Электродинамический вибратор Советский патент 1981 года по МПК B06B1/04 

(54) ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР

1.. .

Изобретение относится к.вибрационной технике, а именно к электродинамическим возбудителям колебаний, и может найти применение в качестве источника механических колебаний в стендах для виброиспытаний и моделирЬвания.. . .

Известны электродинамические вибраторы cJ обмотками подмагничивания и подвижной цилиндрической, катушкой ClI. Однако они имеют собственные резонансы в рабочем диапазоне частот что ограничивает их возможности.

Известно устройство, содержащее дополнительно введенные корректирующие цепи в обратной связи, что позволяет получить приближенно посзтоянг ную частотную Характеристику в некотором частотном диапазоне и лишь. для гармонических колебаний .

Наиболее близким по своей технической сущности является электродинамический вибратор/ содержащий магнитопровод с обмоткой подмагничиваняя, подвижную катушку с обмоткой возбуждения, задающий генератор, дра блока дифференцирования, содержёвдие последовательно соединенные сумматор, усилитель мощности, виброизмери-тельный прбюбразователь перемещения катувжи

и блок обратной связи, вход которого подключен к выходу виброизмерительHqro преобразователя перемещения подвижной катушки, а выход - к сумматоРУ ГЗ.

Недостатком этого устройства является недостаточная точность отработки вибратором задающего воздействия, обусловленная непостоянством его ди0намических характеристик. .

Целью изобретения является повышение точности отработки задающего воздействия.

.Поставленная цель достигается тем,

5 что электродинамический вибратор снабжен, тремя блоками сравнения, тремя функциональными преобразователями, тремя блоками формирования коэффициентов суммирования с регулируекшвли

0 коэффициентами передачи, тремя выпрямителями, тремя сглаживающими фильтрами, тремя усилителями с регулируемым коэффициентом передачи, двумя дополнительными блоками дифференциро5вания, а также тремя каналами обратной связи по перемещению, скорости и ускорению соответственно, выходы каждого из которых подключены к одному входу соответствующих блоков срав0нения, к другим входам которых подключены через последовательно соединенные усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, выпрямитель и сглаживающий фильтр соответственно выходы задающего генератора, первого и второго блоков дифференцирования, при этом выход каждого из блоков сравнения подключен через соответствующие функциональные преобразовател к первым входам блоков формирования коэффициента суммирования, вторые входы которых соединены соответственно с выходом задающего генератора, первого и второго блоков дифференцирования, а .выходы блоков формирования коэффициента суммиройания - с первым, вторым и третьим входами сумматора, причем вход канала обратной связи по ускорению подключен к выходу -виброизмерительного преобразователя перемещения через два дополнительных последовательно соединенных блока дифференцирования, выход первого из которых подключен ко входу канала обратной связи по скорости, а его вход - ко входу канала обратной связи по перемещению.

Кроме того, каждый из каналов обратной связи состоит из последовательно соединенных согласующего.усилителя, выпрямителя, сглаживающегофильтра.

На чертеже представлена структурная схема вибратора.

Электродинамический вибратор состоит из подвижной катушки и обмотки

Iвозбуждения, виброизмерительного преобразователя 2 перемещения подвижной катушки, усилителя 3 мощности задающего генератора 4, блоков дифференцирования 5 - 8, блока обратной связи 9 для коррекции нулевого положения подвижной системы вибратора, сумматора 10, согласукицих усилителей

II- 13, выпрямителей 14 - 19, сглаживающих фильтров 20 - 25, усилителей 26 - 28 со стабильными и регулируемыми коэффициентами передачи, блоков 29 - 31 сравнения, функциональных преобразователей 32 - 34, блоков 35 - 37 формирования коэффициентов суммирования.

Выход задающего генератора 4 подключен к третьему входу сумматора 10 через блок 35 формирования коэффициента суммирования, ко второму входучерез последовательно соединенные блок дифференцирования 5 и блок 36 формирования коэффициента суммирования, а к первому входу - через последовательно соединенные блоки дифференцирования 5, 6 и блок 37 формирования коэффициента су1 4мирования.

Выход сумматора 10 подключен через усилитель 3 мощности к обмот.ке подвижной катушки возбуждения вибратора 1.

Выход виброиэмерительного преобразователя перемещения 2 подключён

через блок обратной связи 9 к четвертому входу сумматора 10, а к первому входу блока сравнения 29 - через последовательно соединенные согласующие усилитель 11, выпрямитель 14, сглаживающий фильтр 20, образующим канал обратной связи по перемещению к первому входу блока сравнения 30 через последовательно соединенные блок дифференцирования 7, согласующий усилитель 12, выпрямитель 15, сглаживающий фильтр 21, последние три блока образуют канал обратной связи по скорости; к первому входу блока сравнения 31 - через последовательно соединенные блоки дифференцирования 7,6,8, согласующий усилитель 13, выпрямитель 16, сглаживающий фильтр 22, последние три блока также образуют канал обратной связи по ускорению.

