Устройство для определения параметров нелинейных характеристик механических колебательных систем

 

Изобретение относится к испытательным приборам, может использоваться при виброиспытаниях и исследовании нелинейных колебательных систем и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 1109715. Цель дополнительного изобретения - увеличение точности и расширение функциональных возможностей устройства для определения параметров нелинейных характеристик механических колебательных систем. Цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит вторую группу блоков возведения в степень, входы которых подключены к второму выходу двухпозиционного переключателя, а выходы - к соответствующим вторым входам сумматора . 1 ил. N3 СО О5 4 Ю N

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1236427 А 2

m 4 G 05 В 23 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

/ 1

IF

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . .,„", Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1109715 (21) 3769904/24-24 (22) 05.07.84 (46) 07.06.86. Бюл. № 21 (71) Литовская ордена Трудового Красного

Знамени сельскохозяйственная академия (72) В.-P. В. Атступенас (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1109715, кл. G 05 В 23/02, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ НЕЛИНЕЙНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ (57) Изобретение относится к испытательным приборам, может использоваться при виброиспытаниях и исследовании нелинейных колебательных систем и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 1109715. Цель допопнительного изобретения — увеличение точности и расширение функциональных возможностей устройства для определения параметров нелинейных характеристик механических колебательных систем. Цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит вторую группу блоков возведения в степень, входы которых подключены к второму выходу двухпозиционного переключателя, а выходы к соответствуюшим вторым входам сумматора. 1 ил.

1236427

25 .30

m х2r

1-)0 == ... 1

m2 х2

1m

1 2 =—

35

D== 1 х

1 х2 (9) 55

Изобретение относится к испытательным приборам и может найти применение в приборостроении, при виброиспытаниях и исследовании нелинейных колебательных систем и является усовершенствованием устройства по авт. св. ¹ 1109715.

Цель изобретения — увеличение точности и расширение функциональных возможностей устройства.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 напряжений, пропорциональных смещению, скорости и ускорению колебательного процесса с выходами 2 — 4, двухпозиционный переключатель 5, причем три его входа соединены с выходами 2 — 4 источника 1, группу 6 блоков возведения в степень, сумматор 7, имеющий группу входов, соединенных с выходами блоков группы 6, входы которых соединены с первым выходом переключателя 5, первый индикатор 8, подключенный к выходу сумматора 7, частотомер 9, подключенный к выходу 2 источника 1, блок 10 для определения декремента затухания, подключенный к выходу 3 источника l, соединенные последовательно и подключенные к тому же выходу 3, инвертор 11, узкополосный фильтр 12 и второй индикатор 13, причем выход фильтра 12 соединен с четвертым входом переключателя 5, второй выход которого соединен с входами блоков возведения в степень дополнительно введенной второй группы 14, выходы которых подключены к соответствующим вторым входам сумматора 7.

Работа устройства основана на отыскании математической модели исследуемой системы к.пасса

I (x) + R(x) + P(x) -+ Esincot = О (!) где 1(х) — инерционная характеристика;

К(х) — диссипативная характеристика;

P(x) — потенциальная характеристика; х (1) — колебательное смещение; — время;

E, o> — — амплитуда и частота эквивалентной возмущающей силы (или момента при крутильных колебаниях) .

Устройство предусматривает разложение нелинейных характеристик исследуемой системы 1(х), R(х) н Р(х) в степенные ряды:

1(х) = irx + 1зхз +, (2)

R (õ) = clх + сзх (3)

П (х) = 3« x + k„x" +, (4)

Определению подлежат параметры

13, ..., с1, сз, .", kr, 1 з, ..., E, ro.

В случае установившихся резонансных колебаний члены уравнения (l ) по фазе можно разделить на две пары: члены которых между собой противоположны по фазе и отличаются от фаз соответствующих членов другой пары на четверть периода. В связи с этим равна нулю не только алгебраическая сумма всех членов уравнения (1), но и сумма каждой пары членов в отдельности, т. е. справедливы равенства

1(х) + Р(х) = О (5)

R (x) + Е sincot = О (6)

После разрыва установившихся резонансных колебаний системы частотомер 9 показывает ее собственную частоту со.

