Система управления вибростендом Советский патент 1984 года по МПК G05B19/02 G05D19/00 

1 Изобретение относится к азтоматическому регулированию и может быть применено для точного воспроизведения вибраций, задаваемых генератором на вибростенде. Известна система управления вибростендом, содержащая датчик вибраций, соединенный через усилитель с входом усилителя обратной связи, и последовательно соединенные задающие устройство, элемент сравнения и уп равляющее устройство, соединенное с вибростендом, фазовый ключ, фильтр,, фазосдвигающий блок и два формирователя, вход одного из которых подключен к выходу задающего устройства, вход другого - к выходу усилителя, а выходы обоих формирователей подключены к соответствующим входам фазового ключа, выход которого через фильтр связан с одним из входов фазо сдвигающего блока, с другим входом которого соединен выход усилителя об ратной связи, а выход - с другим вхо дом элемента сравнения 1,1 Однако устройство воспроизводит вибрацию с некоторой заранее обуслов ленной амплитудной ошибкой с/, Известна также система управления вибростендом-, содержащая датчик вибраций, соединенный через усилитель с входом усилителя обратной связи, и последовательно соединенные задающее устройство, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, элемент срав нения и управляющее устройство, соединенное с вибростендом, фазовьш ключ, фильтр, первый фазосдвигающий блок и два формирователя,.вход одного из которых подключен к выходу задающего устройства, вход другого к выходу усилителя, и выходы обоих формирователей подключены к соответ ствующим входам фазового ключа, выход которого через фильтр связан с одним из входов первого фазосдвигающего блока, с другим входом которого соединен выход усилителя обратной связи, а выход - с другим входом эле мента сравнения, генератор импульсов и последовательно соединенные второй фазосдвигающий блок, формирователь импульсов, группу элементов И, ревер сивный счетчик, ключ, выход которого подключен к входу управления, усилите ля с регулируемым коэффициентом усиления, вторые входы элементов И груп пы соединены с выходом генератора импульсов5 а управляющий вход ключа 882 с вторым выходам формирователя импульсов, второй вход которого подключен к выходу задающего устройства, выход первого фазосдвигающего блока соединен с входом второго фазосдвигающего блока. Система управления обеспечивает автоматическое поддержание равенства амплитуд задающего устройства и вибростола 2 , Однако в известной системе отсутствует стабилизация амплитуды задающего устройства, которая может меняться с частотой, что ухудшает точность виброиспытаний. Кроме того, система достаточно сложна. Цель изобретения - повышение точности и упрощение системы. Поставленная цель достигается тем, что в систему управления вибростендом, содержащую датчик вибраций, соединенный через первый предварительный усилитель с входом усилителя обратной связи, усилитель мощности, соединенный выходом с входом возбуждения вибростенда, алгебраический сумматор, первый усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, задатчик вибраций, выходом соединенный с задающим входом первого блока управления усилением, и генератор импульсов, соединенный выходом с его тактовым входом, введены второй предварительный усилитель и второй блок управления усилением, подключенный выходом к управляющему входу первого усштителя с регулируемым коэффициентом передачи, вход которого связан с выходом алгебраического сумматора, а- выход с входом усилителя мощности, задающий вход второго блока управления усилением подключен к источнику регулируемого опорного напряжения, тактовый вход - к выходу генератора импульсов, а вход фактического значения сигнала - к выходу первого предварительного усилителя, вход фактического значения сигнала первого блока управления усилением подключен к выходу усилителя обратной связи и к инвертирзтощему входу алгебраического сумматора, прямой вход которого соединен с выходом второго предварительного усилителя, подключенного входом к выходу задатчика вибраций, а выход первого блока управления усилением связан с управляющим входом усштителя обратной связи. На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемой системы; на 3 , фиг.2 - структура блока управления усилением. Система управления вибростендом содержит датчик 1 вибраций, первый предварительный усилитель 2,усилите 3 обратной связи, усилитель 4 мощно ти, вибростенд 5, алгебраический сумматор 6, первый усилитель 7 с ре лируемым коэффициентом передачи, за датчик 8 вибраций, первый блок 9 управления усилением, генератор 10 импульсов, второй предварительный усилитель 11, второй блок 12 управления усилением, источник 13 регули руемого опорного напряжения. Каждый блок 9 к 12 управления усилением имеет тактовый вход 14, вход 15 фактического значения сигнала, вход 16 значения сигнала, выхо 17, выходной транзистор 18, накопительный конденсатор 19, резисторы 20, запоминающие элемент1з1 21 и 22, элементы 23 и 24 сравнения, элемент НЕ 25 и 26, элементы И 27 и 28, нак питель 29 управляющего напряжения, а также ключи 30 и 31. Устройство работает следующим образом. Задатчик 8 ви&раций вырабатьшает гармонический сигнал определенной амплитуды А и подает-его на вход пред варительного усилителя It, который увеличивает амплитуду до значения 2А. Усиленный сигнал подводится к прямому входу алгебраического сумма тора 6. На инверсный вход алгебраического сумматора 6 от датчика 1 через предварительный усилитель 2 и регулируемый усилитель 3 обратной связи поступает сигнал, равный по амплитуде сигналу задатчика 8. Это равенство поддерживается первь:1м бло ком 9 управления усилением, который сравнивает подводимые к нему сигналы задатчика 8 и усилителя 3, приводя амплитуду последнего к величине А. Для обеспечения астатического регулирования амплитуды сигнала на выход усилителя 3 блок 9 управления усиле нием получает тактовые сигналы от генератора 10 пилообразных импульсов. Аналогичным образом второй блок 12 управления усилением, сравнивая сигналы предварительного усилителя и источника 13 опорного напряжения, поддерживает уровень возбуждения ви ростенда 5 (через усилитель 4 мощно 5884 ти)таким5 чтобы амплитуда вибраций, измеряемая датчиком 1, равнялась заданной с помощью источника 13. Для правильной работы блоков 9 и 12 управления усилением необходимо, чтобы пилообразное напряжение от генератора 10, периодически нарастающее от нуля до максимума с быстрым возвратом к нулю, превосходило по амплитуде наибольшие значения напряжений на входах 15 и 16 (фиг.2). Запоминающие элементы 21 и 22 представляют собой пиковые детекторы с запоминающими конденсаторами, на которых выделяются амплитуды подводимых сигналов. Эти амплитудные значения сравниваются затем элементами 23 и 24 сравнения с текущим значением напряжения от генератора 10. В результате сравнения на выходе элементов 23 и 24 сравнения формируется сигнал логической единицы после того, как напряжение генератора 10 превысит напряжение от элемента 21 или 22. Логические элементы 25 - 28 преобразуют разность напряжений на входах 15 и 16 в длительность замыкания ключей 30 и 31. Ключ 30 замыкается, если и.-(J, , а ключ 31 iS I если U и . Накопитель 29 управляющего напряжения построен на основе конденсатора 19, заряжаемого от источника Е при замыкании ключа 31 (через резистор 20). Разряд осуществляется через ключ 30 и связанный с ним другой резистор 20. Выходной транзистор 18 (полевой) с большим входным сопротивлением со стороны конденсатора 19 повторяет накапливаемое напряжение и осуществляет управление усилителем 3 или 7, причем чем вьппе напряжение на выходе 17, тем выше коэффициент передачи усилителя 3 или 7. Напряжение на выходе 17 прекращает изменяться, когда напряжение на входах 15 и 16 сравнивается. Таким образом, блоки 9 и 12 управления усилением обеспечивают астатическое (интегральное) регулирование выходных напряжений усилителей 3 и 7. Регулированием усилителя 7 поддерживается заданная амплитуда вибраций вибростола. Отличительной особенностью предложенной системы является то, что при изменении уровня возбуждения стенда сигнал на инверсном входе сумматора 6 остается равным по амплитуде сигналу, формируемому задатчиком 8, так

