Устройство для моделирования упругой характеристики привода в виде петли гистерезиса Советский патент 1982 года по МПК G06G7/48 

(54) УСТГОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ УПРУГОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИВОДА В ВИДЕ ПЕТЛИ Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к аналоговым устрой ствам. Известно устройство для моделкрования упругой характеристики привода, содержаще сумматор, инвертор и четырехдиодный мосто войЭлемент в цепи обратной связи 1. Недостатком известного устройства является невозможность моделирования с его помощью реальной упругой характеристики. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство цпя моделирования упругой характеристики привода в виде петли гистерезиса, содержащее блок вязкого трения, сумматоры, блок умножения, анализатор знака, блок сухого трения, блок имитации зазора и блок имита ции нежесткости 2. Недостатками известного устройства являются его ограниченные функциональные ;возможности, не позволяющие получить упру гую характеристику в виде петли гистерезиса, у которой ширина петли изменяется р ГИСТЕРЕЗИСА зависимостн от изменения величины максимального значения момента закручивания. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности моделирования упругой характеристики привода в зависимости от величины максимального значения выходного сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования упругой характеристики привода в виде петли гистерезис са, содержащее блок задания вязкого трения, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, выход которого является выходом устройства, анализатор знака входного сигнала, Ш1тегратор, выход которого через t последовательсю соеданенные блок задання величины зазора и блюк задания нежесткости связан с вторым входом второго сумматора, а через компаратор выход интегратора соединен с управляющим входом ключа, причем , 39 входы анилизптора знака пходного сигнала, блока задания вязкого трения и интегратора объелинены и являются входом устройства, дополнительно введен блок запоминания, первый вход которого соединен с выходом анализатора знака входного сигнала, второй вход блока запоминания подключен к выходу второго сумматора, а первый и второй выходы блока запоминания соединены соответственно с вторым и третьим входами перво го сумматора. Блок запоминания имеет два канала, каж дый из которых содержит делитель напряжения, операционный усилитель, конденсатор, резистор обратной связи, детектирующий диод и реле, причем в каждом канале выход делителя напряжения соединен с перекидным контактом реле, неподвижный размыкающий контакт которого соединен с входом операционного усилителя, выход которого через конденсатор соединен с своим входом, кроме того, выход операционного усилителя через резистор обратной связи соединен с перекидным KOHiaKTOM реле, неподвижный замыкающий контакт которого соединен с общей шиной, причем выход операционного усилителя первого канала через размыкающий контакт реле своего канала соединен с первым выходом блdka, а. выход операционного усили1еля второго канала через замыкающий ко такт реле своего канала соединен с вторым выходом блока, анод детектирующего диода первого канала и катод детектирующего диод второго канала объединены и являются первым входом блока, а соответствующие катод и анод детектирующих диодов соединены с управляющими входами реле своих каналов, входы делителей напряжения обоих каналов объединены и являются вторым входом блока. На фиг Л представлена структурная схема устройства; ha фиг.2 - электрическая схема блока запоминания; на фиг.З - диаграмма, поясняющая работу предлагаемого устройства; на фиг.4 - упругая характеристика привода с yicTOM зазора; на фиг.5 - возможный вариант включения блока запоминания для пблучения характеристики, изображенной на фиг.4 Устройство (фиг. 1) содержит последовательно соединенные блок 1 задания вязкого трения, представляющий собой усилитель с заданным коэффициентом усиления, первый сумматор 2, ключ 3 и второй сумматорг 4, анализатор 5 знака входного сигнала, блок 6 запоминания, интегратор 7, блок 8 задания величины зазора, включающий в себя звено с зоной нечувствительности блок 9 задания нежесткости-в виде усилителя с заданным коэффициентом усиления, а также компаратор 10. При этом входы блока 1, 5 и 7 соединены и являются обидим входом устройства. Блок запоминания 6 (фиг.2) состоит из двух идентшшых каналов 11 и 12, каждый из которых содержит детектирующий диод 13, реле 14 с контактами 14; операционный усилитель 15, ковденсатор 16, резистор 17 обратной связи и делитель 18 напряжения. Устройство работает следующим образом. На вход устройства поступает сигнал AoL, пропорциональный разности скоростей входного и выходного валов редуктора привода. Этот сигнал в интеграторе 7 преобразуется в сигнал dot- разности углов, а затем в блоках 8 и 9 в сигнал М,, пропорциональный моменту закручивания без учета влияния моментов сухого и вязкого трений. В сумматоре 4 полученный сигнал М , суммируется с сигналом М-р момента трения, равного сумме сигналов момента вязкого трения М.,- , и момента сухого трения M..., формируемых в блоке 1 и анализаторе 5 и блоке 6 соответственно. Наличие зазора в редукторе привода учитывается в устройстве блоками 8 и 10. При этом для значений сигнала до1, меньщих половины величины заложенного в блоке 8 зазора, на выходе компаратора 10 и блока 8 сигнал отсутствует, что соответствует отсутствию сигнала на выходе всего устройства. При значениях До.., больших половины зазора, на выходе компаратора 10 формируется сигнал, равный единице, на выходе блока 8 сигнал дсзС минус половина зазора, а на выходе всего устройства сигнал, равный сумме сигналов всех моментов М Му,(-+ М. Каждь й канал блока 6 запоминания работает в двух режимах, переключение которых происходит при срабатывании реле 14 в зависимости от знака разности скоростей входного и выходного валов редуктора привода (фиг.