Устройство для моделирования петли гистерезиса

И С А Н И Е. (ц,6799

ИЗОБРЕТЕЙ ИЯ

Союз Советских

Соцналыстмческих

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 21.06.77 (21) 2500200/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

2 (51) М. Кл.

Ci 06 Q 7/25

Государственный комитет

СССР оо делом изобретений н открытий

Опубликовано15,08,79,Бюллетень № 30 (53) УДК681.333 (088.8) llàTà опубликования описания 18.08.79 (72) Автор изобретения

Ю. П> Бусаров (71) Заявитель

Горьковский политехнический институт им. А. А. Жданова (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПЕТЛИ

ГИСТЕРЕЗИСА

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть применено при мэделировании физических систем, включающих элементы с гистерезисом, например, упруго-демпфирующие элементы, демпферы (источники трения), ферромагнетики, пьезоэлементы, управляемые тепловые элементы и т. д.

Известно устройство для моделирования гистерезиса, содержащее функциональные блоки, управляемый ключ, сумматор (1).

Однако энэ не может быть использо-вано при неустанэвившихся процессах, в нем нельзя учесть влияние начальных условий.

Наиболее близким техническим реигением к изобретению является устройство для моделирования петли гистерезиса, содержащее блэк задания аргумента, вы.ход котэрогэ пэдключен ко входу блока дифференцирования, выход которого соединен сэ вхэдэм блэка управления, первый и второй входы первэго ключа подключены к вьтхэдам первэгэ и второго функциональных преобразователей, первые входы котэрых соединены с выходом блока задания аргумента, вторые входы первого и второго функциональных преобразователей подключены к выходу интегратора, вход которого соьдинен с выходом блока перемножения, первый вход которого подключен к выходу блока дифференцирования (2$.

Такое выполнение устройства не обеспечивает необходимую точность модели рования.

Цель изобретения — повышение точности моделирования.

Это достигается тем, что устройство для моделирования петли гистерезиса содержит второй и третий ключи ифункциональные преобразователи, выходы третьего и четвертого функциональных преобразователей подключены к первому

20 и второму входам вторэгоключа,выход которого соединен с первым информационным входом третьего ключа, второй информационный ахоп кэторого подключен

67999 к выходу первого ключа, третий аход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя, первые ,входы третьего, четвертого и пятого функциональных преобразователей подключены к выходу блока задания аргумента, вторые аходы третьего, четвертого и пятого функциональных преобразователей соединены с выходом интегратора, вто10 рой вход блока перемножения подключен к выходу третьего ключа, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, выход третьего функционального преобразователя подключен к третьему входу второго ключа.

На фиг. 1 изображен произвольный гистерезисный цикл- как результат пересечения четырех семейств интегральных кривьпс»

2О

На фиг. 2 — блэк-схема устройствамоделирования петли гистерезиса.

Устройство для моделирования петли гистерезиса содержит блок задания аргумента 1, блок дифференцирования 2, блэк управления 3, первый и второй функциональные преобразователи 4 и 5, третий, четвертый и пятый функциональные преобразователи; 6,7 и 8, первый и второй ключи 9 и 10, третий ключ 11, блок перемножения 12 и интегратор 13, Входной сигнал Х() с блока задания аргумента 1 поступает через блок дифференцирования 2 на вход блока управления 3, реагирующего на знак производной Х(Ц и вырабатывающего прямоугольные импульсы соответствующего знака. На пер вый и второй входы функционального преобразователя 6 поступают входной

Х(4)и выходной Ч(1} сигналы устрой ства, которые преобразуются в длину дуги кривой или какой либо другой параметр кривой )о. Это значение 1о сравнивается с заданными значениями Pqf

1 13L,2) и s зависимости от знака (p» Ьо1) 4$ вырабатывается импульс той или иной полярности, который затем с выхода функционального преобразователя 6 поступает на третьи выходы первого и второго ключей 9 и 10, Входной сигнал Е

