Устройство для воспроизведения характеристик силы трения

Устройство для воспроизведения характеристик силы трения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СИПЫ ТРЕНИЯ, содержащее сумматор, блок воспроиз ведения релейной характеристики, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого является выходом формирования силы трения устройства, вход задания скорости которого подключен к входу блока воспроизведения релейной характеристики и к входу блока ограничения , выход которого через инвертор соединен с вторым входом сумотличающееся матора, тем, что, с целью повышения точности , в него введен блок воспроизведения зоны нечувствительности, выход которого подключен к третьему входу сумматора, вход задания скорости устройства соединен с входом блока воспроизведения зоны нечувствительности .

(39у (t l) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК рц С 06 G 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТБУ (21) 3690234/24-2ч (22) 25.11.83 (46) 15.07.85.Бюл. У 26 (72) Н.М. Козлова, П.Б. Кондратьев, В.А. Paar, В.Г. Стеблецов и Б.А. Шестериков (53) 681.333(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 211885, кл. G 06 G 7/48, 1967, 2. Авторское свидетельство СССР

Ф 324636, кл. G 06 С 7/68, 1970 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СИЛЫ ТРЕНИЯ, содержащее сумматор, блок воспроизведения релейной характеристики, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого является выходом формирования силы трения устройства, вход задания скорости которого подключен к входу блока воспроизведения релейной характеристики и к входу блока ограничения, выход которого через инвертор соединен с вторым входом сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения точнос" ти, в него введен блок воспроизведения эоны нечувствительности, выход которого подключен к третьему входу сумматора, вход задания скорости . устройства соединен с входом блока воспроизведения эоны нечувствительности.

1167628

20

35

50

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано при исследо-. вании нелинейных систем автоматического управления на аналоговых вычислительных машинах и при полунатурном моделировании.

Известна модель сухого трения, содержащая операционный усилитель, диоды и резисторы j1) .

Недостатком этого устройства является то, что оно не учитывает вязкое трение .

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для моделирования характеристик силы трения, содержащее релейный блок, выход которого подсоединен к первому входу сумматора, а вход соединен с общим входом устройства и входом блока ограничения, последовательно соединенного с входом инвертора, выход которого подсоединен к второму входу сумматора, выход которого является общим входом устройства f2) .

Однако это устройство недостаточно точно моделирует трение, а именно не учитывается так называемое

"вязкое" трение, когда сила трения увеличивается с увеличением относи- 3 тельной скорости движения.

Целью изобретения является повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее сумматор, блок воспроизведения релейной характеристики, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого является выходом формирования силы трения устройства, вход задания скорости которого подключен к входу блока воспроизведения релейной характеристики и к входу блока ограничения, выход которого через инвертор соединен с вторым входом сумматора, введен блок воспроизведения зоны нечувствитель— ности, выход которого подключен к третьему входу сумматора, вход задания скорости устройства соединен с входом блока воспроизведения зоны нечувствительности °

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — зависимость силы трения от относительной скорости.

Устройство содержит блок 1 воспроизведения релейной характеристи5

0 ки, блок 2 ограничения, инвертор 3, блок 4 воспроизведения зоны нечувствительности и сумматор Б. Блок 1 содержит диоды 6, операционный усилитель 7 и масштабные резисторы 8.

Блок 2 содержит диоды 9, операционный усилитель 10, масштабные резисторы 11 и переменные резисторы

12. Инвертор 3 содержит операционный усилитель 13 и масштабные резисторы 14, Блок 4 содержит диоды 15, операционный усилитель 16, масштабные резисторы 17 и переменные резисторы 18. Сумматор 5 содержит операционный усилитель 19 и масштабные резисторы 20.

Устройство работает следующим образом.

Получение желаемой зависимости силы трения F от относительной скорости движения Ь Г основано на алгебраическом суммировании на входе сумматора 5 сигналов с выхода блока 1, с выхода блока 2 ограничения, проинвертированного на инверторе

3 и с выхода блока 4 воспроизведения зоны нечувствительности.

