Устройство для автоматического управления механическими колебаниями объекта Советский патент 1979 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к автомати ческому управлению и регулированию при испытаниях объектов на воздействие механических перегрузок, а именно к устройствам автоматического управления механическими колебаниями объекта при наличии паЕ аметри ческих резонансов. Известно устройство управления синусоидальной вибрацией,содержащее вибратор, связанный с объектом упра ления, соединенный через усилитель мощности с задающим генератором, причем на объекте управления или на столе вибратора закреплен преобразо ватель, соединенный через согласующ элемент с усилителем, на выходе которого включен и,дмеритель 1. В этом устройстве предусмотрена обратная связь с выхода усилителя н задающий генератор для cтaбилизiaции заданного уровня амплитуды или других парг1метров механических колебаний объекта. Недостатки этого устройства состоят в том, что во-первых,оно не позволяет выделять параметрические резонансы, имеющие широкий спектр, во-вторых, не позволяет управлять колебаниями объекта при параметрических резонансах и, в-третьих, такое устройство работает только при синусоидальных колебаниях объекта, и оно неработоспособно при наличии нескольких частот в спектре колебаний. Наиболее близким по своей сущности и достигаемому результату к данному изобретению является устройство для автоматического управления механическими колебаниями объекта, содержащее задающий генератор, основной и дополнительный вибраторы с регулируемыми усилителями мощности, последовательно соединенные преобразователь, согласующий каскад, усилитель и регистратор 2. Недостатком устройства является низкая надежность работы. Цель изобретения состоит в повышении надежности работы устройства при параметрических резонансах объекта. Поставленная цель достигается за счет того, что устройство снабжено фильтрами суммарной и разностной частот, входы .которых подключены к выходу усилителя, блоком сравнения, входы которого соединены с выходом каждого фильтра, а выход с первым входом усилителя основного вибратора, второй вход которого через фазовращатель подключен к выходу задающего генератора, соединенно му также через делитель частоты с выходом усилителя дополнительного в ратора, второй вход которого связан с выходом фильтра суммарной частоты . ..На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит эадгиощий гене ратор 1, делитель 2 частоты, вход которого подключен к выходу генератора, последовательно соединенные ф зовращатель 3, вход его подключен к выходу генератора, рех лируемый уси литель 4 мощности и основной вибрат 5, регулируемый усилитель б мсвдност первый вход которого подсоединен к выходу делителя 2 частоты, дополнительный вибратор 7, вход которого подключен к выходу усилителя б, Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные преобра зователь 8, согласукнций каскс1д 9, усилитель 10 и регистратор 11. К выходу усилителя 10 подключены филь тры 12 и 13 суммарной и разностной частот соответственно. С выходом каждого фильтра связан входы блока 14 сравнения, выход которого подключен к второму входу ре гулируемого усилителя 4. Второй вход регулируемого усилителя б мощности подсоединен к выходу фильтра 12 суммарной частоты. Устройство для автоматического уп равления механическими колебаниями объекта работает следующим образом. При воздействии на объект управл ния механических колебаний, возбужд еилх основным вибратором 5, в объек содержащем большое количество механических элементов, связанных между собой линейными и нелинейными связям возникают колебания этих элементов на частоте возбуждения fj основного вибратора 5. Эта частота задаетс задающим генератором 1, напряжение которого через регулируемый усилител 4 мощности воздействует на основной вибратор 5. При этом объект испытывает линейные перегрузки, определяемые режимом испытания или управления. Для возбуждения параметрических колебаний в объекте используют дополнительный вибратор 7, который воз буждается напряжением сигнала от тог же задающего генератора 1, частота которого делится в известном отношении делителем 2 частоты и усиливается регулируекым усилителем 6. Мощность колебаний Рдоп. возбуждаемых дополнительным вибратором 7, может быть значительно меньше мощвозбуждаемыхности колебаний Р. основным вибратором 5, а частота колебаний доп. возбуждаемых дополнительным вибратором 7, выбирается меньшей частоты колебаний ., возбуждаемых основным вибратором 5, Таким образом, при параметрическом возбуждении колебаний в объекте, имеющем нелинейные механические связи между элементами, выполняются словия: р р Чзсн. доп. При одновременном воздействии колебаний вибраторов 5 и 7 на объект в отдельных его элементах возникают параметрические колебания на частотах f4.foch.+ focH.fAoanPH согласовании фаз возбуждаемых колебаний основным вибратором 5 и дополнительньот вибратором 7, что осущес вляется с помощью фазовращателя 3, в системе возбуждаются параметрические резонансы, причем при параметрическом резонансе на суммарной частоте f focц- f доп. мощность, выделяемая на этой частоте, пропорциональна отношению частот fц./fдQf|,и система при этом не склонна к самовозбуждению, т.е. устойчива при автоматическом управлении. При возникновении параметрического резонанса на разностной частоте .ДСП- мощность, выделяемая на этой частоте и на частоте f доп может быть очень велика, система становится регенеративной, неустойчивой и склонной к самовозбуждению. При параМетрических резонансах мощность, выделяемая на суммарной и разностной частотах, отбирается от достаточно мощного основного вибратора. Параметрические резонансы могут вызвать специфические разр %:ения в объекте, поэтому они исследуются более детально для определения результата воздействия этих резонансов на объект. Для того чтобы эти резонансы не разрушили объект, в устройство введены две обратные связи по генерируемым составляющим параметрических колебаний. Сигнал с преобразователя 8, закрепленного на каком-либо элементе объекта, имеющего нелинейные механические связи с другими элементами и объектом в целом, через согласующий каскад 9, служащий для согласования выходного импеданса преобразователя с входным импедансом последующего усилителя, поступает на усилитель 10, усиливается до величины, необходимой для его регистрации регистратором 11 и обеспечивающей нормальную работу блоков,включенных в обратные .связи для управления колебаниями объекта. При совпадении фаз возбуждающих колебаний основного 5 и дополнительного 7 вибраторов в объекте возникают параметрические резонансы. В этом случае на выходах перестраиваег йзос