Система для автоматического управления широкополосной вибрацией Советский патент 1986 года по МПК G05B13/00 

I

Изобретение относится к области вибрационных испытаний изделий на прочность и может найти применение в различных отраслях мапинострое- ния.

Цель изобретения - повьшение эффективности вибрационных испытани путем увеличения точности формирования спектра случайных вибраций в области низких частот.

На чертеже изображена блок-схема системы автоматического управления.

Система содержит генератор 1 белого шума, формнрзлощий фильтр 2 параллельного действия с усилителями 3 с регулируемым коэффициентом усиления в каждом канале, сумматор 4 выходных сигналов каналов формирующего фильтра, усилитель мощности 5 и вибростенд 6 С, установленными на нем испытуемым изделием и виброизмерительным преобразователем 7, анали зирующий фильтр 8 параллельного действия с блоками сравнения 9 в каждом канале, блок 10 задания спектральной плотности, первый и второй блоки II и 12 коррекции первый и второй сумматоры 13 и 14, блок 15 двойного интегрирования, блок 16 усиления, виброизмеритель 17 перемещения, установленный на вибростенде, блок 18 памяти и первый - третий переключатели-19-2, Блоки 11 и I2 коррекции представляют собой активные RC-фильтры.

Система работает следующим образом.

Перед началом испытаний проводится настройка системы: переключатель

19соединяет анализирукяций фильтр 8 с блоком 16 усиления, переключатель

20- блок памяти 18 с низкочастотными блоками сравнения 9, а переклю чатель 21 - вторые входы низкочастотных усйлитепей 3 формирующего фильтра с низкочастотными блоками ч сравнения 9.

В этом режиме проводится настройка системы на заданный спектр виброускорений, определяемый блоком задания 10, т.е. происходит выставка коэффициентов усилителей 3 формирующего фильтра для случая идеального объекта, не вносящего искажения в заданный спектр вибраций, а блоком памяти 18 запоминаются установочные сигналы низкочастотных блоков сравнения .9 анализирующего фильтра.

Для проведения испытаний вход анализирующего фильтра В соединяется переключателем 19 с виброизмери- тельным преобразователем 7, пере5 ключатель 21 соединяет вторые входы низкочастотных усилителей 3 формирующего фильтра с выходом блока памяти 18 вместо низкочастотных блоков сравнения 9 анализирую10 щего фильтра, а переключатель 20 отключает входы блока памяти 18 от низкочастотных блоков сравнения 9 анализирз ющего фильтра. В этом режиме внушний контур управления, форми15 руниций спектр случайного процесса, является разомкнутым в области низких частот. Управление в этом диапазоне частот осуществляется внутренним контуром управления по мгно20 венным значениям перемещения, которое вычисляется блоком двойного интегрирования 15. В области высоких частот внутренний контур управления можно считать разомкнутым, так как

25 перемещения изделия сравнимы с помехами и зонами нечувствительности реальных элементов, что определяет раздельность управления спектром в области высоких и низких частот.

30 Размер области низких частот определяется размерностью блока 18 и назначается испытателем, исходя из амплитудно-частотной характеристики тракта:усилитель мощности 5 ,с вибростенд - изделие 6.

Дополнительный контур управления работает по мгновенным значениям перемещения изделия, поэтому его реализация возможна средствами ана40

логовой техники, например на базе

операционных усилителей К 140 УД8А. Блок памяти в простейшем случае можно реализовать с помощью ряда делителей напряжения, установочные напряжения для которых определяются вольтметрами, подключенными к выходам соответствующей части блоков сравнения анализирующего фильтра. Наличие внутреннего контура

управления по мгновенным значениям номинального уровня перемещения изделия значительно повьшает точность, а также уменьшает время формирования спектра случайного процесса в низких частот,,

которые определяются точностью и быстродействием отработки входного сигнала трактом: усилитель мощноети - вибростенд - изделие. Так, .для вибростендов различных марок эти величины составляют U,5 - 2% . и 0,2 - 0,5%.

