Устройство для воспроизведения характеристик силы трения Советский патент 1985 года по МПК G06G7/48 

1 Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано при исследовании нелинейных систем автоматического управления на аналоговых вычислительных машинах и при полунатурном моделировании. Известна модель сухого трения, содержащая операционный усилитель, диоды и резисторы Ю Недостатком этого устройства является то, что оно не учитывает вязкое трение. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для моделирования характеристик силы трения, содержащее релейньгй блок, выход которого подсоединен к первому входу сумматора, а вход соединен с общим входом устройства и входом блока ограничения, последовательно соединенного с входом инвертора,, выход которого подсоединен к второму вход сумматора, выход которого является общим входом устройства 2j . Однако это устройство недостаточ но точно моделирует трение, а именно не учитывается так называемое вязкое трение, когда сила трения увеличивается с увеличением относительной скорости движения. Целью изобретения является повышение точности. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее сумматор, блок воспроизведения релейной характеристики, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого является выходом фор мирования силы трения устройства, вход задания скорости которого подключен к входу блока воспроизведения релейной характеристики и к входу блока ограничения, выход кото рого через инвертор соединен с вторым входом сумматора, введен блок воспроизведения зоны нечувствительности, выход которого подключен к третьему входу сумматора, вход задания скорости устройства соединен с входом блока воспроизведения зоны нечувствительности. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройстваj на фиг. 2 - зависимость силы трения от относительной скорости. Устройство содержит блок 1 воспроизведения релейной характеристи82ки, блок 2 ограничения, инвертор 3, блок 4 воспроизведения зоны нечувствительности и сумматор 5. Блок 1 содержит диоды 6, операционный усилитель 7 и масштабные резисторы 8. Блок 2 содержит диоды 9, операционньй усилитель 10, масштабные резисторы 11 и переменные резисторы 12. Инвертор 3 содержит операционный усилитель 13 и масштабные резисторы 14. Блок 4 содержит диоды )5, операционный усилитель 16, масштабные резисторы 17 и переменные резисторы 18. Сумматор 5 содержит операционный усилитель 19 и масштабные резисторы 20. Устройство работает следующим образом. Получение желаемой зависимости силы трения F от относительной скорости движения U S основано на алгебраическом суммировании на входе сумматора 5 сигналов с выхода блока 1 , с выхода блока 2 ограничения, проинвертированного на инверторе 3 и с выхода блока 4 воспроизведения зоны нечувствительности. При малых значениях входного сигнала U и Я. срабатьгоают блок 1 и блок 2 ограничения, величина силы трения (сигнал Up на выходе инвертора 3) определяется разностью сигналов с выхода в блок 1 и блока 2 ограничения, прошедших че-рез инвертор 3, при этом формируются составляющие характеристики трения, соответствующие отрицательному и сухому трению (участки ОА, АВ, фиг. 2). Величина силы трения покоя +F определяется напряжением подпора диодов, 6, устанавливаемым с помощью переменных резисторов 8, крутизна и протяженность участка ОА изменяется в зависимости от козффициента усиления операционного усилителя 10, определяемого отношением резисторов 11. Величина силы трения на горизонтальном участке АВ + F определяется разностью напряжения подпора диодов 6 ±U , определяющего релейную характеристику блока 1 и напряжения подпора диодов 9 iU, определяющего величину ограничения блока 2. При дальнейшем увеличении входного сигнала срабатывает также блок 4 воспроизведения зоны нечувствительности, и сигнал на выходе инвертора 3 определяется разностью 3 сигналов с релейного блока 1, с бло ка 2 ограничения, проинвертированного инвертором 3 и с блока 4 воспр изведения зоны нечувствительности, при этом формируется участок ВС на характеристике трения (фиг. 2). Протяженность участка АВ зависит от величины зоны нечувствительности, которая определяется напряжением подпора диодов 15 +и. Крутизна участка BG регулируется изменением коэффициента усиления блока 4, опре деляемого отношением сопротивлений 17. Предлагаемая схема устройства для моделирования характеристики тр ния позволяет в широких пределах и независимо друг от друга менять крутизну участков ОА и ВС, протяженность участков ОА, АВ, ВС. Таким образом, предлагаемое устройство за счет введения дополнительного блока повышает точность воспроизведения характеристики силы трения. В качестве базового объекта при нято устройство для моделирования характеристики трения, реализуемое в аналоговой вычислительной машине МН-10М с использованием диодных ячеек с потенциометрами смещения (альбом Аналоговая вычислительная машина МИ-ЮМ, техническое описание, ПТЗ 033.003.ТО, с. 51, рис. 5 7), при этом характеристика трения имеет вид, показанньм на фиг. 2 пунктирной линией. Максимальная ошибка приближения характеристики, реализуемой в базовом ycTpoiicTBe, к желаемой (сплошная кривая на фиг. 2) в точках о, а, Ь, с состав ляет соответственно F; - F, 7-- -100%; 28 L laxa 5100%; о - |: ----100%; Ft - FO Характеристики на фиг. 2 построены с учетом масштабов реальных значений физических величин (при расчете ошибок значения ординат удобно брать в сантиметрах): 8п,с,х, .100% 50%; - ™ч100% %1 9г.о,г„ ®тахс -100% 25%. Максимальная суммарная ошибка приближения характеристики на участке ОС ®tnax 50 + 9% + 25% ° 98%. Максимальная ошибка приближения характеристики, реализуемой в.предлагаемом устройстве (асимптоти 1еская кривая на фиг. 2), к желаемой в рассматриваемых точках: ®,г,«д„ F - F 0 бтах., -: - 100% 14%; J, J Втакь - -5-100% 9%; 0тал, FC- FC О Максимальная суммарная ошибка приближения характеристики на участке ОС Omaxs- О + 1 + 9% + О 23%. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно увеличить точность воспроизведения характеристики трения за счет моделирования трех ее участков.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СИПЫ ТРЕНИЯ, содержащее сумматор, блок воспроиз ведения релейной характеристики, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого является выходом формирования силы трения устройства, вход задания скорости которого подключен к входу блока воспроизведения релейной характеристики и к входу блока ограничения, выход которого через инвертор соединен с вторым входом сумотличающееся матора, тем, что, с целью повышения точности, в него введен блок воспроизведения зоны нечувствительности, выход которого подключен к третьему входу сумматора, вход задания скорости устройства соединен с входом блока воспроизведения зоны нечувствительности.