Система автоматического гашения вибраций Советский патент 1986 года по МПК G05D13/02 

Изобретение относится к технике виброгашения и предназначено для установки на виброактивное оборудование, амплитуда и частота колебаний которого изменяется во времени, а также на амортизированные приборы к устройства, находящиеся в зоне действия виброактивного оборудования.

Цель изобретения - повышение эффективности гашения полигармонических вибраций.

На фиг. 1 изрбражена блок-схема автоматическойсистемы управления виброгасящим устройством; на фиг.2блок-схема полосового следящего фильтра.

Вибровозбудитель 1 установлен на объекте 2 защиты. Автоматическая система управления содержит два вибродатчика, первый 3 из которых установлен на массе вибровозбудителя 1 , а второй 4 - на объекте 2 защиты, блок 5 формирования компенсирующего сигнала, содержащий полосовые следящие фильтры 6 и сумматоры 7. Выход блока 5 формирования компенсирующего сигнала через усилитель 8 мощности связан с вторым входом (обмоткой возбуждения) вибровозбудителя 1. Усилители 9 и 10 сигнало вибродатчиков, фазовый детектор 11, интегратор 12, частотный детектор 13, с.умматор 14 и усилитель 15 тока предназначены для управления жесткостью подвески реактивной массы вибровозбудителя 1 .

Выход усилителя 9сигналов перво7 го вибродатчика 3связан с первым входом фазового детектора 11, выход которого через интегратор 12 связан с первым сумматором 14. Второй вход сумматора 14 связан с выходом частотного детектора 13, вход которого связан с вторым входом фазового детектора. Выход усилителя 10 сигналов второго вибродатчика 4 соединен с входом блока 5 формирования компенсирующего сигнала, первый выход которого через усилитель 8 соединен с вторым входом виброБозбудителя 1. Блок 3 формирования компенсирующего сигнала содержит п последовательно соединенных полосовых следящих фильтров (6, - 6,) и сумматоров (7, - 7) по числу гармоник в спектре полигармонических вибраций в порядке убывания их амплитуд, а также масштабный усилитель 16. Вход блока 5 формирования

компенсирующего сигнала соединен с входом перро о полосового следящего фильтра 6j , выход которого соединен с входом частотного детектора 13, вторым входом, фазового детектора 1 1 и через масштабный усилитель 16 с первым входом п-го сумматора 7, .

Вход каждого i-ro полосового следящего фильтра -б- ,. кроме п-го (6), связан с вторым неинвертирующим входом i-ro су «1матора 7i,a выход каждого i-ro полосового следящего фильтра 6;, кроме п-го (6), связан с первым инвертирующим входом i-ro сумматора 7i , выход которого связан с входом (i--l)-ro полосового следящего фильтра 6 . Выходы всех полосовьпс следящих фильтров, кроме первого (6 - 6„), связаны с i-ми входами п-го сумматора 7п, выход которого является выходом блока 5 формирования компенсирующего, сигнала .

Каждьй полосовой следящий фильтр (6, .- 6ц) (фиг. 2) содержит полосовой фильтр 18, выполненный с возможностью регулировки коэффициента передачи и частотной настройки. Частотная настройка выполняется совокупностью элементов, состоящей из сумматора 18, фазового детектора 19, частотного детектора 20, двух фильтров 21 и 22 нижних частот и управляющего элемента 23. Вход полосового фильтра Т7 связан с входом частотного детектора 20 и первым входом фазового детектора 19, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра 17 и являющегося выходом полосового следящего фильтра. Выход фазового детектора 19 через первый фильтр 21 нижних частот соединен с первым входом сумматора 18. Второй вход сумматора 18 через второй фильтр 22 нижних частот соедине с выходом частотного детектора 20, Выход сумматора 18 через управляющий элемент 23 связан с вторым (управляемым) входом полосового фильтра 1

Система работает следующим образом.

Колеблющийся объект создает полигармоническое силовое возбуждение объекта 2 защиты. Информация об амплитуде и фазеколебаний объекта 2 защиты, получаемая при помощи датчика 4, поступает на усилитель 10, обеспечивающий согласование датчика 4 с элементами схемы, и далее на вход блока 5 формирования компенсирующего сигнала, откуда сигнал через первый полосовой следящий фильтр 6, , настроенный на частоту гармонической составляющей, имеющей наибольшую амплитуду, подается на инвертирующий вход первого сумматора 7 , В сумматоре 7 происходит вычитание выделенной в фильтре 6i гармонической составляющей из общего сигнала, поданного с входа блока 5 формирования компенсирующего сигнала на неинвертирующий вход сумматора 7 . Сигнал, полученный на выходе сумматора 7 , подается на вход второго-полосбвого следящего фильтра 6,, настроенного на частоту гармонической составляющей, имеющей вторую по величине амплитуду, и на неинвертирующий вход второго сумматора 1 .

