Устройство для моделирования петли гистерезиса

Устройство для моделирования петли гистерезиса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

j !

" ;=:.."" :. .!::о-тс ;: -::: ч .скв,н

6кзлноуф.на МБА

Союз Советскин

Социалистических

Респубпик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИПЛЬСТВУ (11) 57,Г 660 (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22} Занвлено29.09.75 (21) 2176041/18-2 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Я (51) М, Кл.

Ст 06 Й 7/48

Государственный номнтет

Соввта Мнннетроо СССР по делам нзобрвтеннй н отнрытнй (43) Опубликовано 05.10.77. Бюллетень №3 (45) Дата опубликования описания 28 10.77 (53) УДК681.335.8 (088.8) (?2) Автор изобретения

Б. П, Бусаров

Горьковский полигэхнический институт им, A. А, жданова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПЕТЛИ

ГИСТЕРЕЗИСА

Изобретение относится к моделированию процессов, происходящих в физических системах при произвольных возмущающих воздействиях и любых исходных начальных данных.

Устройство может быть применено при моде)б лировании на аналоговых вычислительных машинах систем, включающих элементы с гистерезисом, например упругодемпфирующие элементы (образцы и конструкции из металлов, полимеров и др.), узлы трения, щ магнитные элементы, сегне ток онденсаторы, Известны устройства для моделирования петли гистерезиса.

Одно из известных устройств содержит интегрирующий усилитель и блок нелиней- т5 ности. Последовательно с интегрирующим I усилителем включен конденсатор с сегнетоэлектриком, гястерезисная кривая которого электрически накладывается на основную .. кривую намагничивания, моделируемую бло- 2О ком нелинейности (1).

Другое известное устройство содержит блок воспроизведения однозначной кривой, сумматор, блок воспроизведения двузначной кривой типа эллипс, выходной инвертор, дифференцнатор и поляризованное1 реле. Блок воспроизведения двузначной кри-! л вой "содержит накопитель, входной сумма тор„инвертор, дополнительный сумматор, умножитель, схему извлечения квадратного корня и масштабный усилитель 121

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для моделирования петли гестерезиса, содержащее дифференциатор, вход которого соединен со входом устройства и с первыми входами двух функциональных преобразователей„а выход - ео входом блока управления, выходом соединенного с управляющим входом ключа, который входами связан с выходами соответствующих функциональных преобразователей. Выход ключа соединен с первым вхо дом блока умножения, который через интегратор соединен со вторыми входами функци» циональных преобразователей и с выходом

; устройства «Э, Однако известные устройства для модели рования гистерезиса не позволяют учитывать релаксационные явления в гистерезисе, что

575660 ограни чивае r их функци ональные и оэм ожн ости и точность работы.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей путем учета релаксационных явлений в гистереэисе и повышение точности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования петли гистерезиса введены блока инерционного преобравания с различными передаточными функция- «о ми, входы которых соединены с выходом дифференциатора, а выходы - с соответствующими входами введенного сумматора выход которого связан со вторым входом блока умножения и третьими входами функциональ- ts ных пре обраэова гелей.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства для моделирования петли гистереэиса.

Устройство содержит дифференциатор 1 блок управления 2, функциональные и „:"-.обра эовагели З,4 ключ 5, блок у ножения 6, интегратор 7, сумматор 8 я блоки инерциои 25 кого преобразования 9-12 с различными пела „"очка и функциями „

Устройство работает следующим обрaàîì.

Ихщ«ной сигнал Х(Ц поступает на дифферен. циатор 1, иа выходе которого получаем про- ф} кзводнуи )f (f) и яа первьж входы преобразо вателей 3,4. Сигнал производной х ®с выхо да дифференциатора 1 поступает на вход блока управления 2, реагирующего на знак (Ц и на входы И блоков 9-12 с передаточными 35 функциями Щ (9j.

