Устройство для моделирования петли гистерезиса

 

Изобретение для моделирования петли гистерезиса относится к аналоговой вычислительной технике. Целью изобретения является расширение области применения за счет воспроизведения составляющих внутреннего гистерезисного трения элементов с пластическими, перетянутыми и пропеллерными петлями. Устройство содержит два интегратора , блок умножения, два блока возведения в третью степень, блок выделения модуля, сумматор и инвертор. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I I) (si)s G 06 G 7/25, 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Л

4 (лЭ (Ы (Л

00 (21) 4775764/24 (22) 29.12.89 (46) 07.05.92. Бюл. М 17 (75) В.П.Мамулин и Г.В,Трель (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1269157, кл. 6 06 G 7/25, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 1550542, кл. 6 06 G 7/25, 1988.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для применения при исследовании динамики механических, электромеханических и электрических систем, содержащих элементы из пластичных конструкционных, магнитныхх и диэлектрических материалов, с учетом рассеяния энергии при их деформировании, перемагничивании или переполяризации на внутреннее гистерезисное (частотно-независимое) трение, которое воспроизводится устройством, в частности, в виде пластических, перетянутых и, особенно, пропеллерных петель гистерезиса.

Известно устройство для моделирования упругого гистерезиса, содержащее два интегратора, блок умножения, инвертор и сумматор, которое воспроизводит составляющие гистерезисного внутреннего трения элементов с петлями упругого гистерезиса.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство для моделирования петли гистерезиса, содержащее первый и второй интеграторы, блок умножения, блок (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ПЕТЛИ ГИСТЕРЕЗИСА (57) Изобретение для моделирования петли гистерезиса относится к аналоговой вычислител ьной технике. Цел ью изобретения я вляется расширение области применения за счет воспроизведения составляющих внутреннего гистерезисного трения элементов с пластическими, перетянутыми и пропеллерными петлями. Устройство содержит два интегратора, блок умножения, два блока возведения в третью степень, блок выделения модуля, сумматор и инвертор. 7 ил. выделения модуля и сумматор, которое воспроизводит составляющие внутреннего гистерезисного трения элементов с петлями упругопластического гистерезиса конструкционных материалов и петлями гистерезиса магнетиков и диэлектриков в слабых и средних технических полях.

Общим недостатком известных устройств является то, что они не воспроизводят составляющих внутреннего гистерезисного трения элементов с пластическими, перетянутыми и пропеллерными петлями гистерезиса. Это ограничивает область их применения, .

Цель изобретения — расширение области применения устройства за счет воспроизведения составляющих внутреннего гистерезисного трения элементов с пластическими, перетянутыми и пропеллерными петлями гистерезисов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования петли гистерезиса, содержащее первый и второй интеграторы, сумматор, блок выделения модуля, блок умножения, информационный вход устройства соединен с входами перво1732358

ro интегратора и блока выделения модуля, выходы первого и второго интеграторов являются соответственно первым и вторым выходами устройства, выход блока выделения модуля соединен с первым входом блока умножения, введены инвертор, первый и второй блоки возведения в третью степень, причем выходы первого и второго интеграторов соединены с входами соответственно первого и второго блоков возведения в третью степень, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, третий вход которого через инвертор соединен с выходом первого интегратора, выход сумматора подключен к второму входу блока умножения, выход которого соединен с вторым входом второго интегратора.

На фиг. 1 представлена схема примера выполнения предлагаемого устройства; на фиг. 2-6 — примеры воспроизводимых устройством пластических, перетянутых и пропеллерных петель гистерезиса; на фиг. 7— таблица значений коэффициентов передачи соответствующих операционных блоков, при которых получень петли, представленные на фигурах 2 — 6 (знаки этих коэффициентов даны без учета изменения полярности сигналов операционнь.ми блоками).

Устройст о состоит из информационного входа по с, гналу скорости X(t) первого параметра, первого выхода по сигналу первого параметра Xl(t), второго выхода по сигналу второго параметра X2(t), первого 1, и второго 2 интеграторов, блока 3 умножения, первого 4 и в;орого 5 блоков возведения в третью степень, блока 6 выделения модуля, сумматора 7 и инвертора 8. Блок возведения в третью степень может быть выполнен на двух блоках умножения с инвертором или без него, а блок выделения модуля — на блоке идеального диода и сумматоре.

