Устройство для моделирования петли гистерезиса Советский патент 1979 года по МПК G06G7/25 

Изобретение относится к аналоговой вьиислительной технике и может быть применено при моделировании физичес- KRX систем включающих элементы с гистерезисом, например, упруго-демпфирующие элементы, демпферы (источники трения), ферромагнетики, пьезоэлементы, управляемые тепловые элементы и т, д.

Известно устройство для моделирования гистерезиса, содержащее функциональные блоки, управляемый ключ, сумматор 11.

Однако оно не может быть использовано при неустановившихся процессах, в нем нельзя учесть влияние начальных условий.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для моделирования петли гистерезиса, содержащее блок задания аргумента, выход которого подключен ко аходу блока диффере щирования, выход которого соединен со входам блока управления, первый и второй входы пеуэвого ключа подключены к выходам первого и второго

функциональных преобразователвй| . вые входы которых соединены с выходом блока задания аргумента, вторые входы первого и второго функциональных преобразователей подключены к выходу интегратора, аход которого соединен с выходом блока перемножения, первый нход которого подключен к выходу блока дифференцирования .

Такое выполнение устройства не обеспечивает необходимую точность модепи-п рования.

Цель изобретения - повьииение точности моделирования.

Это достигается тем, что устройстве для моделирования петли гистерезиса содержит второй и третий ключи ифункциональные преобразователи, выходы третьего и четвертого функциональных преобразователей подключены к первому и второму входам второго ключа, выход которого соединен с nepBbHvt информационным входом третьего ключа, второй информационный нход которого подключен

,5(

К вьгходу первого ключа, третий ьход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя, первые .входы третьего, четвертого и пятого функциональных преобразователей подключены к выходу блока задания аргумента, вторые аходы третьего, четвертого и пятого функциональных преобразователей соединены с вькодом интегратора, второй вход блока перемножения подключен к выходу третьего ключа, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, выход третьего функционального преобразователя подключен к третьему входу второго ключа.

На фиг. 1 изображен произвольный гистерезисный цикл- как результат пересечения четырах семейств интегрешьных кривых.

На фиг. 2 - блок-схема устройствамо делирования петли гистерезиса.

Устройство для моделирования петли гистерезиса содержит блок задания аргумента Ij блок дифференцирования 2, блок управления 3, первый и второй функциональные преобразователи 4 и 5, третий, четвертый и пятый функциональные преобразователи 6,7 и 8, первый и второй ключи 9 и 10, третий ключ 11, блок перемножения 12 и интегратор 13, Входной сигнал xC-t)c блока задания аргумента 1 поступает через блок дифференцирования 2 на вход блока управления 3, реагирующего на знак производной icCfc) и вырабатываюшего прямоугольные импульсы соответствуютего знака На первый и второй входы функционального преобразователя 6 поступают входной Х()и выходной (-t) сигналы устройства, которые преобразуются в длину дуги кривой или какой--ли6о другой параметр кривой Это значение }5 срав нивается с заданными значениями |Ьр4 i el,2) и в зависимости от знака (li-fbol) вьфабатьтается импульс той или иной полярности, который затем с выхода функционального преобразователя 6 поступает на третьи выходы первого и вто рого ключей О и 10, Входной сигнал X () поступает также на первые входы функциональных преобразователей 4 и 5, 7 и 8, выходы которых подсоединяются к первым и вторым входам ключей 9 и 10, Выходы этих ключей подсоединяются к информационным входам третьего ключа 11, на третий вход которого с выхода блока управления 3 подаются им- пульсь1, полярнорть которых определяет99G4

ся знаком xCt). Выход третьего ключа подсоединяется ко второму аходу блока перемножения 12, на первый нход которого поступает сигнал производной X (t) 5 с выхода блока дифференцирования 2, а выход через интегратор 13 соединен с выходом устройства и вторыми входами функциональных преобразователей 4 и 5, 7 и 8. Таким образом, на выходах

О функциональных преобразователей получаются функциональные соотношения: при X О с выхода функционального преобразователя 4 функциональный сигнал ф (x,v), если Р) с выхода функционального

преобразователя 5 - 02 (.« УХесли 7/р |5 при X О с выхода функционального преобразователя 7 - Ф(Х, )если р и с выхода функционси1ьного преобразователя 8 - Ф4 C)V) если ,где

Р О1 некоторый параметр, характеризующий кргоутоВЕ на| фиг. 1, Р О2кривую АВ на этой же фигуре. С блока перемножения получаются произведения этих функций на производную к (-t) нходного сигнала, после чего в результате интегрирования с помощью интегратора 13 получается выходной сигнал (:), который в зависимости от входного сигнала Х(Ч;) представляет собой в общем случае четырехугольную петлю с криволиней ыми ветвями. Эта петля в свою очередь выступает как результат пересечения со- ответствукядих кривых четырах семейств, показанных на фиг, 1 пунктиром, В математическом отношении эти семейства представляются как сек йства интегральп ных кривыХ| являкшихся решениями диф ференциальных уравнений первого порядка. Семейства интегральных кривых, на которых расположены восходящие ветви петель гисйгерезиса, описываются дифференциальными уравнениями

ЛФ,и,,,р,|Ьо,,

Ж

1ф.,и,),,

Другое семейство,- на котором располагаются ниоходяшие ветви петель, описываются уравнениями

,vJb|b,,p.2 .

il 1Ф4.Х,),|,2, jbo,0 dA

Учитывая, что в реальных условиях эксплуатации элемента с гистерезисом его входная величина может изменяться по п 1оиоволыгому знкону (в общем случае непериодическому), уравнения (1) (2) примут вид: Эта система уравнений положена в оонову устройства для моделирования петли гистерезиса. Благодаря введенньгм блокам и связям между ними повысилась точность моделирования. Формула изобретения Устройство для моделирования петли гистерезиса, содержашее блок задания аргумента, выход которого подключен ко вход/ блока дифферендирования ыход кото рого соединен со входом блока управления, первый и второй входы первого ключ подключены к выходам первого и второго функциональных преобразователей, первые входы которых соединены с вькодом блока задания аргумента, вторые входы первого и второго функциональных преобразователей подключены к выходу интегратора, аход которого соединен с выходом блока перемножения, первый аход которо96го подключен к выходу блока дифференди- рования, отлич ающееся тем, что с целью повышения точности моделирования, оно содержит второй и третий ключи и Функциональные преобразоватвпи, выходы третьего и четвертого функциональных преобразователей подключены к первому и второму входам второго ключа, вьЕход которого соединен с первым информационным, аходом третьего ключа, второй информационный вход которого подключен к выходу первого ключа, третий ьход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя, первые входы третьего, четвертого и пятого фушшиональных преобразователей подключены к выходу блока задания аргумента, вторые входы третьего, четвертого и пятого функциональных преобразователей соединены с выходом интег ратора, второй вход блока перемножения подключен к выходу третьего ключа управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, выход третье го функционального преобразователя подключен к третьему входу второго ключа, Источники информации, пртчггыв во внимание при экспертизе 1.Хлебников С. Д, и Подгорный Э.В, Моделирование гистерезисной петпн с, помоаоью триггера, реагируюшэго Hia даак производной, М,, Электромеханика, 1969, Ч Мз 1, с. 65. 2.Авторское свидетельство СССР N9 525972, кл. G-06 О-7/25, 1975.

Фиг.1