что на выходе сумматора амплитуда также всегда равна Al Обратная связь корректирует искажения формы и уменьшает сдвиг фазы колебаний вибростола относительно задаваемых задатчиком 8, а элементы регулирования усиления

обеспечивают

неизменность амшштуды.

Таким образом, достаточно простыми средствами обеспечивается высокая точность воспроизведения колебаний вибростола во всем рабочем диапазоне частот.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВИБРО. СТЕНДОМ, содержащая датчик вибраций, соединенный через первый предварительный усилитель с входом усилителя обратной связи, усилитель мощности, соединенный выходом с входом возбуждения вибростенда, алгебраический сумматор, первый усилитель с -регулируемым коэффициентом передачи, задатчик вибраций, выходом соединенный с задающим входом первого блока управления усилением, и генератор импульсов, соединенньй выходом с его тактовым В5ФДОМ, отличающаяся тем. что, с целью повышения точности И упрощения системы, в нее введены второй предварительный усилитель и второй блок управления усилением, подключенный выходом к управляющему входу первого усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, вход которого связан с выходом алгебраического сумматора, а выход - с входом усилителя мощности, задающий вход второго блока управления усилением подключен к источнику регулируемого опорного напряжения, тактовый вход к выходу генератора импульсов, а вход фактического значения сигнала i к выходу первого предварительного (П усилителя, вход фактического значения сигнала первого блока управления с усилением подключен к выходу усилителя обратной связи и к инвертирующему входу алгебраического сумматора, прямой вход которого соединен с выходом второго предварительного усилителя, подключенного входом к выходу за,датчика вибраций, а выход первого блока ч1 управления усилением связан с управО1 ляющим входом усилителя обратной 00 00 связи.