Устройство для полунатурногомоделирования

Союз Советских Сфцналнстмческих Республик(22) Заявлено 261176 (2) 2424689/18-24с присоединением заявкм Йо(51)м клз С 06 С 7/48 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУНАТУРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯИзобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для моделирования сложных нелинейных динамических систем.По основному авт,св. Р 734734 известно устройство, которое содержит датчики параметров исследуемого объекта, которые через соответствующиеусилители соединены со входами блока моделирования кннематической связи объекта с колеблющимся основанием, один выход которого соединен с первым входом сумматора, а соответствующий вход и другой выход подключены соответственно к выходу и входу блока оптимизации, блок формирования обратной передаточной функции возбудителя колебаний и усилитель мощности, вход которого подключен к выходу сумматора,О а выход соединен со входом возбудителя колебаний, который установлен на колеблющемся основании и на столе которого установлен датчик перемещения стола возбудителя колебаний, эле-. мент демпфирования и упругий элемент, установленные между колеблющимся основанием и столом возбудителя кОлебаний, дополнительные усилители и датчик перемещения колеблющегося осно- ЗО вания, выход которого и выход датчика перемещения стола возбудителя колебаний через соответствующие дополнительные усилители соединены с соответствукщимн входами блока моделирования связи объекта с колеблющимся основанием и блока формирования обратной передаточной функции возбудителя колебания, выход которого соединен со вторым входом сумматора 11 .Однако это устройство имеет невысокуюточностьмоделирования,так как не учитывается влияние на устойчивость устройства структуры самого объекта.Цель изобретения - повышение точности моделирования.Указанная цель достигается тем, что устройство .содержит датчики параметров кинематических связей между сосредоточенными массами объекта, датчики параметров кинематических связей между столом возбудителя колебаний и колеблющимся основанием, блоки вычисления вибрациониого усилия и два дополнительных. сумматора, выходы которых соединены с дополнительными входами блока оптимизации, выходы датчиков параметров кинематических связей между сосредоточеннымимассами объекта и выход датчика перемещения стола возбудителя колебаний соединены с соответствующими входами первого блока вычисления вибрационного усилия, выходы которого соединены с первыми входами дополнительных сумматоров, а выходы датчиковпараметров кинематических связей между столом возбудителя колебаний иколеблющимся основанием и выход датчика перемещения колеблющегося основания соединены с соответствующими входами второго блока вычисления вибрационного усилия, выходы которого соединены со вторыми входами дополнительных сумматоров.На чертеже приведена схема устройст-5ва для полунатурного моделирования,Схема устройства содержит датчики1 параметров исследуемого объекта,датчик 2.перемещения колеблющегося основания, усилители 3, блок 4 модели- дрования кинематической связи объекта с колеблющимся основанием, сумматор 5, блок 6 оптимизации, блок 7формирования обратной передаточнойфункции возбудителя колебаний, усилитель 8 мощности, возбудитель 9 колебаний, колеблющееся основание 10,датчик 11 перемещения стола возбудителя колебаний, элемент 12 демпфирования, упругий элемент 13, сумматоры 14 и 15, датчики 16 парамет- ЗОров кинематических связей между сосредоточенными массами объекта, датчики 17 параметров кинематическихсвязей между столом возбудителя колебаний и колеблющимся основанием и 35блоки 18 и 19 вычисления вибрационного усилия.Устройство работает следующим образом,Часть связи, расположенной междуобъектом 20 и основанием 10, моделируется с помощью блока 4 моделирования. С ним связанный блок 6 оптимизации как автоматически, так ивручную позволяет изменять параметрымоделнрамой части связи по сигналам, 45поступающим от датчиков 11 п,16, 162, 2, 17, 17 и 11, и пропорциональным состояниям системы с цельюоптимизации функционирования объек 50та. Сигнал, пропорциональный положению массы 21 объекта 20через усилитель 3 поступает в блок 7. На выходе блока 7 формируется сигнал, равный силам сопротивления движению, вызванным конструкцией возбудителя 9 колебаний, Этот сигнал поступает на вход сумматора 5, на второй вход сумматора 5 поступает сигнал с блока 4 моделирования, про.