоб етен тут им. А(71) Заявитель аунасский политахническии куса(54) УСГРОЙСГтзО ЛЛ ПСц 1 МОДЕЛИРОНАТУР НОГАНИЯ ние относится к области анаислительной техники и может логовои вычбыть испольсложных нтем с реал зовано при исследованииелинейных динамических си ьными объектами. тодля полуна жащее датч о объекта, возилители, блок м ой системы, бл и, сумматор, бл передаточной щности 1 . позволяет проелирование толь ого ункци полу. натурного моделиурное моделирование оведено, если парамететствуют неустойчивым вания контура, им техническим решезобретению является нирования контура рования и полунат ь п не может бътт р ры контура соотв зонам функционирНаиболее близ нием к данному и Известно устройство го моделирования, соде параметров ис 1 зледуемот будитель колебаний, ус делирования динамическ управления параметрам формирования обратной функции и усилитель мо Однако зто устройство вести полунатурное мод ко в узких зонах устой устройство, которое содержит датчикипараметров исследуемого объекта, которые через соответствующие усилителисоединены со входами блока моделирования кинематической связи объекта с 5колеблющимся основанием, один выходкоторого соединен с первым входомсумматора, а соответствующий вход идругой выход подключены соответственно к выходу и входу блока оптимизации, 1 Облок формирования обратной передаточной функции возбудителя колебаний иусилитель мощности, вход которого подключен к выходу сумматора, а выходсоединен со входом возбудителя колебаний, который установлен на колеблящемся основании и на столе которого установлен датчик перемещения стола возбудителя колебаний 2, Кроме того, этоустройство содержит блок дифференцирования и блок определения интервала.Однако оно без стабилизирующих цепей. не обеспечивает устойчивость в зонеизмерения параметров с целью оптимиза734 4.,датчиков 1, 10 и 13 на выходе блока3 формируется сигнад, пропорциональныйсиде щ, создаваемой моделируемойвстык связи на объект 14, вызваннойколебаниями основания 8, и реакциейобъекта 14 на эту часть связи. Онпоступает на вход суъматора 4. На другой вход сумматора 4 поступает выходной сигнал датчика 10, пропорциональи ньй положению стола возбудителя 8 колебаний, через усидитмь й блок 6 формирования обратной передаточной функциивозбудителя колебанийт.е. в случаеэлектродинамического возбудителя коде-5 баний 3 734ции функционирования объекта без потери точности..елью изобретения является расширение о:.сти применения и увеличениеточности рабствУказанна 5 цель достигается тем,что тпепдагаемсе устройстВО для пслу,натурноо модедированич содержит эдеме:и демпфирования и упругий элемент,установленные между колеблющимся осноВанием столом возбудителя колебанийдополцительные усидитеди и датчик перечмещен 15 я ксдеблюпегося Основания, выходксторого и Выход датчика перемещениястола всзсудителя колебаний через соотВеТвуюь;ие доп днитель 5 ъ 5 е усилитедисоединены с ссответствусщими входами блока моделирования свчзи объекта с колеблющимся основанием иблока формирования обратной передаточной функции возбудителя колебаний, выходкоторого ссед 5 п 5 ен со вторым входом сумСхэ;5 а устройства дпя полунаторногомопед.ивования пр 55 ведена на чертеже. 25Уст " йство Гсдержит датчики 1 параме:,;сов ".сследуемсго объекта, усидитеди,l сл",;. 