Устройство для моделирования упругой характеристики привода в виде петли гистерезиса

Союз СоветскихСоцналисткческкхРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ н 942061(51) М. Кл. с присоединением заявки РЙ(23) Приоритет 6 08 6 7/48 Ьеуаеретеапае кенитет СССР де делан изобретение к открытке .(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ УПРУГОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИВОДА В ВИДЕ ПЕТЛИ ГИСТЕРЕЗИСАИзобретение относится к вычислительной технике, а именно к аналоговым устройствам.Известно устройство для моделирования упругой характеристики привода, содержащее сумматор, инвертор и четырехдиодный мосто- вой,элемент в цепи обратной связи Ц,Недостатком известного устройства является невозможность моделирования с его помощью реальной упругой характеристики. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство цля моделирования упругой характеристики привода в виде петли гистерезиса, содержащее блок вязкого трения, сумматоры, блок умножения, анализатор знака, блок сухого трения, блок имитации зазора и блок имитации нежесткости 2.Недостатками известного устройства являются его ограниченные функциональные ,возможности, не позволяющие получить упру. гую характеристику в виде петли гистерезиса, у которой ширина петли изменяется в зависимости от изменения величины макси.мального значения момента закручивания.Цель изобретениярасширение функциональных возможностей устройства за счетобеспечения возможности моделирования упругой характеристики привода в зависимостиот величины максимального значения выход.ного сигнала.Поставленная цель достигается тем, что вустройство для моделирования упругой хаюрактеристики привода в виде петли гистерезифса, содержащее блок задания вязкого трения,выход которого соединен с первым входомпервого сумматора, выход которого соединенс информационным входом ключа, выход ко.1торого соединен с первым входом второгосумматора, выход которого является выходом устройства, анализатор знака входногосигнала, интегратор, выход которого черезпоследовательно соединенные блок заданиявеличины зазора и блок задания нежесткостисвязан с вторым входом второго сумматора,а через компаратор выход. интегратора соединен с управляющим входом ключа, причем, 94206135 40 45 50 входы знзлиззторз зизкз входного сигнала,блока задания вязкого трения и интегратора объединены и являются входом устройства, дополнительно введен блок запоминания,первый вход которого соединен с выходомзнзлиззторз зцзкз входного сигнзла, второйвход блоки запоминания подключен к выхо.ду второго сумматорз, а первый и второйвыходы блока запоминания соединены соот. ветственно с вторым и третьим входами первого суммзторз.Блок запоминания имеет два канала, каждый из которых содержит делитель напряже. ния, операционный усилитель, конденсатор, резистор обратной связи, детектирующий диод и реле, причем в каждом канале выход делителя напряжения соединен с перекидным контактом реле, неподвижный размыкающий контакт которого соединен с входом операционного усилителя, выход которого через конденсатор соединен с своим входом, кроме того, выход операционного усилителя через резистор обратной связи соединен с перекидным контактом реле, неподвижный замыкающий контакт которого соединен с общей шиной, причем выход операционного усилите. ля первого канала через размыкаюший контакт реле своего канала соединен с первым выходом блОМа, а выход операционного усилителя второго канала через замыкающий контакт реле своего канала соединен с вторым выходом блока, анод детектирующего диода первого канала и катод детектирующего диода второго канала объединены и являются первым входом блока, а соответствующие катод и анод детектирующих диодов соединены с управляющими входами реле своих каналов, входы делителей напряжения обоих канзлов объединены и являются вторым входом бло. ка.На фиг.1 представлена структурная схема устройства; Мз фиг.2 . электрическая схема блока запоминания; на фиг.З - диаграмма, поясняющая работу предлагаемого устройства; на фиг.4 - упругая характеристика привода с учетом зазора; на фиг.5 - возможный вариант включения блока запоминания: для получения характеристики, изображенной на фиг.4Устройство (фиг.1) содержит последова тельно соединенные блок 1 задания вязкого трения, представляющий собой усилитель с заданным коэффициентом усиления, первый сумматор 2, ключ 3 и второй сумматор 4, анализатор 5 знака входного сигнала, блок 6 запоминания, интегратор 7, блок 8 задания величины зазора, включзюций в себя звено с зоной нечувствительности, блок.9 задания нежесткости в виде усилителя с заданным 5 1 О 15 20 25 ЗО коэффициентом усиления, а также компзрз. тор 1 О. При этом входы блока 1, 5 и 7 соединены и являются общим входом устройства.Блок запоминания 6 (фиг.2) состоит из двух идентичных кзцалов 11 и 12, каждый иэ которых содержит детектирующий диод 13, реле 14 с контактами 14; операционный уси. литель 15, конденсатор 16, резистор 17 обратной связи и делитель 18 напряжения.Устройство рзботает следующим образом.На вход устройства поступает сигнал дскб, пропорциональный разности скоростей входного и выходного взлов редуктора привода. Этот сигнал в интеграторе 7 преобразуется в сигнал де разности углов, а затем в блоках 8 и 9 в сигнзл Мн, пропорциональный моменту закручивания без учета влияния моментов сухого и вязкого трений. В сумматоре 4 полученный сигнал Мц,суммируется с сигналом М момента трения, равного сумме сигналов момента вязкого трения Мт, и момента сухого трения Мс т, формируемых в блоке 1 и анализаторе 5 и блоке 6 соответственно.