Для определения инерционной характеристики 1(х) реализуют установившиеся резонансные колебания системы с добавочной массой и без нее не только при рабочем уровне возмущения, но также при отличном от него. Полученные значения эквивалентной массы

m; =- — 2< — - 2-, Гп ОЗ ; (7)

ОЗ вЂ” Ж ; где1= 1, 2, ..., соответствующие амплитудным значениям ускорения колебательного движения х;, представляют в виде четной функции

m(x) = ппю+ m2(x)2+, ..., (8) где mo = Do/D, гп2 = D2/D, .... Выражения детерминантов зависят от количества учтенных в формуле (6) членов. Если ограничиться первыми двумя членами, то

По полученной зависимости эквивалентной массы как эквивалентного коэффициента линеаризации инерционной характеристики системы находят эту характеристику в виде степенного ряда (2) . Значения коэффициентов ir, iq, ... зависят от применяемого способа линеаризации. При статистической линеаризации ii = mo, 1з — — 1,371 m2, ....

В случае крутильных колебаний колебательное смещение х выражается в угловых единицах, а при помощи добавочной массы определяются значения момента инерции, представляющие собой произведение соответствующих масс m, на квадрат эффективного радиуса.

Для определения эквивалентного коэффициента демпфирования с, как и в известном устройстве, ударом по совершающему периодические движения элементу системы в направлении колебания вызывают отклонение, несколько превышающее амплитуду установившегося движения при данном уров!

236427

3 не возмущения. 3а время последующего переходного процесса блок 10 выдает значение декремента затухания б, путем умножения которого на величину н и л получают коэффициент с, так как с = бл (Х

В качестве блока для определения декремента может быть . использован, например, амплитудный селектор АС-2, состоящий из двух триггеров Шмитта, в комплекте с пересчетным устройством Ф-588.

Амплитуду возмущающей силы находят путем умножения коэффициента с на амплитуду выходного сигнала фильтра 12, отмечаемую индикатором 13, так как узкополосный фильтр !2 пропускает только основную гармонику конвертированной скорости колебательного движения.

При первом (левом) положении переключателя 5 устройство работает в режиме определения потенциальной характеристики. На блоках возведения в степень группы 14 устанавливают заранее полученные значения коэффициентов i, i3, а на выходе сумматора 7 получается и поступает на вход индикатора 8, например катодного осциллографа, сигнал, пропорциональный сумме обоих членов уравнения (5). Первый индикатор 8 производит развертку по времени поступающего на его вход сигнала, который в случае установившегося резонансного колебания системы должен быть нулевым, при условии, что группа 6 блоков возведения в степень обеспечивает достаточно точное в качественном и количественном отношении воссоздание функции (4). Поэтому производят настройку блоков группы 6 путем регулирования их коэффициентов пропорциональности, соответствующих коэффициентам Ki, Кз, ..., до тех пор, пока на экране индикатора не получают нулевой сигнал. Найденные значения коэффициентов записывают.

Второе (правое) положение переключателя 5 соответствует работе устройства в режиме определения демпфирующей характеристики. Блоки возведения в степень группы 14 настраивают так, чтобы коэффициент пропорциональности первого блока соответствовал единице, а остальные — нулю. На выходе сумматора 7 и на экране индикатора 8 получается сигнал, пропорциональный сумме обоих членов уравнения (6), члены которого разделены на коэффициент с.

Как и при работе устройства в предыдущем режиме производят настройку блоков группы 6 путем регулирования их коэффициентов пропорциональности, соответствующих теперь величинам ci/с, сз/с, ..., до тех пор, пока на экране индикатора не получают сигнал, практически равный нулевому. Наконец умножением полученных коэффициентов на эквивалентный коэффициент демпфирования с получают диссипотивную характеристику (3).

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность идентификации в тех случаях, когда нет уверенности в том, что инерционная характеристика исследуемой системы линейна, а также полу25 чить характеристику P (х), отражающую только потенциальные свойства исследуемой системы.

Формула изобретения зю

Устройство для определения паоаметров нелинейных характеристик механических колебательных систем по авт. св. № 1109715, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности и расширения функциональных возможностей устройства, оно дополнительно содержит вторую группу блоков возведения в степень, входы которых подключены к второму выходу двухпозиционного переключателя, а выходы — к соответствующим вторым входам сумматора.

1236427

Рс ) иктор A. Ш»н>ки»»

Заказ 3088>49 (.<>cò;>Б>>">,сс»:3. 1,уз »

Г- «ðãë И Ве>п с Корректор 1.. Рошко

Т»раин 886 Под»ис»ос

13НИИГ1И Государстве»ного комитета (.CCP

»о делам изобретений и открытии

113085, Москва, Ж вЂ” -85, Рау>нская наб., д. 4, 5

Филиал ППП «Патент». -. У)ксород, ул. Проектная, 4