Устройство для гашения колебаний упругой конструкции Советский патент 1990 года по МПК G05B11/01 

1

(21)4429839/24-24 (22) 23.05.88 (46) 23.07.90. Бюл. № 27 (72) В.В. Карагодин, А.Н. Герасимов, Ю.Н. Горелов, В.В. Дмитриев и Ю.С. Мануйлов

(53)62-50(088.8)

(56) Шефер Б.Е., Хользак X. Экспериментальное исследование модального управления упругой балкой. - Аэрокосмическая техника, 1986, №8.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ УПРУГОЙ КОНСТРУКЦИИ

(57) Изобретение относится к управлению динамическими объектами, а именно к управлению объектами с присоединенными упругими элементами конструкции. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства. Устройство содержит объект 1 управления с присоединенной упругой конструкцией 2, корпус 3 с электромагнитной катушкой, сердечник 5, прикрепленный пружинами 6 внутри катушки к противоположным стенкам корпуса, первый 7 и второй 8 акселерометры, вычи- татель 9, интегратор 10, демпфер 11. 1 ил.

Изобретение относится к упралению динамическими объектами, а именно к управлению объектами с присоединенными упругими элементами конструкции. Цель изобретения является повышение быстродействия устройства. Устройство содержит объект 1 управления с присоединенной упругой конструкцией 2, корпус 3 с электромагнитной катушкой, сердечник 5, прикрепленный пружинами 6 внутри катушки к противоположным стенкам корпуса, первый 7 и второй 8 акселерометры, вычислитель 9, интегратор 10, демпфер 11. 1 ил.

Ё

ся

со

о

со

д

00

Изобретение относится к управлению дин амическими объектами, а именно к управлению объектами с присоединенными упругими элементами конструкции.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для гашения колебаний упругой конструкции.

Устройство содержит обьект 1 управления с присоединенной упругой конструкцией 2 (например, стержнем), корпус 3 с электромагнитной катушкой 4, закрепленный на свободном конце упругого элемента, сердечник 5, прикрепленный пружинами 6 внутри катушки 4 к противоположным стенкам корпуса 3, первый 7 и второй 8 акселерометры, вычитатель 9, интегратор 10 и демпфер 11.

Уравнения движения объекта с присоединенным упругим элементом и с предлагаемым устройством могут быть записаны в виде

1с У Ј bi Si + Ј (mg + rno) IS i +

-f-moly -u,if (1)

(mi 4тп)§| -f(mi 4-m )VQJI S /n +

+ (mi + rr)wi2Si -(bi +ml)j -moy; (2) moy-f kgy 4-2cy F-molj -moS S i .(3)

1

где1с 1 + ml2;

g + mo ;

у координата динамического объекта;

I - массово-инерционный параметр динамического объекта;

bi - коэффициент взаимовлияния объекта и упругого элемента;

S - обобщенная координата колебаний упругого элемента;

со - частота 1-го тона собственных колебаний упругого элемента;

mi - приведенная масса 1-го тона;

mg - масса корпуса с электромагнитной катушкой;

то - масса сердечника;

П - логарифмический декремент затухания 1-го тона;

I - расстояние от места установки гасителя до оси вращения объекта;

у - коо рди н ата се рдеч н и ка; ,

с - жесткость пружин;

F - сила, создаваемая электромагнитом;

п - число учитываемых тонов;

u управляющее воздействие.

Из уравнения (2), описывающего движение упругого элемента, видно, что если создавать электромагнитом силу, пропорциональную скорости колебаний уп ругого элемента, т.е.

F KgJ S,

I - 1

то коэффициент затухания соответствующе- го тона увеличится и станет равным

+ Гйтйп) 4)

Выбирая соответствующим образом коэффициент Kg, удается обеспечить необходимое качество гашения колебаний упругого элемента. Причем коэффициент Kg следует выбирать из расчета эффективного гашения наиболее сильно влияющего на объект тона колебаний, что позволит создать благоприятные условия для управления самим объектом. Известное устройство не позволяет достичь указанного эффекта для динамического объекта, поскольку требует установки электромагнитной катушки

на неподвижном основании. От этого избавлено предлагаемое устройство активного гасителя.

Устройство работает следующим образом.

При приложении к объекту 1 управляющего момента упругий элемент 2 отклоняется от положения равновесия. С акселерометра 7 снимается сигнал, пропорциональный ускорению объекта, а с акселерометра 8 - сигнал, пропорциональный суммарному ускорению, вызванному управляющим моментом и упругостью присоединенного элемента 2. С выхода вычитателя 9 снимается сигнал, пропорциональный ускорению колебаний упругого элемента. Этот сигнал поступает на вход интегратора 10, который преобразует входной сигнал в усиленный токовый сигнал, пропорциональный скорости колебаний присоединенного упрутого элемента. Сигнал с интегратора 10 вызывает создание электромагнитом силы, пропорциональной скорости, приложенной к сердечнику 5. По третьему закону Ньютона такая же сила, но противоположно направленная, приложена к кораусу 3, т.е. к концу упругого элемента 2. Эта сила и способствует гашению колебаний присоединенного упругого элемента. Использование пружины 6 позволяет повысить жесткость динамического гасителя.

Формула изобретения Устройство для гашения колебаний упругой конструкции, содержащее объект управления с присоединенной упругой конструкцией, например стержнем, на сво

бодном конце которой установлена элект-акселерометр установлен на объекте управромагнитная катушка с сердечником, за-ления, а второй акселерометр установлен на

крепленным в корпусе с помощью двухсвободном конце присоединенной упругой

пружин и демпфера, отличающеесяконструкции, выходы первого и второго актем, что, с целью повышения быстродейст-5 селерометров подключены к первому и втовия устройства, в него дополнительно вве-рому входам вычитателя, выход которого

дены первый и второй акселерометры,через интегратор подключен к электромагвычитатель и интегратор, причем первыйнитной катушке.