Наличие зазора в редукторе ириводз учитывзется в устройстве блоками 8 и 10. При этом для значений сигнала дс, меньших половины величины заложенного в блоке 8 зазора, на выходе комиараторз 10 и блока 8 сигнал отсутствует, что соответствует отсутствию сигнала на выходе всего устройства, При значениях дскб больших половины зазора, на выходе компаратора 10 формируется сигнал, равный единице, на выходе блока 8- сигнал дскб минус половина зазора, а ца вы. ходе всего устройства сигнал, равный сумме сигналов всех моментов М= М 1 + МКаждый канал блока б запоминания работает в двух режимах, переключение которых происходит при срабатывании реле 14 в зависимости от знака разности скоростей входного и выходного валов редуктора прйвода (фиг.За). При этом в точке максимзльного значения момента закручивания (фиг,ЗЪ) включается реле 14 канала 11 (фиг.Зс), а в минимуме (фиг.3) . реле 14 канала 12 (фиг.Зд), В режиме отключения реле 14 происходит заряд конденсатора 16 до напряжения, величина которого пропорциональна макси. мальному абсолютному значению момента закручивания (фиг.Зе,т). В режиме включения реле 14 напряжение нз конденсаторе 16удерживается постоянным и равным установившемуся значению (фиг,Зе,т). В этом режиме напряжение с выходов блока 6 запоминания в виде прямоугольных импульсов(фиг.Зц,й), амплитуда которых пропорциональна величине мзксимзльного зизчсция мо942061 мента закручивания, поступает на вход сумматора 2,Упругая характеристика в виде петли гнстерезнса объектов реальных конструкций может иметь различный вид в зависимости отсочетаний упругих деформаций узлов и моментов трения в нх сочленениях, от наличия,или отсутствия зазора. Большинство этих зависимостей может быль реализовано в предлагаемом устройстве.Один из возможных видов упругой ха.рактеристики с учетом влияния зазора изображен на фнг,4. Эта характеристика может бытьполучена в устройстве путем соответствующего включения блока 6 запоминания(фиг.5). Для этого первый и второй выходыблока 6 отключают от сумматора 2 и подключают к второму и третьему входам бло.ка 8 таким образом, как это показано нафиг,5, Прн этом напряжение с выхода блока 6суммируется с опорным напряжением блока 8,вследствие чего на выходе устройства образуется сигнал, позволяющий получить петлюгнстерезнса изображенного на фиг,4 вида.Таким образом, построение устройства в,соответствии с предлагаемым позволяет моделировать упругие характеристики приводав виде петли гнстерезиса, у которой ее ширина зависит от изменения величины максимального момента закручивания,Формула изобретения 1, Устройства для моделирования упругой характеристики привода в виде петли гистере зиса, содержащее блок задания вязкого трения, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, выход которого является выходом устройства, анализатор знака входного сигнала, интегратор, выход которого через последовательно соединенные блок задания величины зазора и блок зацания не- жесткости связан с вторым входом второго сумматора, а через компаратор выход интег. ратора соединен с управляющим входом ключа, причем входы анализатора знака входного сигнала, блока задания вязкого трения и бинтегратора объединены н являются входомустройства,о тлича ю щеес я тем,что, с целью расширения функциональныхвоэможностей за счет обеспечения возможнос 5 ти моделирования упругой характеристикипривода в зависимости от величины максимального значения выходного сигнала, в неговведен блок запоминания, первый вход кото.рого соединен с выходом анализатора знакаЮ входного сигнала, второй вход блока запоминания подключен к выходу второго сумматора, а первый и второй выходы блока запоми.нания соединены соответственно с вторым итретьим входами первого сумматора,2,Устройство по п.1,о т л н ч а ю щ е ес я тем, что блок запоминания имеет дваканала,.каждый из которых содержит делитель напряжения, операционный усилитель,конденсатор, резистор обратной связи, де.20- тектирующий диод и реле, причем в каждомканале выход делителя напряжения соединенс перекидным контактом реле неподвижныйразмыкающий контакт которого соединен свходом операционного усилителя, выход ко 25 торого через конденсатор соединен со своимвходом, кроме того, выход операционногоусилителя через резистор обратной связи соединен с перекидным контактом реле, неподвижный замыкающий контакт которого соеди.З 0 нен с общей шиной, причем выход операционного усилителя первого канала черезразмыкающий контакт реле своего каналасоединен.с первым выходом блока, а выходоперационного усилителя второго канала через;замыкающий контакт реле своего каналасоединен с вторым выходом блока, аноддетектирующет диода первого канала н ка тод детектирующего диода второго каналаобъединены и являются первым входом бло 40 ка. асоответствующие катод н анод детек.тирующих диодов соединены с управляющимивходами реле своих каналов, входы делите .лей напряжения обоих каналов объединены иявляются вторым входом блока.45Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе1. Тетельбаум ИМ. и др. 400 схем дляАВМ. М., "Энергия", 1979, с. 74.2. Следящие приводы. Под ред. Чемоданова Б,К, М., "Энергия", 1976, с. 238-241,50 рис. 4-4 (прототип) .