Устройство для формирования спектра широкополосных случайных вибраций Советский патент 1977 года по МПК G05D19/02 G01M7/00 

1

Изобретение касается управления вибрационными испытаниями изделий, а именно устройств для формирования спектра широкополосных случайных вибраций на вибростендах.

Известно устройство для формирования спектра широкополосных случайных вибраций, содержащее генератор белого шума, соединенный с сумматором, который соединен с вибростендом. На вибростенде закреплен виброизмерительный преобразователь, соединенный с набором полосовых фильтров. Выходы полосовых фильтров через измерительные устройства связаны с перестраиваемыми аттенюаторами. Сигналы со схем сравнения управляют коэффициентами передачи аттенюаторов, на входы которых поступают сигналы с иолосовых фильтров, а их выходы соединены с обшим сумматором 1.

Однако значительная глубина обратной связи, необходимая для обеспечения большого динамического диапазона и порождающая жесткие требования к стабильности элементов цепи обратной связи для исключения возможности самовозбуждеиия устройства, а также взаимная корреляция соседних каналов, обусловленная использованием общего генератора белого шума и приводящая к появлению паразитной обратной связи в каждом канале через соседние за счет отличия

амплитудно-частотных характеристик полосовых фильтров от прямоугольных являются недостатками известного устройства, обуславливающими его недостаточную точность. Известно также устройство для формирования спектра широкополосных случайных вибраций, содержащее параллельные каналы формнровапия, из которых подключен к генератору белого шума и имеет

последовательно включенные иолосовой фильтр, рег}лируемый зсилитель, измеритель дисперсии, блок сравнения, выход которого подключен к регулируюи ему входу усилителя, и задатчик программы, общий сумматор,

к которому подключены выходы усилителей, вибратор и виброизмерительный преобразователь 2.

Это устройство является наиболее близким по техническому существу к изобретению.

Однако наличие в системе общего генератора щума приводит к взаимному влиянию соседних каналов формирования и как следствие- к ионижению точности формирования требуемого спектра широкополосных случайных вибраций.

Целью изобретения является повышение точностн путем устранення взаимной корреляции канальных сигналов и увеличошя запаса устойчивости систем в целом.

Для этого в предлагаемое устройство в каждый канал формирования введены регулируемый аттенюатор с передаточной характеристикой, обратной передаточной характеристике регулируемого усилители, оДин вход регулируемого аттенюатора подключен к выходу блока сравнения, а другой - к виброизмерительному преобразо вателю, и канальный сумматор, входы которого подключены к генератору белого шума и выходу аттенюатора, а выход - к входу нолосового фильтра, при этом каждый канал формирования имеет отдельный генератор белого шума.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Генераторы белого шума I, служащие источниками широкополосных случайных сигналов, соединены через канальные сумматоры 2 с полосовыми фильтрами 3, выходы которых связаны с соответствующими регулируемыми усилителями 4. Обший сумматор 5 служит для суммирования сигналов регулируемых усилителей 4, а выход его связан с входом вибратора 6. Виброизмерительный преобразователь 7, установленный на столе вибратора 6, через регулируемые аттенюаторы 8 соединен с входами канальных сумматоров 2. Выходы регулируемых усилителей 4 через измерители дисиерсии 9 соединены с блоками сравнения 10, на которые от задатчиков программы (не показаны) подаются напряжения nporpaiMMbi f/np. Блоки сравнения 10 управляют коэффициентами передачи регулируемых усилителей 4 и регулируемых аттенюаторов 8, включенных в прямую и обратную цепи з-стройства.

Работает устройство следуюп:1им образом.

Сигналы с выходов генераторов белого шума 1 через канальные сумматоры 2 и полосовые фильтры 3 поступают на вход регулируемых усилителей 4, где масштабируются, а затем суммируются на обшем сумматоре 5. Сигналы с выхода этого сумматора поступают на вход вибратора б, механические колебания которого преобразуются в виброизмерителыюм преобразователе 7 в электрические сигналы, которые поступают через регулируемые аттепюаторы 8, па входы капальных сумматоров 2, тем самым замыкая цепь положительной обратной связи. Таким образом, в прямую цель замкнутой канальной системы входят канальный сумматор 2, полосовой фильтр 3 и регзлируемый усилитель 4. Все остальные элементы образуют цепь обратной связи. Для обеспечения необходимого запаса устойчивости замкнутой системы коэффициент иередачи цепи обратной связи выбирается намного меньше единицы. Для этого коэффициент передачи /Cs регулируемого аттенюатора 8 должен быть равен

/Г - 1

где /(4 - коэффициент передачи регулируемого усилителя 4;

С - к:оэффициент неравномерности спеК тра формируемого сигнала, причем С всегда 1. При этом коэффициент передачи каждого

полосового фильтра 3 с замкн той обратной связью при коэффициенте передачи полосового фильтра 3, равным единице, определяется коэффициентом передачи К:. За счет этого измерители дисперсии 9 измеряют величину мощности сигнала в полосе фильтров 3. Далее этот сигнал сравнивается с напряжениями программы в блоках сравнения 10. Сигналами, напряжения которых пропорциональны величине рассогласования между

сигналом измеренным и заданным, осуществляется необходимое управление коэффициентами передач регулируемых усилителей 4 и регулируемых аттепюаторов 8. Введение в устройство отдельиых генераторов шума 1 позволяет зстранить корреляцию соседних каналов и тем самым наличие паразитных обратных связей, которые возникали бы в каждом канале полосового фильтра 3 через соседние N-1 каналы в устройстве с общим

генератором шума за счет неидеальности амплитудно-частотных характеристик полосовых фильтров 3, что особенно суш:ественно влияет на устойчивость работы устройства при значительной неравномерности формируемого энергетического спектра.

Введение новых элементов - регулируемых аттенюаторов, управляемых синхронно с регулируемыми усилителял и, а также отдельных генераторов шума, сигналы которых

суммируются в канальных сумматорах с сигналами обратной связи, позволяет увеличить точность формирования и обеснечить значительный запас устойчивости устройства при повышении его разрешающей способности

по неравномерности спектральной плотности формируемого широкополосного случайного вибропроцесса. Это расширяет класс испытуемых изделий и позволяет проводить испытание изделий с большим количеством высокодобротных резонансов, и антирезонансов, а также устраняет опасность возможной поломки испытземых изделий при самовозбуждении устройства управления при потере запаса устойчивости.

Формула изобретения

Устройство для формирования спектра широкополосных случайных вибраций, содержащее параллельные каналы формирования, каждый из которых подключен к генератору белого щума и имеет последовательно включенные полосовой фильтр, регулируемый усилитель, измеритель дисперсии, блок сравнения, выход которого подключен к регулирующему входу усилителя, и задатчик программы, общий сумматор, к которому подключены выходы усилителей, вибратор и виброизмерительный преобразователь, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности, в каждый канал формирования введены регулируемый аттенюатор с передаточной характеристикой, обратной передаточной характеристике регулируемого усилителя, один вход регулируемого аттенюатора подключен к выходу блока сра:внения, а другой - к виброизмерительному преобразователю, и канальный сумматор, входы которого подключены к генератору белого шума и выходу регулируемого аттенюатора, а выход - к входу полосового фильтра, при этом каждый канал формирования имеет отдельный генератор белого шума.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство № 410328, кл. G 01М 7/00, 1971.

2.Авторское свндетельство N° 433427, кл. G 01М 7/00, 1972.