Устройство для моделирования неоднозначных зависимостей вида гистерезисных петель упругих и магнитных материалов Советский патент 1974 года по МПК G06G7/48 

1

Изобретение относится к анапоговой вычислительной технике и может использоваться при модегафовании механизмов и машин, неоднозначные характеристики которых обусловлены гистерезисными явлениями в упругих или мах-нитных цепях, в частности при моделировании ударных процессов в механи ческих системах и электромагнитных процессов в электрических машинах.

Известны устройства для моделирования неоднозначных зависимостей вида гистереi зисных петель упругих и магнитных материалов, содержащие входной интегрирующий : усилитель, выход которого через последова: тельно соединенные функциональный преобразователь и инвертор подключен к выходу устройства.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что в него введен блок уп{)авления коэ4|фициентам передачи интегрирующего усилителя,управляющий вход которого соединен через ре.зистор с выходом устройства, а основной вход и выход блока управления коэффициентом передачи интегрирующего усилителя соединены соответственно с входом и суммирующей точкой интегрирующего усилителя.

Это позволяет повысить стабильность параметров моделируемой зависимости и расширить частотный диапазон работы ус;тройства.

На чертеже показана блок-схема устройства.

Устройство содержит входной интегрируюишй усилитель 1, выход которого через функциональный преобразователь 2 и инвертор 3 соединен с выходом устройства, блок 4 управления коэффициентом передачи интегрирующего усилите;ш и резистор 5.

Устройство работает следующим образом.

Если считать, что интегрирующий усилитель 1 имеет вмес1-о емкостной резис:торнук: обратную связь, а сопротивление резистора 5 очень мало, тогда между напряжениями, обозначенными (--li) w

выполняется зависимость

(k,k2X-)l ) 5

()(-x), ). Зависимость (1) можно записать с использованием знака сигнатуры следующимoбpaзoм:. (rx)tK(rxlS9nC-xyE,(2)

что равносильно

y k x-k Ulsgnr .

(3) Устраняя теперь допущение о резисторной обратной связи усилителя 1 и считая что он, как указано в схеме, интегрирующий, вместо выражения получаем зависимость,x-ki$ x S9nTdt о (4) .При yciioE.mikj-i- //2. зави симости (4) выводим v/ x-Vif di S) Устанавга1вая теперь сшгзь между выхо дом интегрирующего усилителя 1 и выходо устройства, накладываем необходимое доно/п ительное условие -/(у) которое вместе с выражением (5) характе ризует форму и свойства воспроизводимой устройством неоднозначной зависимости Р(х)- Cx-hJlMsgnTdt : о(7) Здесь переменная ir рассматривается как функция аргумента ДС- , в то время как,на вход устройства поступает сигнал (- i,), соответствующий производной по времени от аргумента с обратным знаком Определяем теперь зависимость формы воспроизводимой кривой (7) от вида функ ционального.преобразования ш} . В простейщем случае для воспроизведе ния зависимостей, обладающих свойствами

пружины Рейда, функциональный преобразователь И служит инвертирующим масштабным усилителем, реализующим прямо пропорциональную зависимость

)ir

(8) 15

xCt) Asincot ,

(101 при этом аналитическое выражение петли имеет вид F(X) О(у) Вели теперь X - периодическая функция времени, например типа то форма кривой (9), независимо от начальных условий, установленных на интеграле (1), после окончания переходного процесса форму вытянутого параллелограмма с вершинами в точках х А, , , ; х-АН, , Площадь, ограниченная замкнутой ломаной (11), равна причем положение вершин параллелограмма и его площадь зависят только от амплитуды сЛ колебаний С. и не зависят от частоты IX- , т. е. реа/шзуются свойства пружины Рейда, б;шзкие к свойствам реальной петли упруг-ого гистерезиса. - Таким образом, если- источник напряжения (- JC.) имитирует скорость циклической де4ю|:)мации упругого тела, то напряжение с хорошей точност1чЮ воспроизводит изменение восстанавливающей силы (или упругоFO момента) с учетом рассеивания энергии через петлю гистерезиса. В более сложном случае, функциональный преобразователь воспроизводит зону нечувствительности и условие (в) щтнимаег вид Го, )l(V-Asgviy), (13) лри Ivl Л, pl л, i получаемая зависимость отличается от параллелограмма (11) наличием нулевой зоны, которая как бы разрывает петлю. В этом случае для того, чтобы площадь петли осталась прежней (12), необходимо уве личить амплитуду колебаний аргумента JC на величину .// , Величина Ау/ имитирует здесь тот промежуток (зазор или люфт, например, в механической передаче), который упругое тело проходит, не подверга- . ясь деформации, после чего встречает упру гую преграду, В еще более сложном случае, когда фун циональный преобразователь реализует.речетную симметричную функцию, хотя бы кусочно-линейным способом, воспроизводимая устройством неоднозначная зависимость также имеет искривленный контур. Подбором функции/(у) и величины Ду можно получить петли, аппроксимирующие характеристики электрических машин, содер.жащих катушки со стальным сердечником. Все изложенное выше справедливо для случая малой ве/шчины сопротивления резистора 5, увеличение сопротивления этого резистора позволяет за счет ограничения ИК1 тока сглаживать углы воспроизводимых зависи101остей вблизи нулевых значений выходного напряжения Предмет изобретения Устройство для моделирования неоднозначных зависимостей вида гистерезисных петель упругих и магнитных материалов, содержащее входной интегрирующий усйли1-ель, выход которого через последовательно соединенные функциональный преобразователь и инвертор подключен к выходу устройства, отли чающееся тем, что, с целью повышения стабильности параметров моделируемой зависимости и расширения частотного диапазона работы устройства, в него введен блок управления коэффициентом передачи интегрирующего усилителя, управляющий вход которого соединен через резистор с выходом устройства, а основные вход и выход блока управления коэффициентом передачи интегрирующего усилителя соединены соответственно с входом и суммирующей точкой интегрирующего усилителя.