порциональный силе, которую должна 60 передавать моделируемая часть связи на объект 20. Сигнал с выхода сумматора 5 через усилитель 8. мощности поступает на вход возбудителя 9 колебаний и он является суммой упомя нутых сигналов. Так как сигнал, пропорциональный силам сопротивления движению, вызванным конструкцией возбудителя 9 колебаний, используется для преодоления, таких сил в возбудителе 9 коле 6 аний, то вторая часть поступающего на вход возбудителя 9 колебаний сигнала, пропорциональная силе, передаваемой с моделируемой части связи, действительно способствует созданию в возбудителе 9 колебаний такой силы. Из-за электромеханических, аналого-цифровых. преобразований в контуре упомянутая сила передается на объект 20 с некоторым запаздыванием ,". Поэтому устройство при устойчивой реальной части системы при определенных параметрах моделируемой части связи между основанием 10 и объектом 20 может стать неустойчивой.В оъекте 20 выделена масса 21, через которую объект 20 имеет связь с оптимизируемой связью, находящейся между основанием 10 и объектом и масса 22, имеющая связь с массой 21 через линейную упругость 23 и демпфер 24.Масса 22 имеет множество связей с другими массами и элементами объекта 20. Все элементы системы являются неизвестными, кроме моделируемой части связи. Кроме того, они не- линейны. Если массу 21 обозначить щ координату х ,массу 22- м 2 и ее координату х, перемещение основания 10 через, то система дифференциальных уравнений, описывающих работу устройства при параметрах моделируемой части связи и и С упругого элемента 13 С 1, элемента 12 демпфирования Ь линейной упругости 23 С 2 н демпфера 24 Ь 2, имеет вид24 Ъщ р х+ (пр+с) х е р+ (Ь+с) х+ (и р + +С 2) (ХА-Х 2) =Г(р)(1п 12 Р х 2+ (Ь 2 Р+с 2) (х 2-х 1)+.+. =0. (1)Но устойчивым устройство будет, если/сх 1/4 сх +с 2(х-х 2) Р,) Это справецливо для практически достигаемых 2 в контуре моделирования и преобразования, т.е. 20,1 П. Так как величина (пр+с)х формируется в блоке 4 моделирования, то она известна. Силы Ьрхи схформируются с помощью блока 19 вычисления вибрационного усилия и пропорциональные нм сигналы появляются соответственно на первом и втором выходах,а.силы Ьр(х-Х 2) и с(х-х 2) вычисляются в аналогичном блоке 18 вычисления вибрационного усилия н пропорциональные им сигналы появляются соответственно на первом и втором выходе. На входы сумматора 14 подключены первые выходы блоков 18 и 19. Следовательно, на его выходе,.( - Д. (3)Иа входы сумматора 15 подключенывторые выходы блоков 18 и 19. Следовательно, на его выходе появляетсясигнал, пропорциональный сумме упругих сил,т,е.У =с х+ с (х -х ) (4)Сигналы с выходов сумматоров 15и 14 поступают на входы блока 6 оп"тимизации и используются в нем дляограничения изменения оптимизируемых параметров 6 и с нри условиях(2) и (2), При действиии такихограничений устройство может выйти иэобласти устойчивости при автоматической оптимизации из-за наличия цепейзапаздывания в контуре моделируемойчасти связи.Предложенное устройство выгодно отличается от известных, так как учи- Щтывает влияние дополнительных связей на устойчивость работы устройства при различных исследуемых объектах, В нем осуществляется автоматическое эздание ограничений на оптимизируемые параметры, а выделени:оодной связи объекта с сосредоточенными массами не представляет особыхтрудностей, так как параметры ее вычисляются в ходе работы устройства,в то время как другая часть объектаможет быть более сложной, т.е. с распределенными параметрами,и т.д.Формула изобретенияУстройство для полунатурногомоделирования по авт.св. Р 734734,о т л и ч а ю щ е е,с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, оно содержит датчики параметров кинематических связей между сосредоточенными массами объекта датчики параметров кинематических связей между столом возбудителя колебаний и колеблющимся основанием, блоки вычисления вибрационного усилия и два дополнительных сумматора, выходы которых соединены с дополнительными, входами блока оптимизации, выходы датчиков параметров кинематических связей .между сосредоточенными массами объекта и выход датчика перемещения стола возбудителя колебаний соединены с соответствующими входами первого блока вычисления вибрационного усилия, выходы которого соединены с первыми входами дополнительных сумматоров, а выходы датчиков параметров кинематических связей между столом возбудителя колебаний и колеблющимся основанием и выход датчика перемещения колеблющегося основания соединены с соответствующими входами второго блока вычисления вибрационного,усилия, выходы которого соединены со вторыми входами дополнительных сумматоров.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 734734, кл. 6 06 6 7/48, 04.11.76.822218 оставитель Г.Сорехред М.голинка ректор Ю.Макаренко Редактор М.Не женко 7 ираж 745 Государственного комитет елам изобретений и откра Москва, Ж, Раушская н одпис н аказ 1858/76 ВНИИПИ по 113035