Структура объекта управления с дополнительным контуром управления по мгновенным значениям перемещения изделия представляет собой в общем случае структуру с комбинированным управлением, что, не влияя на устойчивость системы в целом, также повышает точность отработки мгновенного значения перемещения изделия.

Формула изобретени

Система для автоматического управления широкополосной вибрацией, содержащая последовательно соединенные генератор белого шума и формирующий фильтр параллельного действия, на выходе кйждого канала которого подключен усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, выходы усилителей подключены к соответствующи входам сумматора выходных сигналов каналов формирующего фильтра, последовательно соединенные усилитель мощности и вибростенд, виброизмерительный преобразователь, установленный на вибростенде, анализирующий фильтр параллельного действия, на выходе каждого канала которого подключен блок сравнения, вторые входы блоков сравнения соединены с соответствующими выходами блока задания спектральной плотности, отличающаяся тем, что, с целью повьщ1ения эффективности вибрационных испытаний путем увеличения точности формирования спектра случайных вибраций в области низких частот, введены два блока коррекции два сумматора, блок двойного, инге-/

2I5U834

грирования, блок усиления, виброиз- мёритель перемещения, установленный на вибростенде, блок памяти и три переключателя, причем выход суммато- 5 ра выходных сигналов каналов формирующего фильтра соединен с входами первого блока коррекции, блока двойного интегрирования и блока усиления, выход которого подключен к первому 10 входу первого переключателя, второй вход которого соединен с выходом виброизмерительного преобразователя, а выход первого переключателя соединен с входом анализирующего филь- 15 тра параллельного действия, выход блока двойного интегрирования подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом виброизмерительного 20 преобразователя, а выход через второй блок коррекции - с первым входом второго сумматора, подключенного вторым входом к выходу первого блока коррекции, выход второго сумматора 25 соединен с входом усилителя мощности выходы блоков сравнения низкочасто-А ных каналов анализирующего фильтра подключены к входам второго переключателя и первым входам третьего пезо реключателя, вторые входы которого соединены с соответствзтощими выходами блока памяти, соединенного входами с соответствующими выходами второго переключателя, вторые входы усилителей с регулируемым коэффициентом усиления низкочастотных каналов формирующего фильтра параллельного действия соещ1нетл с соответствующими выходами третьего переключателя, а выходы блоков сравнения высокочастотных каналов анализирующего фильтра соединены с вторыми входами усилителей с регулируемым коэффициентом усиления высокочастотных канайов формирующего фильтра

35

45

параллельного действия.

/

Изобретение относится к области вибрационных испытаний изделий на прочность. Система позволяет повысить эффективность вибрационных испытаний путем увеличения точности формирования спектра случайных вибраций в области низких частот. Для этого в систему вводится дополнитель ный контур управления по мгновенным перемещениям испытуемого изделия, три переключателя и блок памяти. Дополнительный контур зт равления включает в себя блок двойного интегрирования, виброизмеритель перемещения изделия, сумматор, соединяющий выходы блока двойного интегрирова ния и виброизмерителя перемещений, a также первый корректирующий блок, вход которого соединен с выходом сумматора. В прямой цепи система содержит генератор белого шума, формат рующий фильтр параллельного действия, в каждом канале которого установлен усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, сумматор выходных сигналов каналов формирующего фильтра, усилитель мощности и вибрационный стенд с установленным на нем изделием. В цепи обратной связи система содержит виброизмери- тельяый преобразователь и анализирующий фильтр, выходы которого соединены с управляющими входами усилителей с регулируемыми коэффициента- ми усиления. 1 ил. (/}

Составитесь П.Кудрявцев Редактор О.Колесникова Техред А.Бабинец Корректор Е.Сирохман

905/55

Тираж 837Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113U35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ШШ Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4