Устройство для управления вибровозбудителем Советский патент 1983 года по МПК G01M7/00 B06B1/04 

Изобретение относится к вибрацио ной технике и может быть использова но в стендах для виброиспытаний различных приборов/ узлов машин и других устройств. Известно устройство для управле ния вибровозбудителем электродинс1ми ческого типа, содержащее задающий генератор, подключенный к программн му блоку, в соответствии с сигналам которого передаются на испытуемый объект усилия разных тестовых Однако это устройство характеризуется невозможностью обеспечения заданной формы колебаний при нгшичи сигнальных и параметрических возмущений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления вибровозбудителем, содержащее последователь но соединенные суммирующий усилител блок сравнения, усилитель сигнала рассогласования и усилитель мощност подключенный к выходу вибровозбудителя, а также интегрирующий усилитель, подхлюченный между выходом блока сравнения и вторым входом уси лителя мощности, датчик перемещения подвижного элемента вибровозбудителя, подключенный через блок диффере цирования ко второму входу блока сравнения, и задающий генератор с подключенным к его входам первым, вторым и третьим входами блока управления 2 . Недостатками известного устройст ва являются узкий частотный диапазо его работы и малое быстродействие парирования возмущений, вследствие того, что оно работает в режиме отслеживания заданных сигналов, пос тупающих с задающего генератора и блока управления в функции времени. При этом инерционность блока дифференцирования должна быть по крайней мере в 300 раз меньше полупериода колебаний, а,темп воспроизведения желаемого значения производной выходной величины на выходе суммирующе го усилителя должен по крайней мере в 10 раз превышать темп изменения задающего сигнала. Таким образом, для достаточно точного восп юизведения закона на выходе задающего генератора необходимо воспроизвести функцию производной выходной величины в 10 раз более высоком темпе. Целью изобретения является расширение частотного рабочего диапазона и повышение, быстродействия парирования возмущений. Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления вибровозбудителем, содержащее последовательно соединенные суммирующий усилитель, блок сравнения, усилитель сигнала рассогласования и усилитель мощности, подключенный к выходу вибровозбудителя, а также интегрирующий усилитель, подключенный между выходом блока сравнения и вторым входом усилителя мощности, датчик перемещения подвижного элемента вибровозбудителя, подключенный через блок дифференцирования ко второму входу блока сравнения, и задающий генератор с подключенным к его входам первым и вторым выходами блока управления, снабжено квадратором, первым и вторым блоками перемножения и суммирующим блоком, причем вход квадратора подключен к первому выходу блока управления, а выход через |Первый блок перемножения подключен к первому входу суммирующего усилителя, ко второму входу которого подключен выход второго блока перемножения, входы которого подключены соответственно к первому выходу блока управления и второму выходу блока дифференцирования, при этом выход суммирующего блока подключен ко второму входу перв.ого блока перемножения, а его входы подключены соответственно к выходу задающего генератора, третьему выходу блока управления и выходу датчика перемещения подвиж;ного элемента вибровозбудителя. На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - осциллограммы сигнала на выходе суммирующего блока при отключенном датчике перемещения и выходного сигнала датчика перемещения. Устройство содержит вибровозбудитель 1, последовательно соединенные блок 2 управления, квадратор 3, первый блок перемножения 4, суммирующий усилитель 5, блок сравнения 6, усилитель 7 сигнала рассогласования и усилитель мощности 8, подключенный к вибровозбудителю 1, интегрирующий усилитель 9,.включенный параллельно усилителю 7, задающий генератор 10, подключенный к первому и второму выходам блока 2 управления и ко входу суммирующего блока 11, подключенного к третьему выходу блока 2 управления, второму входу первого блока перемножения 4 и выходу датчика перемещения 12 подвижного элемента вибровозбудителя 1, блок дифференцирования 13, подключенный ко второму входу блока сравнения 6 и второму блоку перемножения 14, входы которого подключены к первому и второму выходам блока 2 управления, а выход подключен ко второму входу суммирующего усилителя 5. Устройство работает следующим образом. При появлении на выходе программного блока 2 задающих сигналов, воздействие последних на блоки 3-5, 10, 11 и 14 приводит к появлению сигнала рассогласованияД на выходе блока сравнения 6. Этот сигнал усичивается блока 7, 8, 9 и поступае la вход вибровозбудителя 1. в резул тате этого возникает тяговое усилие которое воздействует ija подвижный элемент вибровозбудитёля и приводит к его перемещению. Причем форма, частота и амплитуда колебательного движения Х вибровозбудителя задают ся блоками 2-6 и 10-14. Во многих случаях динамики вибро возбудителя описывается в общем . виде следующими уравнениями: (i+jR U, ЛО(ЦД),. . (X.)C.t),X,) (1) или в нормальной форме Х : Х2 Xj, X {Х-,,Х2/ Xj V-Sr. эЧ ( Х, M4x,)X2-m() (Х,) -й РЭV . , Х.,)- (2) (Xi.V) . fd В(Х)йтРэЦ( ) где Х- - выходная величина (координата перемещения подвижног элемента вибровозбудителя - потокосцепление, ток и активное сопротивление управ ляющей обмотки вибровозбуд теля соответственно; и - псшряжение управления на вшоде блока 8; m - масса подвижной части сист кы; . Р(Х„Х,)- внешние силовые воздействи на подвижный элемент вибро возбудителя; РЗ(У, тяговое усилие, воздейству щее на подвижный элемент; rt - время; / ,- ; dt aFjw.),) F V OЗависимость функций Ч и В от i отра жает наличие сигнальных -и параметри ческих возмущений. В предлагаемом устройстве как и в известном реализуется принцип управления по вектору скорости с орга низацией высокочастотных автоколеба ний в контуре быст)ых движений

