Устройство для управления электрогидравлическим вибратором

 

Изобретение относится к испытанию конструкций или сооружений на вибрацию, а именно к электрогидравлическим испытательным стендам. Цель изобретения - повышение точности управления электрогидравлическим вибратором путем улучшения динамических характеристик вибратора и повышения точности отработки сигнала задания за счет устранения демпфирования. Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 задания режима испытания и элемент 2 сравнения, усилитель 3, предназначенный для подключения ко входу электрогидравлического вибратора, датчик 4 обратной связи, предназначенный для подключения к выходу вибратора, усилитель 5 и элемент 6 сравнения. В устройство введены фазовращатель 7, выпрямитель 9, элемент 8 сравнения, регулятор 10 амплитуды сигнала задания, ограниченной техническими характеристиками используемого электрогидравлического вибратора, и система 11 динамической корректировки, устраняющая демпфирование при управлении электрогидравлическим вибратором. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) G 01 И 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. t

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM

ПРИ ГННТ СССР

И А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4495271 /25-28

1 (22) 05. 07. 88 (46) 23.05 90, Бюл. 9 19 (71) Специализированный проектный: > конструкторско-технологический инсти тут по разработке и внедрению автоматизированных систем для оборудования с программным управлением (72) Н.Г.Соломашенко (53) 620.1 78 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 11 08343, кл. С 01 М 7/00, 1 984. (54) УС РОЙСРВО f318 YHPABJIEHHH

РОГИДРАВЛИЧЕСКИМ ВИБРАТОРОИ (57) Изобретение относится к испытанию конструкций или сооружений на вибрацию, а именно к электрогидравлическим испытательным стендам. Цель изобретения — повышение точности управления электрогидравлическим вибратором з0 «, 1МВЯЯ,А 1

2 путем улучшения динамических характеристик вибратора и повышения точности отработки сигнала задания за счет устранения демпфирования. Устройство содержит последовательчо соединенные блок 1 задания режима испытания и элемент 2 сравнения, усилитель 3, предназначенный для подключения ко входу. электрогидравлического вибратора, датчик 4 обратной связи, предназначенный для подключения к выходу вибратора, усилитель 5 и элемент 6 сравнения. В устройство введены фазовращатель 7, выпрямитель 9, элемент 8 сравнения, регулятор 1 0 амплитуды си — нала задания, ограниченной техническими характеристиками используемого электрогидравлического вибратора, и система 11 динамической корректировки, устраняющая демпфирование при управлении электрогидравлическим вибратором. 2 ил, 1566252

Изобретение относится к испытанию конструкций или сооружений на вибрацию, а именно к электрогидравличес. ким испытательным стендам, Цель изобретения — повь шение точности управления.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено фазовращате- 10 лем, вход которого соединен с выходом датчика обратной связи, а выход — с входом второго усилителя, третьим е элементом сравнения, первый вход которого соединен с выходом вто рого усилителя, а выход — с первым входом первого усилителя, регулятором амплитуды, первый вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, а выход — с вторым входом первого усилителя и с вторым входом третьего элемента сравнения, выпрямителем, вход которого соединен с выходом вто- рого усилителя, а выход — с вторым входом второго элемента сравнения, системой динамической корректировки, выполненной в виде последовательно соединенных дифференциатора, первого компаратора, первого триггера и ключа, выключенных между выходом блока задания режима испытаний и вторым входом. первого элемента сравнения, второго источника опорного напряжения, вьгход которого соединен с вторым входом первого компаратора, последовательно соединенных интегратора и второго компаратора, выход которого соединен с вторым входом первого триггера, а вход интегратора соединен с выходом третьего элемента срав нения, третьего источника опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом второго компаратора, параллельно соединенных третьего ком, паратора и первого и второго регулируемого усилителей, первые входы которых соединены с выходом второго усилителя, а второй вход третьего компаратора соединен с выходом блока задания режж а испытаний, второго

50 триггера, первый вж>д которого соединен с выходом первого компаратора, а второй вход — с вьглодом третьего компаратора, селектора каналов, первый и втордй входы которого соответственно соединены с выходами первого и второго регулируемых усилителей, третий вход — с выходом второго триггера, а выход — с вторым входом ключа.

На фиг. 1 представлено устройство для управления электрогидравлическим вибратором; на фиг, 2 — кривые изменения сигнала задания (кривая I), обратной cHязи при включенной системе динамической корректировки (кривая

II) и обратной связи при отсутствии динамической корректировки (кривая

III) .

Устройство содержит блок 1 задания режима испытаний, первый элемент 2 сравнения, первый усилитель 3, датчик

4 обратной связи, второй усилитель 5, второй элемент 6 сравнения, фазовращатель 7, третий элемент 8 сравнения, выпрямитель 9, регулятор 10 амплитуды и систему 11 динамической корректировки, содержащую дифференциатор 12, первый компаратор 13, первый триггер

14, ключ 15, второй триггер 16, селектор 17 каналов, интегратор 18, второй и третий компараторы ) 9 и 20, первый и второй регулируемые усилители 21 и 22, Электрогидравлический вибратор показан в виде соединенных.последовательйо электрогидравлического преобразователя 23 и гидравлического исполнительного механизма 24.