Во втором сумматоре 7 происходит вычитание вьиеленной в фильтре 6 гармонической составляющей, поданное на его инвертирующий вход из сигнала поданного на неинвертирующий вход. Полученный сигнал подается на вход третьего полосового следящего фильтра 6 и неинвертирующий вход третьего сумматора 7 и так далее через все полосовые следящие фильтры и сумматоры, кроме п-го фильтра, выход которого подается непосредственно на неинвертирующий вход п-го сумматора. Такиг-j образом на выходе каждого полосового следящего фильтра 6 получается соответствующая гармоническая составляющая полигармонического сигнала без каких-либо помех. Разность фаз сигналов на входе и выходе каждого i-ro фильтра 6i поддерживается, с высокой точностью около 0° . Эти сигналы со всех полосовых следящих фильтров, кроме первого 6, подаются непосредственно на входы п-го сумматора 7 ,а с выхода первого полосового следящего фильтра 6.) через масштабный усилитель 16 также на вход п-го сумматора 7 . Сумма всех этих сигналов с выхода п-го сумматора 7у подается на первый выход блока 5 формирования компенсирующего сигнала. Выходной сигнал блока 5 формирования компенсирующего сигнала в усилителе 8 мощности инвертируется и преобразуется в управляющий ток, которьй подается на обмотку возбуждения. Жесткость упругих элементов и величина реактивной массы вибровозбуднтеля выбрана так, что первая частота подвески реактивной массы при нo шнaльыoм токе в обмотке подмагничивания совпадает с наиболее интенсивной составляющей вибрации (как правило низкочастотной).

Вибровозбудитель 1, работая в резонансном , развивает силу,

близкую по величине и противоположную по направлению силе, действзющей на защищаемый объект 2.

Для гашения составляющих с меньшими амплитудами (как правило высокочастотных) используется зарезонансньй, равномерный участок амплитудночастотной характеристики вибровозбудителя 1. Необходимые амплитудные и фазовые соотношения в канале управления на этих частотах блока 5 формирования компенсирующего сигнала обеспечиваются несколькими (п) полосовыми следяшгими фильтрами (6 6 ) Они рассчитаны таким образом, что

на частотах вибрации вибровозбудитель 1 воздействует на защищаемьм объект 2 силами, близкими по величине и противоположными по направлению составляющим вибрации. В результате

компенсации этих, составляющих вибра-.

ции защищаемого объекта снижается.

Благодаря тому, что полосовые следяш;ие фильтра (6 ) выполнены

следящими, эффективньй режим виброкомпенсации сохраняется при меняющихся частотах вибрационных составляюпщх.

Для сохранения эффективного и экономичного (резонасного) режима

вибровозбудителя 1 при. изменяющейся частоте наиболее интенсивной составляющей соответственно корректируется жесткость подвески реактивной массы вибровозбудителя. Сигнал с выхода первого полосового следящего

фильтра 6| блока 5 формирования компенсирующего сигнала подается на вход частотного детектора 13 и второй вход фазового детектора 11. Сигнал

с вибродатчика 3, установленного на вибровозбудителе 1, через усилитель 9 подается на первый вход фазового детектора 11..