)(() поступает также на первые аходы функциональных преобразователей 4 и 5, 7 и 8, выходы которых подсоединяются к первым и вторым входам ключей 9 и 10. Выходы этих ключей подсоединяют- $$ ся к информационным аходам третьего ключа 11, на третий вход которого с выхода блока управления 3 подаются импульсы, полярность KoTopbLx определяет6 4 ся знаком Х (t) ° Выход третьего ключа подсоединяется ко второму входу блэка перемножения 12, на первый ахэд которого поступает сигнал производной Х Я) с выхода блока дифференцирования 2, а выход через интегратор 13 соединен с выходом устройства и вторыми аходами функциональных преобразователей 4 и 5, 7 и 8. Таким образом, на выходах функциональных преобразователей получаются функциональные соотношения: при

Х >О с выхода функционального преобразователя 4 функциональный сигнал ф„(y,ó) если <,<и с выхода функционального преобразователя 5 - ф (II, у ),если, при Х (О с выхода функционального преобразователя 7 — Ф (Х,y ) если p C )?> 2 и с выхода функционального преобразователя 8 - ф, (А,у ) если р 7е РО2 I.pe ф „- некоторый параметр, характеризукииий кривую 3Е на! фиг. 1, ро2кривую АВ на этой же фигуре. С блэка перемножения получаются произведения этих функций на производную Х () аходного сигнала, после чего в результате интегрирования с помощью интегратора 13 получается выходной сигнал $ (f ), который в зависимости от входного сигнала

Х(Ю представляет собой в общем случае четырехугольную петлю с криволинейными ветвями. Эта петля в свою очередь выступает как результат пересечения соответствующих кривых четырех семейств, показанных HB фиг. 1 пунктиром. В математическом отношении эти Семейств* представляются, как сеь рйства интеграль алых кривых, являющихся решениями диф ференциальных уравнений первого порядка»

Семейства интегральных кривых, на которых расположены восходящие ветви петель гисй ереэиса, описываются дифференциальными уравнениями

3% (g) p„ Х О

Другое семейство,-на котором располагаются нисходящие ветви петель, описываются уравнениямы

Учитывая, что в реальных услэвияк экс- плуатации элемента с гистерезисом его входная величина может изменяться пэ

679996 произвольному закону (в общем случае непериодическому), уравнения (1) (2) примут вид: с!х О1

ЙХ

c3+ t q o ф„(к,l )

Ф2(х ч) ф (хч)

Ф„(Х, ЙХ ! 2 1о2

ЙХ

dt 112)I РО2

Эта система уравнений положена в основу устройства для моделирования петли гистерезиса. Благодаря введенным блокам и связям между ними повысилась точность моделирования.

Формула изобретения

Устройство для моделирования петли гистерезиса, содержащее блок задания аргумента, выход которого подключен ко входу блока дифференцирования, выход кото- рого соединен со входом блока управления, первый и второй входы первого ключа подключены к выходам первого и второго функциональных преобразователей, первые входы которых соединены с выходом блэка задания аргумента, вторые входы первого и второго функциональных преобразователей подключены к выходу интегратора, вход которого соединен с выходом блока перемножения, первый вход которогэ подключен к выходу блока дифференцирования, отлич ающееся тем, что с целью повышения точности моделирования, оно содержит второй и третий ключи и Функциональные преэбразователи, выходы третьего и четвертого функциональных преобразователей подключены к первому и второму входам второго ключа, выход которого соединен с первым информационным входом третьего ключа, второй информационный вход которого подключен к выходу первого ключа, тр тий вход которого соединен с выходом третьего функционального преобразователя, первые входы третьего, четвертого и пятого функциональных преобразователей подключены к выходу блока задания

Г аргумента, вторые входы третьего, четвертого и пятого функциональных преобразователей соединены с выходом интегратора, . второй вход блока перемножения подключен к выходу третьего ключа управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, выход третьа . го функционального преобразователя подключен к третьему входу второго ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Хлебников С. Д и Подгорный Э.В, Моделирование гистерезисной петлы. помощью триггера, реагирующего иа зчак производной! N., Электромеханика, 1969, М 1, с, 65.

2. Авторское свидетельство СССР

М 525972, кл. & 06 G- 7/25, 1975.

679994

Составитель И. Дубинина

Редактор Э. Губницкая ТехредЛ. Алферова КорректорО. Билак

Заказ 4796/45 Тираж 780 Подписное

Ш4ИИПИ Государственного коиитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, -35, Раушская Ha6., д. 4/S

Филиал ППП Патент, г. Ужгород,- ул Проектная, 4