(54) УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
Изобретение относится к автоматике, в частности, к испытательным приборам, и может найти применение при виброиспытаниях И исследовании нелинейных колебательных систем.
Известно устройство для определения динамических характеристик колебательных систем, содержащее датчики перемещения, скорости и ускорения , индикатор и переключатель 1.
Недостаток устройства состоит в том, что с его помощью получаются характеристики в виде последовательности точек по затухающим колебаниям, что делает необходимой последующую интерполяцию, связанную с дополнительной затратой времени и субъективцыми погрешностями.
Известно также устройство, содержащее первый и второй источники напряжения, два инвертора, коммутатор с двумя выходами-, формирователь импульсов, сумматор и два блока памяти, а также делитель частоты повторения импульсов, счетчик импульсов с несколькими выходами, вычислительный блок с двумя группами входов и несколько индикаторов, а блоки памяти содержат ячейки селективной памяти t 2.
Недостаток устройства заключается в том, что с его помощью получаются только потенциальная и диссипат 1вная
с характеристики системы, а возмущающий процесс предполагается известным. Это устройство с успехом используется для исследования нелинейных колебательных систем при помощи тестового
0 воздействия. Однако применение его весьма ограничено при исследовании сложных систем и систем с распределенными параметрами в природных условиях, так как при таких обстоятельствах сигнал датчика возмущающе 5 го усилия лишь, весьма приближенно
соответствует эффективному возмущающему процессу или вообще не может быть определен непосредственно при помощи датчика. Кроме того, это устройст20во отличается сложность к), что снижает экономичность и фактическую точность определения характеристик.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения динамических Характеристик колебательных систем, содержащее сумматор, первый вход которого соединен с выходом датчика ускорения, второй вход - с выходом
30 полигармонического генератора, выход с первым входом индикатора, второй вход которого через переключатель соединен с выходами датчика перемещения и датчика скорости pj. Недостаток устройства заключаетс в отиосительно узких функциональных возможностях, так как с его помощью получаются нелинейные составляющие характерис ик в виде графиков, а не аналитических выражений и в необработанном виде могут быть использо ваны лишь для визуальной оценки. Есл же должны быть определены характери I тики как составные части математй ческой модели идентифицируемой системы, подлежащей последующему аналитическому исследованию, то необходимо получить аналитические выражения характеристик. Поэтому графики приходится аппроксимировать аналитическими выражениями, что увеличивает затрату времени и труда, а т же снижает точность получения анали тических выражений характеристик. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит две группы блоков возведения в степень, выходы которых соединены с соответс вующими входами сумматора, входы блo ков возведения в степень первой гру пы подключены к выходу датчика пере мещения, а входы блоков возведения в степень второй группы - к выходу датчика скорости. На чертеже представлена блок-схе ма устройства. Устройство содержит датчик 1 перемещения, датчик 2 скорости, датчик 3 ускорения, полигармонический гене ратор 4, переключатель 5, группы 6 и 7 блоков возведения в степень с показателями, соответствующими целым числам, сумматор 8 и индикатор ( например, катодный осциллограф) 9. Устройство работает по принципу последовательного приближения. Снача ла в первом приближении определяется возмущающий процесс, для чего на бло ках возведения в первую степень ( по существу, усилителях или резисторах устанавливаются соответствующие коэф фициенты пропорциональности. На первом блоке группы 6 устанавливается коэффициент пропорциональности, равный квадрату резонансной частоты fcoлебательной системы, и на первом бло ке группы 7 - в несколько раз меньши Коэффициенты пропорциональности остальных блоков обеих групп устанавливаются нулевыми. . Переключатель 5 ставится в крайне правое положение и путем настройки полигармонического генератора 4 досV тигаются также параметры его выходно го процесса, при которых сигнал на экране осциллографа 9, обеспечивающего при таком положении переключателя 5 развертку выходного сигнала сумматора 8 по времени, по возможности меньше отличается от нуля. Затем устройство переводится в режим определения потенциальной характеристики , для чего переключатель 5 ставится в среднее положение, обеспечивая поступление на развертку по горизонтали осциллографа 9 сигнала, пропорционального перемещению. На блоках возведения в степень группы 6 устанавливаются такие коэффициенты пропорциональности, при которых петлеобразная кривая на экране осциллографа 9 сжимается и занимает горизонтальное положение, а изображающая точка пересекает ось ординатг в, одном и том же месте при движении в обоих направлениях. По мере сжатия кривой масштаб развертки по вертикали увеличивается. Для определения диссипативной характеристики переключатель 5 ставится в крайнее левое положение и на блоках возведения в степень группы 7 устанавливаются такие коэффициенты пропорциональности, при которых кривая на экране принимает аналогичную форму. Полученные величины коэффициентов пропорциональности блоков возведения в степень групп б и 7 - это коэффициенты разложения соответственно потенциальной и дисспативной характеристик в степенные ряды в первом приближении. Это дает возможностьуточнить возмущающий процесс и характеристики системы путем повторения всего цикла. Он повторяется до тех пор, пока вновь полученные характеристики и возмущающий процесс будут практически совпадать с полученными во время предыдущего цикла. Использование устройства дает возможность получить потенциальную и дисспативную характеристики системы в виде разложения их -в степен- : ные ряды и возмущающий процесс в виде разложения его в гармонический ряд. Это очень удобно для последующего аналитического исследования колебательной системы. Точность получения коэффициентов разложений теоретически неограничена. Практическая точность в основном зависит от технических качеств генератора и блоков возведения в степень, а также количества последних в кгхждой группе. Сравнительная простота устройства сводит к минимуму все другие погрешности. Формула изобретения Устройство для идентификации колебательных систем, содержащее сумматор, первый вход которого соединен е выходом датчика ускорения, второй вход - с выходом полигармонического генератора, выход - с первым входом индикатора, второй вход которого через переключатель соединен с выходами датчика перемещения и датчика скорости, отличающееся тем, что, с целью раоиирения функциональных возможностей устройства, оцо содержит две группы блоков возведения в степень, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора, входы блоков возведения в степень первой группы подключены к выходу датчика перемещения, а входы блоков возведения в степень второй группы - к выходу датчика скорости.
Источники информации,
принятые во внимание при экспертизе
1.Авторское свидетельство СССР
№ 573798, кл. G 05 В 23/02, 16 . 02 . 76.
2.Авторское свидетельство СССР по заявке 522186/18-24,
кл. G 05 В 23/02, 09.09.77
3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2522187/18-24,
кл. G 05 В 23/02, 09.09.77 (прототип)
. W9
