Система для автоматического управления широкополосной вибрацией

 

Изобретение относится к области вибрационных испытаний изделий на прочность. Система позволяет повысить эффективность вибрационных испытаний путем увеличения точности формирования спектра случайных вибраций в области низких частот. Для этого в систему вводится дополнитель ный контур управления по мгновенным перемещениям испытуемого изделия, три переключателя и блок памяти. Дополнительный контур зт равления включает в себя блок двойного интегрирования , виброизмеритель перемещения изделия, сумматор, соединяющий выходы блока двойного интегрирова ния и виброизмерителя перемещений, a также первый корректирующий блок, вход которого соединен с выходом сумматора. В прямой цепи система содержит генератор белого шума, формат рующий фильтр параллельного действия , в каждом канале которого установлен усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, сумматор выходных сигналов каналов формирующего фильтра, усилитель мощности и вибрационный стенд с установленным на нем изделием. В цепи обратной связи система содержит виброизмерительяый преобразователь и анализирующий фильтр, выходы которого соединены с управляющими входами усилителей с регулируемыми коэффициентами усиления. 1 ил. (/}

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК р4 G 05 В 13/ОО.й описдник изоБ ктЕния .

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ;сч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (2 l ) 3705634/24-24 (22) 20. 02.84 (46) 28.02.86. Бюль 8 (71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) А.А.Кощеев, В.А.Чернышев и А.И.Глушков (53) 62-50(088.8) (56) Гетманов А.Т. и др. Автоматическое управление вибрационными испытаниями. N. Энергия, 1978, с. 14-32.

Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара. Книга 2. М.:

Машиностроение, 1978, с.173. (54) СИСТЕМА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ШИРОКОПОЛОСНОЙ ВИБРАЦИЕЙ (57) Изобретение относится к области вибрационных испытаний изделий на прочность. Система позволяет повысить эффективность вибрационных испытаний путем увеличения точности формирования спектра случайных виб.раций в области низких частот. Для этого в систему вводится дополнитель ный контур управления по мгновенным перемещениям испытуемого изделия,. три переключателя и блок памяти.

Дополнительный контур управления включает в себя блок двойного интегрирования, виброизмеритель перемещения изделия, сумматор, соединяющий выходы блока двойного интегрирова» ния и виброизмерителя перемещений, а также первый корректирующий блок, вход которого соединен с выходом сумматора. В прямой цепи система со держит генератор белого шума, форми» рующий фильтр параллельного действия, в каждом: канале которого установлен усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, сумматор выходных сигналов каналов формирующего фильтра, усилитель мощности и вибрационный стенд с установленным на нем изделием. В цепи обратной связи система содержит виброизмерительный преобразователь и анализирующий фильтр, выходы которого соединены с управляющими входами усилителей с регулируемыми коэффициента- ми усиления. 1 ил.

12150о3

Изобретение относится к области вибрационных испытаний изделий на прочность и может найти применение в различных отраслях машиностроения.

Цель изобретения — повышение эффективности вибрационных испытаний путем увеличения точности формирования спектра случайных вибраций в области низких частот.

На чертеже изображена блок-схема системы автоматического управления.

Система содержит генератор 1 белого шума, формирующий фильтр 2 па. раллельного действия с усилителями

3 с регулируемым коэффициентом усиления в каждом канале, сумматор 4 выходных сигналов каналов формирующего фильтра, усилитель мощности 5 и вибростенд 6 с, установленными на нем испытуемым изделием и виброизмерительным преобразователем 7, анали- зирующий фильтр 8 параллельного действия с блоками сравнения 9 в каждом канале, блок 1О задания спектральной плотности, первый и второй блоки 11 и !2 коррекции, первый и второй сумматоры 13 и 14, блок 15 двойного интегрирования, блок 16 усиления, виброизмеритель

17 перемещения, установленный на вибростенде, блок 18 памяти и первый — третий переключатели.19-21.

Блоки 11 и 12 коррекции представляют собой активные RC-фильтры.

Система работает следующим образом.

Перед началом испытаний проводится настройка системы: переключатель

19 соединяет анализирующий фильтр 8 с блоком 16 усиления, переключатель

20 — блок памяти 18 с низкочастот. ными блоками сравнения 9, а переклю— чатель 21 — вторые входы низкочастотных усилителей 3 формирующего фильтра с низкочастотными блоками, сравнения 9.

В этом режиме проводится настройка системы на заданный спектр виброускорений, определяемый блоком задания 10, т.е. происходит выставка коэффициентов усилителей 3 формирующего фильтра для случая идеального объекта, не вносящего искажения в заданный спектр вибраций, а блоком памяти 18 запоминаются установочные сигналы низкочастотных блоков срав« нения .9 анализирующего фильтра.