Выход задающего Генератора 4 подключен ко второму входу блока сравнения 29 через последовательно соединенные усилитель 26 со стабильным и регулируемым коэффициентом передачи, выпрямитель 17, сглаживающий фильтр 23, ко второму входу блока сравнения 30 - через последовательно соединенные блок дифференцирования 5, усилитель 27 со стабильным и регулируемым коэффициентом передачи, выпрямитель 18, сглаживающий фильтр 24; ко второму входу блока сравнения 31 - через последовательно соединенные два блока дифференцирования 5 и 6, усилитель 28 со стабильными регулируемыми коэффициентом передачи, выпрямитель 19, сглаживающий фильтр 25.

Выходы блоков 29, 30 и 31 сравнения подключены соответственно через функциональные преобразователи 32, 33 и 34 к управляющим входам блоков 35, 36 и 37 форм15рования коэффициентов суммирования.

У

у

Питание подвижной катушки 1 вибратора осуществляется от усилителя 3 мощности. Перемещение подвижной катушки определяется взаимодействием магнитного поля тока, протекающего через ее обмотку, и магнитного катушки подмагничивания и описывается уравнением

mp-x+hpx+cx F,(1)

° дифференцирования т - масса подвижной системы; X - положение подвижной системы; с - жесткость подвески подвижной системы;

h - коэффициент демпфирования; F - электромагнитная сила, действующая на подвижную систему вибратора.

Сигнал с выхода задающего генератора 4 пос,ле формирования с помощью блоков 5, 6, 35, 36, 37 и 10 равен ий( p+Kor)Ur . (2) где К or/ , У-хг коэффициенты суммирования, формируемые соответст венно блоками 35, 36 и 37. (if. - сигнал управления. При условии равенства коэффициен тов при одинаковых степенях Р в выр жениях (1) и (2) должно быть обеспе чено соответствие моментного положе ния подвижной системы вибратора 1 мо ментному значению сигнала управлени X Ur(3 Электродинамический вибратор работает следующим образом. Сигнал управления поступает с вы хода сумматора 10 через усилитель мощности на вибратор. Сигнал с выхода задаю|дего генера тора 4 после прохождения через усилитель 26 со стабильным и регулируемым коэффициентом передачи, выпрямления и фильтрации блоками 17 и 23 сравнивается в блоке 29 с сигналом, поступающим с выхода вибрризмеритель ного преобразователя 2 через согласующий усилитель 11, выпрямитель 14 и сглаживающий фильтр 20. При наличии сигнала на выходе блока 29 сравнения (при неравенстве сигналов, поступающих на его входы) блок 32 изменяет коэффициент передачи блока 35 в направлении уменьшения сигнала рас согласования на выходе блока 29. Таким же образом функционируют блоки 33 и 34 при наличии сигналов рассогласования на выходах блоков сравнения 30 и 31. Установка начальных значений коэф фициентов суммирования, задаваемых блоками 35, 36 и 37, производится изменением коэффициентов передачи усилителей 26, 27 и 28 со стабильными регулируемыми коэффициентами усиления. Подстройка коэффициентов передачи блоков 35, 36 и37 производится при изменении параметров т, h, с объекта управления (вибратора), входящих в уравнение (1) . Устройство повышает точность отра ботки задающего воздействия путем коррекции коэффициентов передачи бло ков формирования коэффициентов сумми рования. Формула изобретения 1. Электродинамический вибратор, содержащий магнитопровод с. обмоткой подмагничивания, подвижную катушку с обмоткой возбуждения, згщающий генератор, два блока дифференцирования, соединенные последовательно, сумматор, усилитель мощности, виброиэмерительный преобразователь перемещения подвижной катушки и блок обратной связи, вход которого подключен к выходу виброизмерительного преобразователя перемещения подвижной катушки, а выход - к сумматору, отличающийся тем, что, с целью повышения точности отработки задающего воздействия , он снабжен тремя блоками сравнения, тремя функциональными преобразователями, тремя блоками формирования коэффициентов суммирования с регулируемыми коэффициентами передачи, тремя выпрямителями, тремя сглаживающими фильтрами, тремя усилителями с регулируемым коэффициентом передачи, двумя дополнительными блоками дифференцирования, а также тремя каналами обратной связи по перемещению скорости и ускорению соответственно, выходы каждого из которых подключены к первому входу соответствующих блоков сравнения, ко вторым входам которых подключены через последовательно соединенные усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, выпрямитель и сглаживающий фильтр соответственно выходы задающего генератора, первого и второго блоков дифференцирования, при этом ьыход . каждого из блоков сравнения подключен через соответствующие функциональные преобразователи к первым входам блоков формирования коэффициента суммирования, вторые входы которых, соединены соответственно с выходами задающего генератора, первого и второго блоков дифференцирования, а выходы .блоков формирования коэффициентов суммирования - с первым, вторым и третьим входами сумматора, причем вход канала обратной связи по ускорению подключен к выходу виброизмерительн.ого преобразователя перемещения через два дополнительных последовательно соединенных блока дифференцирования, выход первого из которых подключен ко входу канала обратной связи по скорости, а его выход - ко входу канала обратной связи по перемещению. 2. Электродинамический вибратор по п. 1, отличающийся тем, что каждый из каналов обратной связи состоит из последовательно соединенных согласующего усилителя, выпрямителя и сглаживающего фильтра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 403449, кл. В 06 В 1/04, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР 380365, кл. В 06 В 1/04, 1971. 3.Авторское свидетельство СССР № 546386, кл. В 06 В 1/04, 1975.