3 ,Оделисс" анпя киъуе 1 1 ат 5 п 5 есксйк,е ЛСИИМОЯ С,СНОВД,и -".;,:1 ".".1дъ - бОк Ссп пгдизацпу Дбу к ,"Ог"9 уО 2 Г"ч Обватпсй уеедйточ=ной ь ч 55 ии Взбу пчел; 5 О Оба П 5 усип:.;:. и 7 мощ 55 сст 5 Всзбудитог.:.: ;, коп.спп,5 ног ф"т"теес 5 Основане 3 датф"пкпес,-ме 5 е 5 Я стола псзб";.,Ит 5 я кочО фбаарий эле 5 е 55 т 1 1 демпирсван 5 я руг 55 й элемент 12 и датчик 13 перемещс -уия ,.ОпеупГарце Осп сснсваня,ссй. ВО работает следуюйим Обэйзом"а:ть связи между объектом 14 иколеблящи 5 с 5 Основанием Э мОделируется с помоью блока 3 моделирования.ням связанный блок 8 как автоматиуесу 5 Та и вручнук позволяет изме-нять параметры моделируемой частисвязи по сигналам, поступающим от датчиков 1, 1 1 и 10, и пропорциональным параметрам состоянияобъекта с целью сп Имизации функцир 50пирования объекта, Сигнал с датчика 10,пропорциональный положению стола возбудителя колебаний, поступает через усилитель 2 в блок 3, в который таким жеобразом пвступает сигнал с датчика 13,пропорцонаьный положению основания9. По параметрам структуры моделируе; вй части связи, изменяеьа.5 м блокомОптниЗВИИ, 5 ПОМЯНУТЪМ СИГНалаМ С м р) = тр - р+ С ( 1) где роператор дифферешированияади - масса подвижной части возбудителя 8 кодебаний,Ъ - коэффициент демпфированиявозбудитедч 8 кспебаний,С - коэффициент подвески стопаВозбудителя 8 колебаний.Таким абразсм, па второй вход сумматора 4 поступает сигнвп, пропорциоРсъеьив силе Г. сспрсА ивеиил дВижеиО Всзбудгтедя 8 ксдебаци, т,е.: )(,1 Р - ;р: Д: (2) с С 5 гна; с вьхода сумматора 4 пропор-, циональный сЯме Гс через уси.итмь 7 моцност поступает на управ.яощий вход возбу.Птедя 8 колебаний, и 5 ыяетс 5 Взбуждаюитм С другой стороны па всзбуа 5 тын; 8 колебаний действуют сиды сопротивления движению, т.е. реакцияобъекта 14 и сида Гс 2)у възвап;гя конструкцией возбудителя 8.5"авновесие си:, действующих на вибратор возбупитедя 8 колебаний Я,+ у,5 тр + Ь рС): Р + х(тр + ЬЯ+ б, (3) При точном подборе параметров вблоке 6 получаем т.е. Возбудитель 8 колебаний развиваетсиду, действующую на обьект и равнуюсиле, поступаюПей с блока 3, пропорциональную сиде, развиваемой моделируемой частью связи на обьект 14. Но так734734 как электромеханическое преобразованиевсегда сопровождается неточностью изза неточности подбора параметров (вблоке 3) или разброса параметров самсго возбудителя 8 колебаний, цепей измерения, а также применения цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей в контуре, то сила Г на объект14 передается с некоторым запаздыванием Г . Таким образом, если передаточная функция объекта по силе (входная величина сила)% , а моделируемой части связи по координате (входная величина координата) Все,то характеристическое уравнение контура полунатурного моделирования имеет вид ле которого установлен датчик перемеше 1 шя стола возбчдителя колебан 11:;, О т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с цель 1 О расгзшэениЯ Области примекенп 1 Я и увеличения точности вябсть:, оно содеркит элемент де: п 1 лроян 1,. ,. у:.,рпй элемент устаноы 1 е 11 ные мзю 1" КО:, шимся Основанием и с:Опсм Без,.дите:1 ск ов-О (4) Если, например, объект 14 характеризуется массой В, а моделируемая часть связи - параметрами жесткости с и демпфирования 3, то выражение (4) преобразуется к виду 25т 1-, а+1, Р+,- )- Р сНо это уравнение, а следовательно и контур полунатурного моделирования, характеристическим уравнением которого30 Оно являетсяр имеет широкие 30 ны неустойчивости.