Устройство для моделирования петли гистерезиса

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК 51)5 6 7/25, 7/48 ЛИСА ИЕ ИЗОБ ТЕНИЯ МОДЕЛИРОВАНИ(21) 4775764/24 (22) 29.12.89 (46) 07.05.92. Бюл (75) В.П.Мамулин (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское св М 1269157, кл, 6Авторское св М 1550542, кл. 0 оделирования петли к аналоговой вычислью изобретения явасти применения за составляющих внуто трения элементов с нутыми и пропеллертво содержит два иножения, два блока епень, блок выделеинвертор. 7 ил.. М 17и Г.В,Тре идетельство СССР06 6 7/25, 1985.идетельство СССР06 6 7/25, 1988. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для применения при исследовании динамики механических, электромеханических и электрических систем, содержащих элементы из пластичных конструкционных, магнитных и диэлектрических материалов, с учетом рассеяния энергии при их деформировании, перемагничивании или переполяризации на внутреннее гистерезисное (частотно-независимое) трение, которое воспроизводится устройством, в частности, в виде пластических, перетянутых и, особенно, пропеллерных петель гистерезиса.Известно устройство для моделирования упругого гистерезиса, содержащее два интегратора, блок умножения, инвертор и сумматор, которое воспроизводит составляющие гистерезисного внутреннего трения элементов с петлями упругого гистерезиса.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство для моделирования петли гистерезиса, содержащее первый и второй интеграторы, блок умножения, блок 1732358 А 1 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕТЛИ ГИСТЕРЕЗИСА (57) Изобретение для м гистерезиса относится лительной технике. Це ляется расширение обл счет воспроизведения реннего гистерезисног пластическими, перетя ными петлями. Устройс тегратора, блок умн возведения в третью ст ния модуля, сумматор и выделения модуля и сумматор, которое воспроизводит составляющие внутреннего гистерезисного трения элементов с петлями упругопластического гистерезиса конструкционных материалов и петлями гистерезиса магнетиков и диэлектриков в слабых и средних технических полях.Общим недостатком известных устройств является то, что они не воспроизводят составляющих внутреннего гистерезисного трения элементов с пластическими, перетянутыми и пропеллерными петлями гистерезиса. Это ограничивает область их применения, .Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет воспроизведения составляющих внутреннего гистерезисного трения элементов с пластическими, перетянутыми и пропеллерными петлями гистерезисов.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования петли гистерезиса, содержащее первый и второй интеграторы, сумматор, блок выделения модуля, блок умножения, информационный вход устройства соединен с входами перво 1732358го интегратора и блока выделения модуля, выходы первого и второго интеграторов являются соответственно первым и вторым выходами устройства, выход блока выделения модуля соединен с первым входом блока умножения, введены инвертор, первый и второй блоки возведения в третью степень, причем выходы первого и второго интеграторов соединены с входами соответственно первого и второго блоков возведения в третью степень, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, третий вход которого через инвертор соединен с выходом первого интегратора, выход сумматора подключен к второму входу блока умножения, выход которого соединен с вторь.м входом второго интегратора.На фиг. 1 представлена схема примера выполнения предлагаемого устройства; на фиг, 2-6 - примеры воспроизводимых устройством пластических, перетянутых и пропеллерных петель гистерезиса; на фиг. 7 - таблица значений коэффициентов передачи соответствующих операционных блоков, при которых получень петли, представленные на фигурах 2 - б (знаки этих коэффициентов даны без учета изменения полярности сигналов операционными блоками).Устройст о состоит из информационного входа по сигналу скорости Х(т) первого параметра, первого выхода по сигналу первого параметра Хф), второго выхода по сигналу второго параметра Х 2(1), первого 1, и второго 2 интеграторов, блока 3 умножения, первого 4 и в;орого 5 блоков возведения в третью степень, блока б выделения модуля, сумматора 7 и инвертора 8. Блок возведения в третью степень может быть выполнен на двух блоках умножения с инвертором или без него, а блок выделения модуля - на блоке идеального диода и сумматоре.