При малых значениях входного сигнала U а Д. срабатывают блок 1 и

I блок 2 ограничения, величина силы трения (сигнал U на выходе инвертора 3) определяется разностью сигналов с выхода в блок 1 и блока 2 ограничения, прошедших через инвертор 3, при этом формируются составляющие характеристики трения, соответствующие отрицательному и сухому трению (участки ОА, АВ, фиг. 2). Величина силы трения покоя !

+F определяется напряжением подпора диодов. 6, устанавливаемым с помощью переменных резисторов 8, крутизна и протяженность участка ОА изменяется в зависимости от коэффи-циента усиления операционного усилителя 10, определяемого отношением резисторов 11. Величина силы трения на горизонтальном участке AB + F определяется разностью напряжения подпора диодов 6 Щ, определяющего релейную характеристику блока 1 и напряжения подпора диодов 9 +U определяющего величину ограничения блока 2. При дальнейшем увеличении входного сигнала срабатывает также блок 4 воспроизведения зоны нечувствительности, и сигнал на выходе инвертора 3 определяется разностью

3 1167628 сигналов с релейного блока 1, с блока 2 ограничения, проинвертированного инвертором 3 и с блока 4 воспро" изведения зоны нечувствительности, при этом формируется участок ВС на характеристике трения (фиг. 2).

Протяженность участка АВ зависит от Х величины эоны нечувствительности, с которая определяется напряжением н подпора диодов 15 +l . Крутизна t0 о участка ВС регулируется изменением б коэффициента усиления блока 4, определяемого отношением сопротивлений 17.

Предлагаемая схема устройства I5 для моделирования характеристики трения позволяет в широких пределах и независимо друг от друга менять крутизну участков ОА и ВС, протяженность участков ОА, АВ, ВС. 20

Таким образом, предлагаемое уст- п ройство за счет введения дополни- к, тельного блока повышает точность воспроизведения характеристики силы трения. 25

В качестве базового объекта при= нято устройство для моделирования характеристики трения, реализуемое в аналоговой вычислительной машине

MH-IОМ с использованием диодных ячеек с потенциометрами смещения (альбом "Аналоговая вычислительная машина MH-IOM", техническое описание, ПТЗ 033.003 ° ТО, с. 51, рис. 5, 7), при этом характеристика трения имеет вид, показанный на фиг. 2 пунктирной линией. Максимальная ошибка приближения характеристики, реализуемой в базовом устройстве, к желаемой (сплошная кривая на фиг. 2) в точках о, a b с составляет соответственно

F - Р

8 ax = — — — 100X о Fi о °

Ро

8 » = - ----- 100 »a F о

Fo

8 „= -"- — — — IOOX еаь b Р ь

Ро

6 = — — — -" Ioox.

«»с " с с арактеристики на фиг. 2 построены учетом масштабов реальных значеий физических величин (при расчете шибок значения ординат удобно рать в сантиметрах):

4 5-3

8 = " — — 100% = 50

4,5

3 3-3

9 = - — -«100X = 9

" ь"b 3 3

Ъ

3 5-3

6 = - - — ° 100%= 14X3 5 и оь ь

4-3 г»а = — 100X = 25,, Максимальная суммарная ошибка риближения характеристики на участОС

6 „,с,„= 50X + 14X + 9X + 25 ос = 98 ..

Максимальная ошибка приближения характеристики, реализуемой в.предлагаемом устройстве (асимптотическая кривая на фиг. 2), к желаемой в рассматриваемых точках: !

30 ась »

3 5-3

8щ = - — — ° 100 = 14

"а 3,5 ь

3 3-3

8 wggb = - - — 100 = 9

3,3

8,,„ДД,=Р,-Р, =0

Максимальная суммарная ошибка приближения характеристики на участке ОС

О,щ„= 0 + 14X + 9X + 0 = ос

40 = 23%

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно увеличить точность воспроизведения характеристики трения за счет моделирования трех ее участков.

1 1 67628

Составитель Рыбин

Редактор Л. Алексеенко Техред А.Бабинец

Корректор А. Обручар

Закаэ 4438/48 Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4