В устройство Введень 1 элемент 11 демпфирования с коэффициентом демпфирования й и упругий элемент 12 с.:5 коэффициентом демпфирования жесткости с . Характеристическое уравнение контура полуняторного моделирования имеет при этом вид 40,г,р + 1 Р+с)е ЬИз уравнения (6) видно, что если ЬЬи с с,то контур полунатурного моделирования,характеристическим уравне".Ием которогоявляется уравнение (6), будет устойчивым при всех ,О для парамегра Ъи при практически достигаемых (СО, 1 п)50для параметра с.Если объект 14 содержит более сложную структуру с неизвест 11 ыми параметрами, то характеристическое уравнениеконтура полунатурного моделирования55остается вида (6). Увеличиваются только численные значения коэффициентовжесткости и демпфирования при членахуравнения (6) без запаздывания. 6Поэтому контур полунатурнот О модэлирования при устойчивой динамическойсистеме (объекта) является устойчив ьг,1,и Выше сделан 11 ые рассуждения ББ 1 рижения (7) остаются в спл,Устройст 1 зо Обеспеч 1 пзает таки.м Образом полную устойчивость функционирования при выполнении условий (7). Таккак коэфф 1 Н 1 иенты 11, и с.1 заранееизвестны или Определяются, то Оптим 11 зация параметров связи модулируемойв блоке 3 не представляет никакихособенностей и легко осушестви 1;я. Таким образом, Введени элек 1 екгя 11 демпфирования и уг 1 угого элеме 11 тя 12, а также соответствуюшего управления возбудителем 8 колабянп 1. способствует осушествленпо устойчиво ти уст ройства полунатурчо 1 О модя 1 ировянпя в диапазоне изменения параметров 11 О делируемой части системы с цсяью оптимизации фу нкционирования объекта без уменьшения точности, а исключение опасности возникнов ния пеустой 1 чивости реж 11 мов в контуре при этом позволяет п явестч попнат ное Одлиеоьа" ни е чуьствит Б 11 ньтх пр ецпз 11 ОП н 1. 1 х Об ъ ек: - ТОВ. форУчизо:.: .: ен УстройстВО для попу.1 атекяго .:О:е,1;:,рованпя, содержашее датчики пара.,:ея,.". иисследуемого обьекга, кото,зи 1 е черосоответствующие усы 11 те:.П 1 сое,1: нен 1,со Входакп 1 блока 1,1 одеы,ровя 1111 я кипе 1;.: -тической связи Объекта с к , .О 1 спп;,: ОСНОВаНИЕМ, ОДИН ВЫХОД КОТО,Ю; СО; - ДИнен с первым Входом сумматора, а соответствуюший вход и другой Бьгсд псдкпочень: соответственно к Выходу и Входу блока Оптиьвззации, блок фоек 01 ПОБания обратной пе-едаточной г 1 ункцци Возбудителя колебаний и усилитель мощности,вход которого подключен к выходу сум-матора, а выход соединен со Входомвозбудитепя ко 11 ебаний, который установлен на колбл 1 ошемся Основании и на стовыход которого соединен со вторым входом сумматора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке Ы 2300598/18-24,кл. 606 б 7/48, 1975.2. Авторское свидетельство СССРЫ 516057 р кл. 606 О 7/48 19751 о (прототип 7 734734колебаний, дополнительные усилители идатчик перемещения колеблющего осно-,вания, выход которого н выход датчикаперемешения стола возбудителя колебаний через соответствуюшие дополнительные усилители соединены с соответствуюшими входами блока моделирования связи объекта с колеблющимся основаниеми блока формирования обратной передаточной функции возбудитапя колебаний,СоставительГ. СорокинРедактор Н. Каменская Техред С. Мигай Корректор Ю. МакаренкоЗаказ 2090/52 Тираж 751 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4