Работу;:стройства рассмотрим на примере моделирования пропеллерной петли гистерезиса диэлектрика при его переполяризации.

В процессе моделирования сигнал скорости изменения первого параметра

X1(t) = Е(с), соответствующий скорости изменения напряженности электрического поля

E(t), с информационного входа устройства поступает на вход блока 6 выделения модуля, на первый вход с коэффициентом передачи К21 второго интегратора 2 и на вход .первого интегратора 1, с выхода которого сигнал первого параметра Х1(с) = E(t), соответствующий напряженности электрического поля E(t), поступает на первый выход устройства, Одновременно этот сигнал через инвертор 8 подают на третий вход с

55 рования соответственно первого 1 и второго

2 интеграторов;

Kx — коэффициент крутизны характеристики X2(X1) в начальный момент воздействия на моделируемый элемент при Х1(0) = 0 и Х2(0) = 0;

Kr1, Kr2 КгЗ вЂ” КОЭффИцИЕНтЫ СОСтаВЛяЮщих внутреннего гистерезисного трения в материале моделируемого элемента, В устройстве . физичес.<ие переменные моделируемого элемент"- отображаются электрическими напряжениями, поэтому коэффициенты передачи используемых операционных блоков по их соответствующим входам можно определить с помощью соотношений

К21 = МХКХ, K22K71 = Mr3Kr3, K22K12 = г1Кг1 K22K73 = Мг2Кг2, где M — обозначение соответствующего масштабного коэффициента. коэффициентом передачи К7з сумматора 7, а через первый блок 4 возведения в третью степень на первый вход с коэффициентом передачи К71 того же сумматора 7, с выхода

5 которого сигнал суммы поступает на второй вход блока 3 умножения, на первый вход которого подают сигнал с выхода блока 6 выделения модуля, соответствующий

IÕ1(t) I = I E(t) I Сигнал произведения с

10 выхода блока 3 умножения поступает на второй вход с коэффициентом передачи К22 второго интегратора 2, с выхода которого сигнал второго параметра X2(t) = P(t), соответствующий поляризации Р(), поступает

15 на второй выход устройства и через второй блок

5 возведения в третью степень на второй вход с коэффициентом передачи К72 сумматора 7, В результате устройством воспроизводится пропеллерная петля диэлектриче20 ского гистерезиса P(E), пример которой представлен на фиг. 6.

B общем случае устройство по сигналу скорости изменения первого параметра

X1(t) воспроизводит в аналоговом виде гис25 терезисное частотно-независимое соотношение между параметрами состояния Х1() и

X2(t) моделируемого элемента, описываемое системой т

X1(t) = fpX1(t)Clt + СХ1;

X2(t) ХОХ2(С)Й + СХ2., Х2 с) = КХХ1(т) + (Кг1Х2 (t) + Kr2X1(l) +

+КгЗХ1 (t)) Х1(), где X1(t), X1(t) — первый параметр состояния и его скорость;

X2(t), X2(t) — второй параметр состояния и его скорость;

СХ1, Cx2 — начальные условия интегри1732358

x()

1

1

f

x,Æ

Формула изобретения

Устройство для моделирования петли гистерезиса, содержащее первый и второй интеграторы, сумматор, блок выделения модуля, блок умножения, информационный вход устройства соединен с входами первого интегратора и блока выделения модуля, выходы первого и второго интеграторов являются соответственно первым и вторым выходами устройства, выход блока выделения модуля соединен с первым входом блокаумножения,отл ича ющееся тем,что, с целью расширения области применения за счет воспроизведения составляющих внутреннего гистерезисного трения злементов с пластическими, перетянутыми и пропеллерными петлями, в него введены инвертор, первый и второй блоки возведе5 ния в третью степень, причем выходы первого и второго интеграторов соединены с входами соответственно первого и второго блоков возведения в третью степень, выходы которых подключены соответственно к

10 первому и второму входам сумматора, третий вход которого через инвертор соединен с выходом первого интегратора, выход сумматора подключен к второму входу блока умножения, выход которого соединен с вто15 рым входом второго интегратора.

1732358

1732358

1732358

Составитель В.Мамулин

Техред М,Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор И.Горная

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1584 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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