При совпадении резонансной часто-ты вибровозбудителя 1 с частотой наиболее интенсивной составляющей вибрации обеспечивается режим ее компенсации. Значение выходного сигнала фа-; зового детектора 11 при этом равно 0. На выходе частотного детектора 13 формируется сигнал, пропорциональный частоте колебаний объекта 2 за1циты. Полученный сигнал подается через сум матор 14 и усилигель 15 тока на обмотку подмагничивания гасителя колебаний. Ток в обмотке подмагничивания пропорциональный напряжению на выход усилителя 15 тока, поддерживает постоянную величину электромагнитной жесткости и частоту настройки вибровозбудителя 1 . При нарушении условия настройки изменяется сдвиг фаз колебаний объек та 2 защиты и вибровозбудителя 1, следовательно сигнал на выходе фазового детектора 11.отличен от О, Вели чина этого сигнала пропорциональна изменению фазы, а знак определяется знаком частотной растройки. Сигнал фазового детектора 11 -через интегратор 12 подается на первьш вход сумматора 14, Кроме того, при значитель ной расстройке изменение частоты колебаний объекта 2 защиты вызывает изменение уровня сигнала частотного детектора 13. Этот сигнал, суммируясь с сигналом фазового канала на сумматоре 14, вызывает изменение уровня сигнала на выходе усилителя 15 тока. При Этом: изменяется ток в обмотке подмагничивания до тех пор, пока резонансньй режим- вибровозбудителя, не восстановится. Таким образом, наличие в блоке формирования компенсирующего сигнала п полосовых следящих фильтров и сумматоров по числу гармонических составляющих в спектре полигармонически вибраций, соединение их в порядке убывания амплитуд гармонических составляющих позволяет вьщелять на выходе каждого фильтра из сигнала, поданного на его вход, составляющую с наибольшей амплитудой. Тем сам;ым обеспечивается выделение гармонгггческих составляющих полигармонического сигнала без помех. При этом условии значительно увеличивается эффективность гашения полигармонических вибраций. Формула изобретени 1. Система автоматического гашения вибраций, содержащая вибровозбу дитель, два вибродатчика, четыре усилителя, фазовый детектор, частотный детектор, интегратор, сумматор и блок формирования компенсирующего. сигнала, состоящий из п полосовых следяш:их фильтров и п сумматоров, причем первый вибродатчик установлен на массе вибровозбудителя, второй вибродатчик прикреплен к объекту защиты, выход первого вибродатчика через первый усилитель соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого подключен к входу частотного детектора, вход блока формирования компенсирующего сигнала подключен к выходу второго усилителя, вход которого соединен с выходом второго вибродатчика, выход фазового детектора .через интегратор соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу частотного детектора,а выход соединен с входом третьего усилителя, соединенного выходом с первыгвходом вибровозбудителя, первый выход блока формирования компенсирующего сигнала соединен с входом четвертого усилителя, выход которого подключен к второму входу вибровозбудителя , отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности гашения полигармонических вибраций, второй выход блока фор1чирования компенсирующего сигнала подключен к входу частотного детектора. 2„ Система поп. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что блок формирования компенсирующего сигнала содержит усилитель и п групп из последовательно соединенных полосовых следящих фильтров и сумматоров по числу гармонических составляющих в спектре полигармонических вибраций, соединенных последовательно в порядке убывания амплитуд составляющих гармоник, вход блока формирования компенсирующего сигнала соединен с входом первого полосового следящего фильтра, выход которого соединен с вторым выходом блока формирования компенсирующего сигнала и через усилитель с первым входом п-го сумматора, вход каждого i-ro полосового следящего фильтра, кроме п-го, связан с вторьм входом 1-го сумматора,, выход каждого полосового следящего фильтра, кроме первого, соединен с i-biM входом п-го сумматора, выход которого соединен с первым выходом ; блока формирования компенсирующего сигнала. 3. Система по пп. 1 и 2, о т л и чающаяся тем, что полосовые следящие фильтры выполнены с возможностью регулировки коэффициента передачи и частотной настройки, содержат полосовой фильтр, сумматор, фазе вый детектор, частотный детектор, два фильтра нижних частот и управляющий элемент, причем вход полосового следящего фильтра связан с входом частотного детектора, первым входом 068 полосового фильтра и первым входом фазового детектора, второй вход кото рого соединен с выходом полосового фильтра и вькодом полосового следящего фильтра, выход фазового детек-тора через первый фильтр нижних частот соединен с первым входом сумматора, второй вход которого через второй фильтр нижних частот соединен с выходом частотного детектора, а выход сумматора через управляющий элемент соединен с вторым входом полосового фильтра.

Изобретение относится к технике виброгашения. Целью изобретения является повьшение эффективности гашения полигармонических вибраций. Блок формирования компенсирующего сигнала, подаваемого на вход вибровозбудителя, содержит п полосовых следящих фильтров и сумматоров по числу гармонических составляющих в спектре полигармонических вибраций. Соединение их в порядке убьюания амплитуд гармонических составлякнцих позволяет выi делять на выходе каждого фильтра из сигнала, поданного на его вход, сос(Л тавляющую с наибольшей амплитудой. . Тем самым обеспечивается вьщеление гармонических составляющих полигармонического компенсирующего сигнала без помех. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. ю о: со

физ.1