Работустройства рассмотрим на примере моделирования пропеллерной петли гистерезиса риэлектрика при его переполяризации.В процессе моделирования сигнал скорости изменения первого параметра Х 1(с) = Е(с), соответствующий скорости изменения напряженности электрического поля Е(1), с информационного входа устройства поступает на вход блока б выделения модуля, на первый вход с коэффициентом передачи К 21 второго интегратора 2 и на вход .первого интегратора 1, с выхода которого сигнал первого параметра Х 1(т) = Е(т), соответствующий напряженности электрического поля Е(с), поступает на первый выход устройства, Одновременно этот сигнал через инвертор 8 подают на третий вход с40455055 рования соответственно первого 1 и второго 2 интеграторов;Кх - коэффициент крутизны характеристики Х 2(Х 1) в начальный момент воздействия на моделируемый элемент при Х 1(0) = 0и Х 2(0) = 0;Кг 1, Кг 2, КгЗ - КОЭффИцИЕНтЫ СОСтаВЛяЮщих внутреннего гистерезисного трения вматериале моделируемого элемента,В устройстве. физические переменныемоделируемого элемента отображаются электрическими напряжениями, поэтому коэффициенты передачи используемых операционных блоков по их соответствующим входам можно определить с помощью соотношенийК 21= МхКх, К 22 К 71 = МгзКгз,К 22 К 12 = Мг 1 Кг 1 К 22 К 7 з = Мг 2 Кг 2,где М - обозначение соответствующего масштабного коэффициента,коэффициентом передачи К 7 з сумматора 7,а через первый блок 4 возведения в третьюстепень на первый вход с коэффициентомпередачи К 71 того же сумматора 7, с выхода5 которого сигнал суммы поступает на второйвход блока 3 умножения, на первый входкоторого подают сигнал с выхода блока 6выделения модуля, соответствующийХф)=Е(т) 1. Сигнал произведения с10 выхода блока 3 умножения поступает навторой вход с коэффициентом передачи К 22второго интегратора 2, с выхода которогосигнал второго параметра Х 2(с) = Р(т), соответствующий поляризации Р(1), поступает15 на второй выход устройства и через второй блок5 возведения в третью степень на второй входс коэффициентом передачи К 72 сумматора 7,В результате устройством воспроизводится пропеллерная петля диэлектриче 20 ского гистерезиса Р(Е), пример которойпредставлен на фиг. б.В общем случае устройство по сигналускорости изменения первого параметраХф) воспроизводит в аналоговом виде гис 25 терезисное частотно-независимое соотношение между параметрами состояния Хф) иХ 2(т) моделируемого элемента, описываемое системой30 Х 1(с) = 3 Х 1(1)Й + СхсХ 2(1) = ОХ 2(1)Й + Сх 2.Х 21) = КХХ 1(т) + Кг 1 Х 2 (1) + Кг 2 Х 1(т) ++КгзХ 1 (с Х 1(с),35 где Х 1(1), Х 1(с) - первый параметр состоянияи его скорость;Х 2(т), Х 2(с) - второй параметр состоянияи его скорость;Сх 1, Сх 2 - начальные условия интегри,й) 50 Формула изобретения Устройство для моделирования петли гистерезиса, содержащее первый и второй интеграторы, сумматор, блок выделения модуля, блок умножения, информационный вход устройства соединен с входами первого интегратора и блока выделения модуля, выходы первого и второго интеграторов являются соответственно первым и вторым выходами устройства, выход блока выделения модуля соединен с первым входом блокаумножения,отл ича ющееся тем,что, с целью расширения области применения за счет воспроизведения составляющих внутреннего гистерезисного трения злементов с пластическими, перетянутыми и пропеллерными петлями, в него введены инвертор, первый и второй блоки возведе ния в третью степень, причем выходы первого и второго интеграторов соединены с входами соответственно первого и второго блоков возведения в третью степень, выходы которых подключены соответственно к 10 первому и второму входам сумматора, третий вход которого через инвертор соединен с выходом первого интегратора, выход сумматора подключен к второму входу блока умножения, выход которого соединен с вто рым входом второго интегратора.1732358Составитель В.Мамулинактор И.Горная Техред М,Моргентал Корректор Т.Палий кэз 1584 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10