Результаты инерционного преобразования

X(t) суммируются сумматорсь«8 и сигнал с егс выхода Ж® ноступает на третьи вхсщы преобразователей 3,4 и на первый 40 вход блока умножения 6. И зависимости от знака производной входного сигнала 3Яключ 5 подключает ко второму входу блока умножения 6 выходы преобразователя Э или цреоб° разователя 4. 45

При подаче на .их вторые выходы выходного сигнала у(Ф) устройства на выходах преобразователей Э 4 получаем соответственно функции СР«(к, v Й) . и Р {х, g X) °

При положительном знаке у{ ) на выходе блока умножению 6 получаем сигналХ СР(х уz,).

Ъ

tg9 при отрицательном знаке - % (к, у, z, ) .

Эти сигналы: интегрируются интегратором 7, на выходе которого снижается выходной сиг нал ч (ф.) устройства. Гьстерезисные циклы определяются,как результат пересечения семейств интегральных кривых, положение которых в общем случае зависит or величины релаксационной caopocr««Х (Ц, а вместе с ией и скорости. Х(Ц входного сигнала.

YcrpoAcra D решае г сисгсму уравнений

«(Х $ 7 ) — y М Q

dz (ц)

i3 х (Xq$)2)д — — ) к<0

2 + 2 { 1

2д г где 1«,Т2, Т„- псстоянные времени инерционного преобразования (так называемый спектр времени релаксации):

Ж«, ас ."o« - коэффициенты передачи ийер- ционного преобразования (спектр коэффициентов передачи).

Система уравнений (1а) при замене й{с) на X {.с) правильно отображает изменение положения интегральных кривых в зависимости or величины ж (}, но при скачкообразном уменьшении этой производной происходит мгновенный переход с одной кривой

I на другую. Как показывает эксперимент, .

Э этот переход осуществляется плавно, позто му необходимо вводить не реальную скорость

X (с) изменения входного сигнала, а так называемую релаксациониую скор ос ть 2. Я)

A.

Еф Е Ъ,,ft)получаемую путем суммирования ре эультатов преобразования реальной скорости

Х{Р) с помощью системы дифференциальных уравнений (1,б).

Уравнений (1,б) соответствуют инерционным звеньям с передаточными функциями где р - параме гр преобразования Лапласа.

Необходимость введения дифференциал ных уравнений (1 б) вызвана тем, что реальный релаксационный процесс представляет собой сумму экспонент."

Уравнение (1,в) соответствует релакса ционной скорости. Система уравнений реал но отобр@>хает наблюдаемую зависимость. формы.и наклона ветвей произвольного гисгереэиснога цикла or скорости изменения входного сигнала, н как следствие етого наблюдаемую зависимость формы и наклона замкнутых гистереэисных петель от амплитуды и частоты входного сигнала, Ф ормула из обретения

Устройство для моделирования петли гистерезиса, содержащее дкфференциа гор, вход

57 5660

Составитель Ю. Козлова

Редактор Л. Утехина Техред И. Гоксич Корректор Н. Ковалева

Заказ 4036/34. Тираж 81R Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 которого соединен со входом устройства и с первыми входами двух функциональных преобразователей, а выход — co входом блока управления, выходом соединенного с управляющим входом ключа, который входами связан с выходами соответствующих функциональных преобразователей, а выход ключа соединен с первым входом блока умножения, который через интегратор соединен со вторыми входами функциональных преобразователей и с выходом устройства,,отличающееся тем,что,с целью расширения функциональных возможностей путем учета релаксационных явлений в гистерезисе и повышения точности работы устройства, в него введены блоки инерционного преобразования с различными передаточными *ункциями, входы которых соединены с выходом дифференциатора, а выходы - с сответствующими входами введенного сумматора, выход которого связан со вторым входом блока умножения и!третьими входами фрикционных преобразователей.

Источники информации, принятые во вниманиее при экспе р ти зе:

1. Авторское свидетельство СГСР

% 158156, кл. 6 06 Q 7/48, 1963г.

2. Авторсюе свидетельство СССР

N 378890, кл. Ст 06 Q 7/48, 1971г.

3. Авторское свидетельство СССР

N . 525972, кл. Су 06 Q 7/48, 1975T .