Первый, второй и третий источники опорного напряжения на чертеже не показаны.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал задания, имитирующий реальные режимы работы объекта, с выхода блока 1 задания режима испытаний поступает на первый вход первого элемента 2 сравнения, где сравнивается с сигналом, поступающим из системы 11 динамической корректировки. С выхода первого элемента 2 сравнения сигнал поступает на первый вход регулятора

10 амплитуды, поддерживающего амплитуду сигнала задания на заданном уровне в соответствии. с уровнем поступающего на его второй вход сигнала с выхода второго элемента 6 сравнения.

Откалиброванный по амплитуде сигнал поступает на второй вход третьего элемента 8 сравнения н на второй вход первого усилителя 3, который управляется поступающим с выхода третьего элемента 8 сравнения сигналом, полученным в результате сравнения сигнала задания и сигнала обратной связи.

С выхода первого усилителя 3 сигнал поступает на вход электрогидрав5 56б2 лического преобразователя 23, который управляется гидравлическим исполнительным механизмом 24, на подвижной части которого установлен датчик 4

5 обратной связи. За счет реакции испытуемого объекта (не показан) сигнал„ снимаемый с датчика 4 обрагной свя.и, сдвинут по фазе относительна задающего. сигнала. Сдвиг фаз определяется с помощью фазоанализатора {не показан) перед проведением испытаний и устанавливается на фазовращателе 7, Таким образом, сигнал с выхода фазовращателя 7, поступающий на вход второго !

5 усилителя 5, имеет фазу, одинаковую с фазой сигнала задания, паступающего с блока 1 задания режима испытаний.

Сигнал с выхода второго усилителя 5, отфильтрованный по часготе и усилен- 20 ный по амплитуде, поступает на первый вход третьего элемента 8 сравнения, где сравнивается с сигналом задания с выхода регулятора !О амплитуды, В результате сравнения поступающих 25 на первый и второй входы третьего элемента 8 сравнения сигналов íà его выходе формируется сигнал, совпадающий по фазе с сигналом задания.

С выхода третьего блока 8 сравне —,30 ния сигнал поступает на первый (управляющий) вход первого усилителя 3 и на вход интегратора 18, Сигнал рассогласования. выхода второго усилителя 5 после его выпрямления в выпрямителе 9 1 оступает на второй вход вто35 рого элемента б сравнения, .где сравнивается с сигналом опорного напряжения, задающим амплитуду сигнала задания, Амплитуда сигнала задания ограничена техническими характеристиками используемого гидравлического исполнительнога механизма 24, имеющего ко-. нечную величину перемещения подвижной части, 45

Это ограничение устанавливается ,величиной опорного напряжения на первом входе второго элемента б сравнения, Устройство позволяет устранить вызванное ж1ерциокнастью гидравлического исполнительного механизма 24 демпфирование за счет увеличения быстродействия при помощи системы 11 динамической корректировки.

В установившемся режиме сигнал на выходе дифферекциатара 12 равен нулю, кгпоч 15 разомкну-т и сигнал на втором пеавага элемента 2 Гp".BHeHHs входе отсутствует, Система 11 динамической карре.:тиравки вкл10 12 ется тoJII ка при вазннкка— вении определенной скораст;; измен . IH сигкала зацакия. Для определения з»а— чения скорости испольeyeI esr дифференциатор 12, н.= вход которо: а ласт.-пrreт сигнал с бла..".а 1 задания режима Hc"г -: таний. Пр»; апределекнсй скор..сти изменения сигнала задания (тачка на фиг,2) на выходе дифференциатара 2 возникает сигнал поступающий на первый вход первого компаратара l3, на второй вход которого поступает опорнОе напряжение. Величина ОНОрнОгО 11Я пряжения соответствует мини:1альноь.у значению скорости изменения сигна11а задания, при котором включается система 11 динамической карректнчаики, При равенстве поступающих на входи первого компаратара 13 сигналов на ега выходе возникает сигнал„ вк1вочающий первый и второй триггеры !4 и

16, управля1ощие сигналы с выхаца которых соответственно переводят кгооч

15 во включенное состояние и падклкчает первый вход селектора 17 каналов к ега выходу, Таким образа1., асушествг яется положительная обратная связь па следу1о— щей цепочке: выход второго усилите-ля 5 — второй регулируемь1й усили ель

22, инвертирующий поступаемый На нега сигнал — первый вход селектора !7 ка-налов — ключ 15 — второй вход первого элемента 2 сравнения. Величина коэффициента усиления вторсга регyJrHpyeмого усилителя 2? определяетсх ири анализе амплитудно-фазавай харак ерНстики (АФХ) объекта, снимаемой перед проведением испытаний, Присутствие положительной обратной связи позволяет уме11ьшить демпфирование. Однако при достижении сигналам обратной связи ам11литуды сигнала задания палажительнах обратная связь вносит дополни.:елькае возмущени: в систему управления гидравлическ1пм 1кполнителькым механизмом 24, а следовательно, возникает необходимость атклю 1ения положите ль и ай а б ратной