За). При этом в точке максимального значения момента закручивания (фиг.31)) включается реле 14 канала 11 (фиг.Зс), а в минимуме (фиг.ЗЬ) - реле 14 канала 12 (фиг.3d)., В режиме отключения реле 14 происходит заряд конденсатора 16 до напряжения, величина которого пропорциональна максимальному абсолютному значению момента закручивания (фиг.3e,f). В режиме включения реле 14 напряжение на конденсаторе 16 удерживается постоянным и равным установивщемуся значению (фиг.3e,f). В этом режиме напряжение с выходов блока 6 запоминания R виде прямоугольных импульсов (фиг.Зд.Н), амплитуда которых пропорциональна величине максимального значения момента закручивания, iioctyriaei на вход сумматора 2. Упругая характеристика в ввде петли гистерезиса объектов реальных конструкций может иметь различный вид в зависимости от сочетаний упругих деформаций узлов и моментов трения в их сочленениях, от наличия .или отсутствия зазора. Большинство этих зависимостей может быть реализовано в предлагаемом устройстве. Один из возможных видов упругой характе{ истики с учетом влияния зазора изобра жен на фиг.4. Эта характеристика может быт получена в устройстве путем соответствующего включения блока 6 запоминания (фиг.5). Для этого первый и второй выходь блока 6 отключают от сумматора 2 и подключают к второму и третьему входам бло ка 8 таким образом, как это показано на фиг.5. При этом напряжение с выхода блока суммируется с опорным напряжением блока 8 вследствие чего на выходе устройства образу ется сигнал, позвол 1Ю1Ций получить петлю гистерезиса изображенного на фиг.4 вида. Таким образом, построение устройства в соответствии с предлагаемым позволяет моде лировать упругие характеристики привода в виде петли гистерезиса, у которой ее шири на зависит от изменения величины максималь ного момента закручивания. Формула изобр е т е н и я 1. Устройства для моделирования упругой характеристики привода в виде петли гистере зиса, содержашее блок задания вязкого трения, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, выход которого является выходом устройства, анализатор знака входного сигнала,интегратор, выход которого через последовательно соединенные блок задания величины зазора и блок задания нежесткости связан с вторым входом второго сумматора, а через компаратор выход интегратора соединен с управляющим входом ключа, причем входы анализатора знака входного сигнала, блока задания вязкого трения и 16 интегратора объединенг i и являются входом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возмояшостей за счет обеспечения возможности моделирования упругой характеристики привода в зависимости от величиньс максимального значения выходного сигнала, в него введен блок запоминания, первый вход кото рого соединен с выходом анализатора знака входного сигнала, второй вход блока запоминания подключен к выходу второго сумматора, а первый и второй выходы блока запоминания соединены соответственно с вторым н третьим входами первого сумматора. 2.Устройство по п. 1,0 т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок запоминания имеет два канала, «каждый из которых содержит делитель напряжения, операционный усилитель, конденсатор, резистор обратной связи, детектщ)ующий диод и реле, причем в каждом канале выход делителя напряжения соединен с перекидным контактом реле неподвижный размыкающий контакт которого соединен с входом операционного усилителя, выход которого через конденсатор соединен со своим входом, кроме того, выход операционного усилителя через резистор обратной связи соединен с перекидным контактом реле, неподвижный замыкающий контакт которого соединен с общей шиной, причем выход операционного усилителя первого канала через . размыкающий контакт реле своего канала соединен.с первым выходом блока, а выход операциошгоН) усшштеля второго канала че- рез ;замыкающий; контакт реле своего канала соединен с вторым вьгходом блока, анод детектирующего диода первого канала и катод детектирующего диода второго канала обьединены и являются первым входом блока, а соответствующие катод и анод детектирующих диодов соединены с управляющими входами реле своих каналов, входы делите- лей напряжения обоих каналов объединены и являются вторым входом блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Тетельбаум ИЛ1. и др. 400 схем для АВМ. М., Энергия, 1979, с. 74. 2.Следящие приводы. Под ред. Чемоданова Б.К. М., Энергия, 1976, с. 238-241, рис. 4-4 (прототип).