УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ ТИПА «СУХОЕ ТРЕНИЕ» Советский патент 1972 года по МПК G06G7/48 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных машинах непрерывного действия при исследованиях нелинейных систем автоматического регулирования (САР).

Моделирование типовых нелинейностей САР производится с помощью диодов, включенных по различным схемам во входную Цепь или цепь обратной связи операционного усилителя.

Известно устройство для моделирования нелинейности САР «сухое трение, в котором встречно-параллельно соединенные диоды включены в обратную связь операционного усилителя через делитель напряжения. При сопротивлении обратной связи, равном бесконечности, и достаточно большом коэффициенте усиления выходное напряжение скачком будет устанавливаться до предельного значения. Такая характеристика используется для моделирования сухого трения.

Однако известное устройство не отражает полностью физических процессов, происходящих в САР при воздействии на нее сухого трения, так как приводит к возникновению автоколебаний в модели САР, не свойственных реальной системе. Это явление происходит в модели системы в момент приобретения системой нулевой скорости. Колебания не только искажают динамические характеристики САР,

но в некоторых случаях не позволяют провести исследование САР на аналоговых вычислителях.

В предлагаемом устройстве, с целью повыщения точности моделирования, аналоговое вычислительное устройство (АВУ) для моделирования нелинейности типа «сухое трение снабжено полярлзованным реле, контакты которого соединены со входами диодов, якорь -

с их общим выходом, включенным на вход операционного усилителя, а управляющая обмотка включена на выход операционного усилителя, моделирующего скорость исследуемой САР, и двумя логическими элементами -

«схемами сравнения, исполнительные цепи которых соединены через операционные усилители со входами диодов, а входы каждого логического элемента соединены с выходом АВУ и движком соответствующего делителя

напряжения.

Предлагаемое АВУ позволяет точно моделировать нелинейность типа «сухое трение при ее взаимодействии с исследуемой САР, что, в свою очередь, дает возможность ираВИЛЬНО выбирать, величины конструктивных параметров САР, обеспечивающих заданные техническими требованиями динамические характеристики системы. На чертеже показана функциональная схеАВУ состоит из делителей /, 2 напряжения, движки 3, 4 которых вместе с исполнительными цепями 5, 6 (нормально замкнутые контакты) логических элементов - «схем сравнения 7, 8 включены на соответствующие входы операционных усилителей 9, 10. Выходы этих операционных усилителей вместе с контактами 11, 12 поляризованного реле 13, имеющего управляющую обмотку 14, включенную на выход операционного усилителя, моделирующего скорость исследуемой САР, подсоединены ко входам соответствующих диодов 15, 16. Общий выход этих диодов соединен с якорем 17 поляризованного реле 13 и входом операционного усилителя 18. Входы каждого логического элемента - «схемы сравнения 7, 8 соединены с выходом операционного усилителя 18 и движком 3, 4 соответствующего делителя напряжения 1, 2. АВУ работает следующим образом. Величина силы сухого трения задается напряжениями смещения t/см, устанавливаемыми с помощью движков 3, 4 делителей напряжения 1, 2. Напряжения смещения, поданные через операционные усилители 9, 10 на входы диодов 16, 15, закрывают их, ,и на выходе операционного усилителя 18, моделирующего ускорение исследуемой САР, напряжение отсутствует.

При подаче на исполнительные цепи В, 6 (нормально замкнутые контакты) логических элементов - «схем сравнения 7, 8 входного напряжения f/вх по модулю меньщего напряжения смещения, выходные напряжения операционных усилителей 9, 10 будет по-прежнену закрывать диоды 15, 16 и на выходе операционного усилителя 18 напряжение будет отсутствовать. Этот случай соответствует воздействию на исследуемую САР внещнего усилия, меньшего силы сухого трения.

При увеличении входного напряжения свыще напряжения смещения, один из диодов 15, 16 открывается (какой из диодов 16, 15 будет открыт, определяет знак входного напряжения), и на выходе операционного усилителя 18 появляется напряжение, т. е. внешнее усилие, приложенное к САР, преодолевает силу сухого трения, и начинается движение САР.

Появление напряжения на выходе операционного усилителя 18 означает появление ускорения, а значит, и скорости. Следовательно, поляризованное реле 13, управляющая обмотка 14 которого соединена с выходом операционного усилителя, моделирующего скорость САР, срабатывает. Причем полярность

включения управляющей обмотки 14 обеспечивает шунтирование открытого в данный момент диода 15, 16 за счет замыкания якоря 17 с одним из контактов 11, 12. Этим обеспечиБается торможение САР при уменьшении внешней силы до уровня, меньшего силы сухого трения, или при изменении знака внешней силы. Паличие логических элементов - «схем

сравнения 7, 8 позволяет отключить входное напряжение с незашунтированного в данный момент диода 15, 16 при изменении знака внешней силы, если это изменение наступило до момента полного торможения САР, т. е.

приобретения ею нулевой скорости. Это исключает ошибки моделирования, связанные с одновременным прохождением сигнала, через замкнутый контакт //, 12 поляризованного реле 13 и незашунтированный диод 15, 16 на

вход операционного усилителя 18.

В момент приобретения САР нулевой скорости поляризованное реле 13 отпускает, что приводит к расшунтированию диода 15, 16 и, если при этом входное напряжение по модулю

меньше напряжения смещения, диоды 15, 16 закрыты и на выходе операционного усилителя 18 нанряжение отсутствует. Таким образом скорость САР останется нулевой до тех пор, пока внешнее усилие не будет больше силы

сухого трения.

Таким образом обеспечивается точное моделирование нелинейности, тина «сухое трение при ее взаимодействии с САР, как при движении САР, так и в соотношении покоя

или приобретения ею нулевой скорости.

Предмет изобретения

Устройство для моделирования нелинейности типа «сухое трение, содержащее делители напряжения, модель системы автоматического регулирования, диоды и операционные усилители, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, оно содержит логические схемы и поляризованное реле, контакты которого соединены со входом первого операционного усилителя, а обмотка поляризованного реле подключена к выходу операционного усилителя модели системы автоматического регулирования, а исполнительные цепи двух логических схем соединены через второй и третий операционные усилители со входами диодов, причем входы каждого логического элемента соединены с выходом

устройства и движком делителя напряжения.