Устройство для воспроизведения силовых воздействий

т

-И И 1 ц 578575

ИЗОБРЕТЕНИЯ

О П

Союз Советских

Сацналнсткческнх

Респебчнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.01.75 (21) 2093351/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.10.77. Бюллетеш, ¹ 40

Дата опубликования описания 25.10.77 (51) М. Кл. - G 01М 7/00

Государственный комнтет

Совета Министров СССР ло делам изобретений н открытий (53) УДК 620.178.5 (088.8) (72) Лвтор изобретения

К. И. Васильев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ СИЛОВЫХ

ВОЗДЕЙСТВИ Й

Изобретение касается экспериментальных устройств, предназначенных для динамических испытаний механических конструкций, в частности воспроизведения силовых воздействий при определении упруго-массовых характеристик конструкций методом электромеханического моделирования.

К устройствам указанного назначения предъявляются требования преобразования синусоидальных электрических сигналов в механические усилия с высокой точностью (погрешность преобразования по амплитуде 1—

2%) и в широком диапазоне частот (от единиц до сотен герц). От точности поддержания внешних воздействий при непрерывном (или дискретном) изменении частоты возбуждения колебаний зависит точность определения амплитудно-частотных характеристик обобщенной массы, декремента и других параметров исследуемой конструкции.

Известны устройства указанного назначения, содержащие электродинамический возбудитель колебаний и цепь обратной связи, содержащую измерительный преобразователь и усилитель напряжения, выходной сигнал которого управляет амплитудой напряжения задающего генератора для уменьшения отклонений регулируемого параметра от требуемого его значения (1).

Однако этп устройства не обеспечивают необходимой точности регулирования амплитуды силы возбудителя, а при увеличении коэффициентов передачи усилителей и наличии оп5 ределенных фазовых сдвигов теряют устойчивость.

Прототипом изобретения является устройство для воспроизведения силовых воздействий, 10 содержащее в прямой цепи задающий генератор, сумматор, усилитель мощности, электродинамический возбудитель колебаний, а в цепи обратной связи — силоизмерительный преобразователь с усилителем напряжения и фа15 зоинвертор. В этом устройстве между возбудителем и объектом находится силоизмерительный преобразователь, сигнал которого усиливается и сравнивается с напряжением задающего генератора (2).

Однако это устройство не обладает достаточной точностью и необходимым запасом устойчивости в требуемом диапазоне частот.

Коррекция частотных характеристик с целью стабилизации замкну.той системы связана с синтезом черезмерно сложных корректирующих цепей, а в случаях, когда испытываемый объект имеет переменные параметры илп требуется исследовать несколько собственных тонов упругой конструкции, такая коррекция практически нереализуема.

578575

Целью изобретени11 11В;! ястс1(ПОВышсние запаса устойчивост,1 и точности работы устройства в широком диапазоне частот.

Для этого в предлагаемое устройство в цепь обратной связи между усилителем напряжения и фазопнвсртором включены последовательно соединенные двухнолу периодный выпрямитель со сглаживающим фильтром и блок перемножения напряжений, второй вход которого через делитель напрея(ения подключен к нерегулируемому Выходу задающего генератора.

На чертеже изображена олок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит в прямой цепи элсктродинамический Возбудитель 1 колебаний, подвижная катушка 2 которого подключена к усилителю 3 мощности, соединенному через сумматор 4 с задающим генератором 5. Цепь обратной цепи содержит последовательно включенные силоизмерительный преобразователь б, установленный между подвижной катушкой 2 и испытываемым объектом 7, усилитель 8 напряи(ения, двухполупериодный выпрямитель 9, сглаживающий фильтр 10, подключенный к одному входу блока 11 перемножения напряжений, к другому входу которого через делитель 12 напряжения подключен нерегулируемый выход задающего генератора

5, а выход блока 11 перемнои(ения напряжений через фазоинвертор 13 соединен с другим входом сумматора 4.

Работа устройства заключается в следующем.

Управляющее напряжение задающего генератора 5, пропорциональное требуемым силовым воздействиям, с помощью усилителя 3 мощности преобразуется в ток, протекающий через подвикную катушку. 2 электродинамнческого возбудителя 1 колебаний. В результате взаимодействия тока с магнитныiI поле;I возникает сила, передаваемая на испытываемый объект 7. С помощью силоизмеритсльного преобразователя 6 сила преобразуется в электрический сигнал, который усиливается усилителем, фильтруется от высших гармоник сглаживающим фильтром 10 и подается на вход блока 11 перемно кения напряжений. K другому входу последнего через делитель 12 напряжения подается опорное напряи(ение (постоянной амплитуды) задающего генератора 5, имеющее частоту и фазу, равные частоте и фазе управляющего напряжения. Выходное напряжение блока 11 перемножения, пропорциональное по модулю силе, а по частоте и фазе — управляющему напряи(ению, через фазоинвертор 13 в виде сигнала отрицательной обратной связи поступает на вход сумматора 4. Разность двух напряжений с выхода сумматора 4 поступает на усилитель 3 мощности, преобразуется в ток и отрабатывается электродинамическим возбудителем 1 в меха10

IIII ;ecI(i 1о силу с то шостью, определяемой зн ачснисм коэффициент а oop21110II сВязи.

Таким образом осуществляется воспроизведение по управляю1цему напряжению и автоматическое регулирование амплитуд требуех1ых силовых воздействий.

Предлагаемое устройство обладает устойчивостью в широком диапазоне частот и при больших значениях коэффициента передачи разомкнутой системы. Это позволяет обеспечить требуемую точность воспроизведения силовых воздействий по амплитуде (погрешность 1 — 2", .„), компенсируя влияние инерционной массы и демпфирования подвижной катушки, а также жесткости подВеса и нелинейности электродинамического возбудителя колебаний.

Устойчивость системы обеспечивается благодаря тому, что независимо от значений коэффициента передачи II фазовых сдвигов разомкнутой системы сигнал обратной связи находится в противофазе с управляющим напряжением.

Устройство позволяет существенно расширить частотный диапазон (от единиц до сотен герц) исследуемых колебаний, что весьма важно для получения более полного объема информаций о колебательных характеристиках исследуемых конструкций, в частности летательных аппаратов и их моделей.

С помощью устройства, помимо воспроизведения силовых воздействий, принципиально возможно поддерживать (регулировать) амп;итуду, например, вектора скорости или ускорений колебаний подвижной системы электродинамического возбудителя, при этом в цепь обратной связи необходимо установить соответству1ощий измерительный преобразователь.

Формула изобретения

Устройство для воспроизведения силовых воздействий, содержащее в прямой цепи задающий генератор, сумматор, усилитель мощности, электродинамический возбудитель колебаний, а в цепи обратной связи — силоизмерительный преобразователь с усилителем напряжения и фазоинвертор, от,л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения запаса устойчивости и точности работы устройства в широком диапазоне частот, в цепь обратной связи между усилителем напряжения и фазоинвертором включены последовательно соединенные двухполупериодный выпрямитель со сглаживающим фильтром и блок перемножения напряжений, второй вход которого через делитель напряжения подключен к нерегулируемому выходу задающего генератора.

Источники информации, 11ринятые во внимание при экспертизе

1. Генкин М. Д. и др, Электродинамические вибраторы. М., «Машиностроение», 1975, с. 25.

2. Авторское свидетельство СССР № 14G567, кл. G 01М 7/00, 1960.

578575

Подписное

Заказ 2406/3 Изд. № 845 Тираж 1109

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретении и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель В. Самвелов

Редактор О. Юркова Техред И. Михайлова Корректор О. Тюрина