1012064 Три этом желаемое динамические свой:;тва всей системы в целом (устройства управления и вибровозбудителя) задаются следующими выргикениями (фиг.2) :. . 2: ,то H -xJ-T; 2d x, AV)((V 5 , . ;-« f|. 2aortc2T- C2f. где X(t) - периодический закон иэменения предписанного значения выходной величины (на выходе блока 11 при отключенном датчике перемещения 12); XJP - сигнал на выходе задаюр щего генератора 10; X-j(t) - медленно меняющаяся составляющая заданного колебательного процесса ла выходе программного блока 2; Х° - заданная амплитуда колебаний подвижного элемента вибровозбудителя; T,f - период и частота колебаНИИ соответственно; TQ,d - желаегФие значения постоянной времени и коэффициента демпфирования соответственно; С,С, Су- постоянные коэффициенты. Блоки Z и 10 выполняют функции задатчиков амплитуды, частоты прямоугольных импульсовXi,-,.а также медленно меняющейся составляю&шй колебательного процесса. Формирование желаемого значения (п-l)-й производной выходной величины, где п - по(Рядок математической модели cиcтe edl (2), обеспечивается блоками 2-5 и 10-14 в соответствии с выргикениями (3). Форма колебаний прежде всего определяется значениями коэффициентов С, CJ, .--С. Осциллограмма перемещения подвижного элемента вибро.возбудителя 1, представленная на фиг.2, иллюстрирует желаемый .колебательный процесс при следующих значениях коэффициентов VTi F 2- Для подчинения движения вибровозОудителя и всей системы в целом .уравнениям (3) на выходе блока 8

УСТРОЙСТВО/ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВИБРОВОЗВУДИТЕЛЕМ, содержащее последовательно соединенные суммируниций усилитель, блок cpaвнeния усилитель сигнёша рассогласования и усилитель мощности, подключенный к выходу вибровозбудителя,а также интегрирующий усилитель, подключенный между выходом блока сравнения и вторым входом усилителя мощности, датчик перемещения подвижного элемента вибровозбудигеля, подключенный через блок дифференцирования ко второму входу блока сравнения, и задакшшй генератор с подключенным к его входам первым и вторым выходами блока управления,отличающееся тем, что, с целью расширения частотного рабочего диапазона и повышения быстродействия парирования возмущений, оно снабжено квадратором, первым и вторым блоками перемножения и суммирующим блоком, причем вход квадратора подключен к первого выходу блока управления, а выход через первый блок перемножения поцключен к первому входу суммирующего усилителя, ко второму входу которого подключен выход второго блока перемножения, входы которого подключены соответственно к первому выходу блока управления и второму выходу блока дифференцирования, при этом выход сумми(Л руквдего блока подключен ко второму входу первого блока перемножения, а его входы подключены соответственно к выходу задающего генератора, третьН ему выходу блока управления и выходу 2 датчика перемещения подвижного элемента вибровозбудителя. 1чэ О А 4