В системе д11на1и ескай корректировки предусмотрено отключение эта1 обратной связи в момент дас1 erIHs амплитудой сигнале обратной связи, поступающего с выход:1 второго усилителя

1566252

При равенстве этих сигналов на выходе второго компаратора 19 возникает сигнал, поступающий на вход первого триггера 14, сигнал с выхода которого выключает ключ 15, отключая таким образом (точка 4,. фиг. 2) дополнительную отрицательную обратную связь от второго входа первого элемента 2 сравнения. г

5 на первый вход третьего компаратора

20 амплитуды сигнала зщания (точка 2, фиг ° 2), поступающего от блока ) задания режима испытаний на второй. вход третьего компаратора 20.При этом сигнал с выхода третьего компаратора 20 поступает на второй вход второго триггера 1 6, подключающего второй вход селектора каналов 17 к его выходу. 1р

Сигнал с выхода селектора 17 через ключ 15 подается на второй вход первого элемента 2 сравнения (точка 3, фиг, 2) . Он характеризуется как дополнительная отрицательная обратная связь, позволяющая сократить переходный процесс в системе управления за счет дополнительного демпфирования..

Переходный процесс вызван перерегулированием за счет наличия положитель- 20 ной обратной связи и демпфирования системы. Данная отрицательная обратная связь образуется по цепочке: вход второго усилителя 5 — первый регулируемый. усилитель 21 — селектор 17 ка- 25 налов — ключ 15 — второй вход первого элемента 2 сравнения. Величина коэффициента усиления первого регулируемого усилителя 21 также выбирается предварительно на основе анализа АФХ 30 объекта.

Однако постоянное присутствие обратной отрицательной связи вносит погрешность в работу устройства. Поэтому возникает необходимость ее отключения после окончания переходного процесса. Отключение ее происходит следующим образом. На вход интегратора 18 поступает сигнал рассогласования между сигналами задания и обрат- 40 ной связи. Время интегрирования ин.— тегратора 18 выбрано больше времени переходного процесса регулирования.

Поэтому напряжение на выходе интегратора 1, сравнимое с напряжением, 45 подаваемым в качестве опорного на второй вход второго компаратора 1 9, поступит после окончания переходного процесса (точка 4, фиг, 2) .

После этого система 11 динамической корректировки находится в состоянии ожидания следующего возмущения, после которого в переходном режиме сначала осуществляется компенсация демпфирования, а затем вводится дополнительное демпфирование.

Положительный эффект от иэобретения достигайтся от повышения эффективности проведения испьгганий путем улучшения динамических характеристик устройства и повышения точности обработки сигнала задания за счет устранения демпфирования, таким образом повышается точность управления, Формула изобретения

Устройство для управления электрогидравлическим вибратором, содержащее соединенные последовательно блок задания режима испьгганий и первый элемент сравнения, первый усилитель, выход которого предназначен для подключения к входу электрогицравлического вибратора, датчик обратной связи, вход которого предназначен для подключения к выходу электрогидравлического вибратора, второй усилитель, первый источник опорного напряжения, второй элемент сравнения, первый вход которого соединен с выходом первого источника опорного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности управления, оно снабжено фазовращателем, вход которого соединен с выходом датчика обратной связи, .а выход — с входом второго усилителя, третьим элементом сравнения, первый вход которого соединен с выходом второго усилителя, а выход — с первым входом первого усилителя, регулятором амплитуды, первый вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, а выход — с вторым входом первого усилителя и с вторым входбм третьего элемента сравнения, выпрямителем, вход которого соединен с выходом второго усилителя, а выход — с вторым входом второго элемента сравнения, системой динамической корректировки, выполненной в виде последовательно соединенных дифференциатора, первого компаратора, первого триггера и ключа, включенных между выходом блока задания режима испытаний и вторым входом первого эле— мента сравнения, второго источника ключ а.

Составитель Т.Головкина

Редактор С.Патрушева Техред Л.Сердюкова Корректор H. Ревская

Заказ 1217 Тираж 436 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, iK-35, Раушская наб., ц. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

156625 опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом первого компаратора, последовательно соединенных интегратора и второго компаратора, выход которого соединен с вторым

5 входом первого триггера, а вход интегратора соединен с выходом третьего элемента сравнения, третьего источника опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом второго компаратора, параллельно соединенных третьего компаратора и первого и второго регулируемых усилителей, первые входы которых соединены с выходом втоpbro усилителя,, а второй вход третьего компаратора соединен с вьг.-одом блока задания режима испытаний, вгорого триггера, первый вход которого соединен с выходом первого компаратора, а второй вход — : выходом тg:åòêro компаратора, селектора каналов, первый и второй входы котогого сооТ ветственно соединены с выходами пер— вого и второго регулируемых усилителей, третий вход — с выходом «торого триггера, а выход — с вторым входом