16

ЗО

Для проведения испытаний вход анализирующего фильтра 8 соединяется переключателем 19 с виброизмерительным преобразователем 7, переключатель 21 соединяет вторые входы низкочастотных усилителей 3 формирующего фильтра с выходом блока памяти 18 вместо низкочастотных блоков сравнения 9 анализирующего фильтра, а переключатель 20 отключает входы блока памяти 18 от низкочастотных блоков сравнения 9 анализирующего фильтра. В этом режиме внушний контур управления, формирующий спектр случайного процесса, является разомкнутым в области низких частот. Управление в этом диапазоне частот осуществляется внутренним контуром управления по мгновенным значениям перемещения, которое вычисляется блоком двойного интегрирования 15. В области высоких частот внутренний контур управления можно считать разомкнутым, так как перемещения изделия сравнимы с помехами и зонами нечувствительности реальных элементов, что определяет раздельность управления спектром в области высоких и низких частот.

Размер области низких частот определяется размерностью блока 18 и назначается испытателем, исходя из амплитудно-частотной характеристики тракта: усилитель мощности 5 вибростенд — изделие 6.

Дополнительный контур управления работает по мгновенным значениям перемещения изделия, поэтому его реализация возможна средствами аналоговой техники, например на базе операционных усилителей К !40 УД8А.

Блок памяти в простейшем случае можно реализовать с помощью ряда делителей напряжения, установочные напряжения для которых определяются вольтметрами, подключенными к выходам соответствующей части блоков сравнения анализирующего фильтра.

Наличие внутреннего контура управления по мгновенным значениям номинального уровня перемещения изделия значительно повышает точность, а также уменьшает время формирования спектра случайного процесса в области низких частот, которые определяются точностью и быстродействием отработки входного сигнала трактом: усилитель мощности — вибростенд — изделие. Так,,для вибростендов различных марок эти величины составляют 0 5 — 27 и 0,2 — 0,57.

Структура объекта управления с дополнительным контуром управления по мгновенным значениям перемещения изделия представляет собой в общем случае структуру с комбинированным управлением, что, не влияя на устойчивость системы в целом, также повышает точность отработки мгновенного значения перемещения изделия.

Формула изобретения

Оистема для автоматического управления широкополосной вибрацией, содержащая последовательно соединенные, генератор белого шума и формирующий фильтр параллельного действия, на выходе каждого канала которого подключен усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, выходы усилителей подключены к соответствующим

1 входам сумматора выходных сигналов каналов формирующего фильтра, последовательно соединенные усилитель мощности и вибростенд, виброизмерительный преобразователь, установленный на вибростенде, анализирующий фильтр параллельного действия, на выходе каждого канала которого подключен блок сравнения, вторые входы блоков сравнения соединены с соответствующими выходами блока задания спектральной плотности, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности вибрационных испытаний путем увеличения точности формирования спектра случайных вибраций в области низких частот, введены два блока коррекции, два сумматора, блок двойного ин.".е>215083 4 грирования, блок усиления, виброиэ мерптель перемещения, установленный на вибростенде, блок памяти и три переключателя, причем выход сумматора выходных сигналов каналов формирующего фильтра соединен с входами первого блока коррекции, блока двойного интегрирования и блока усиления, выход которого подключен к первому .

10 входу первого переключателя, второй вход которого соединен с выходом виброизмерительного преобразователя а выход первого переключателя соединен с входом анализирующего филь

15 тра параллельного "действия, выход блока двойного интегрирования подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом виброизмерительного

2п преобразователя, а выход через второй блок коррекции — с первым входом второго сумматора, подключенного вторым входом к выходу первого блока коррекции, выход второго сумматора

25 соединен с входом усилителя мощности выходы блоков сравнения низкочастот= ных каналов анализирующего фильтра подключены к входам второго переклю чателя и первым входам третьего пеЗО реключателя, вторые входы которого соединены с соответствующими выходами блока памяти, соединенного входами с соответствующими выходами второго переключателя, вторые взводы

35 усилителей с регулируемым коэффициентом усиления низкочастотных каналов формирующего фильтра параллельного действия соединены с соответствующими выходами третьего переключателя, а выходы блоков сравнения высокочастотных каналов анализирующего фильтра соединены с вторыми входами усилителей с регулируемым коэффициентом усиления высокочастот45 ных каналов формирующего фильтра параллельного действия.

1215083

Заказ 905/55

Тираж 837 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 ю

СоставитеЛь П. Кудрявцев

Редактор О.Колесникова Техред А.Бабинец Корректор Е.Снрохман