Устройство управления приводом балансировочного стенда

 

УСТРОЙСТВО.УПРАЕЛЕНИЯ ПРИВОДОМ; ВАЛАНСИРОВОЧНОГО СТЕНДА, содержащее первый компаратор, последовательно соединенные задатчик, первый резистор, операционный усилитель и интегратор нёинвертирующим выходом через второй резистор подключенный. к входу операционного усилителя, и второй колтар ор, выходом. подключенный к управляющему входу первого ключа, выходом подключенного к управляющему входу регулируемого ограничителя, первым выводом соединенного с выходом операционного усилителя, от л и ч а ю п; е е:С я . тем, что, с целью улучшения динамических характеристик устройства, в нем установлены датчик амплитуды вибраций, второй ключ и усилитель, П1ервым входом подключенный к выходу датчика амплитуды вибраций и к первым вхойам первого и второго кОмпараторов , а 1выходом к сигнальному вхо: ду первого ключа, второй, третий и. четвертьш выходы задатчика соединены с вторыми входами соответственнЪ .усилителя , первого и второго Компарато-J ра, выход первого компаратора соедй,сл нен с управляющим входом второго «люЧа/ соединенного первым выводом с ; втьрым выводом регулируеиого ограньчителя , а вторым выводом - с вхо дом операционного усилителя. :О :о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09Э . (ИЭ

3(59 G 05 В 11/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ,К (21) 3422799/18-24 (22)07.04.82 (46) 23.05.83. Бюл. 9 19 (72)В. И. Крупнйк, П; Н. Кудряшов

Г. С. Кулаков и И. Б. Курбатов (53)62-50(088. 8) (56)1. Авторское свндетельство СССР

1Ф 392471, кл ° G 05 D 19/00у 1971.

2. Авторское свидетельство СССР В 328437, кл. G 05 D 19/02, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

Р .489075, кл. & 05.-В 11/01, 1973 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО,УПРАРЛЕНИЯ НРНВОДОК:БАЛАНСИРОВОЧБОГО СТЕНДА, содержащее первый компаратор, последова-. тельно соединенные задатчик, первый резистор, ойерационный усилитель и интегратор неинвертирующим выходом через второй резистор подключейный. к входу операционйого усилителя, и второй компарФгор, выходом подключенный к управляющему входу нервого„ключа,. выходом подключенного к управляющему входу регулируемого ограничителя, первым выводом соединенного с выходом операционного усйлителя, о т л и ч а ю щ е е-с я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик устройства, в нем установлены датчик амплитуды вибраций, втортой ключ и усилитель, первым входом подключенный к выходу датчика амплитуды вибраций и к первым входам .первого и второго компара оров, а выходом к сигнальному входу первого ключа, второй, третий и четвертый выходы задатчика соединены с вторыми входами-соответственно усилителя, .первого и второго компарато- I ра, выход первого компаратора соеди\ нен с управляющим входом второго ключа, соединенного впервым выводом о вторым выводом регулируемого ограньчйтеля, а вторым выводом — с вхо° дом операционного усилителя.

1019396

Изобретение относится к виброиспытаниям и может найти применение

B качестве задатчккон злектроприводон постояннОГО тока балансировочных стендОн

Известно устройство управления 5 прквоцом баланснровочного стенда, садержащее последовательно соединенные датчик вибраций, усилитель, интеграТор, преобразователь частота-аналог, преобразователь аналог-фаза, ам- 10 плитудный детектор, блок сравнения, регулятор амплитуды к усилитель мощности, выход интегратора подключен к второму входу преобразователя аналог-фаза, выход котоРого соединен с 15 вторым входом регулятора амплитуды, выход программного задатчика соединен с BTopJ (I входом блока сравнения (1 j, Известно также устройство управления пр !н 1лОГ i бала ненРОВОч нОгО стен= р0 да, содержа .ее последовательно соединенные,цатчкк перемещений, первый усилитель, фильтр, -кнхРОнный детектор, фильтр нижних частот, сумматор, усилитель мощности и двигатель, вал которого соединен с управляющим входом эадатчнка амплитуды вибраций, вход которого подключен к выходу генератора Рабочей частоты, а ныход — к входу второго усилителя, генератор несущей частоты, выходом подключенный к входу датчика перемещений к входу выпрямителя, выход которого ,непосредственно к через задающий по" тенциометр подклкчен к второму и третьему входам сумматора (2 . 35

Недостатком известных устройств ,являются кх низкие динамические характеристики, что снижает производительность баланскроночного стен 40 да.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство управления приводом баланскроночногО 45 последовательно соединенный задатчик

4 первый резистор, операционный усилитель к интегратор некнвертирующкм ныходом через второй резистор подключенный к входу операционного усилителя, выходом через регулируемый ограничитель подключенный к своему входу, прямой выход интегратора к выход операционного усилителя подключе-. нЫ к соответствующим входам первого и второго компараторон, выходы которых соединены с входами ключевого элемента, выходом подключенного к управляющему входу регулируемого ограничителя (3 g.

Недостатками известного устройства янляются его низкие динамические характеристики: точность и быстро. действие, которые приводят к снижению производительности балансировочного стенда. 65

Цель изобрЕтенкя — улучшение динамических характеристик устройства. поставленная цель достигается тем, что н устройстве управления приводом баланскроночного стенда, содержащем первый компаратор, последовательно соединенные задатчик, первый резисгор, операционный усилитель к ин.тегратор, некнвертирующим выходом через второй резистор подключенный к входу операционного усилителя, и второй компаратор, выходом подключенный.к управляющему вхОду первого ключа, выходом подключенного к управляющему входу регулируемого ограничителя, первым выводом соединенного с выходом операционного усилителя, дополнктельно установлены датчик амплитуды вибраций, нторой ключ к усилитель, первым входом подключенный к выходу датчика амплитуды вибраций и.к первым входам первого к второго. компараторов, а выходом - к сигнальному входу первого ключа, второй, третий и четвертый выходы задатчика соединены с вторыми входами соответственно усилителя, первого и второго компаратора, выход первого компаратора соединен с управляющим входом второго ключа, соединенного первым выводом с вторым выводом регулируемого ограничителя, а вторым выводом — с входом операционного усилителя.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый и вто-рой компараторы 1 и 2, операционный усилитель 3, усилитель 4, регулируемый ограничитель 5, интегратор б, второй и первый ключи 7 и 8, задатчик 9, датчик 10 амплитуды вибраций, первый, второй и третий резисторы

11-13, операционный усилитель 14, конденсатор 15.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал задания частоты вращения привода с первого выхода задатчика 9 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 3 и вводит его в режим ограничения.

Выходной сигнал операционного усилителя 3 интегрируется интегратором б с парафазными выходами. Интегратор б и операционный усилитель 3 охвачены отрицательной обратной связью с коэффициентом передачи, равным единице. В результате выходной сигнал интегратора б после отработки выходного сигнала операционного усилителя

4 устанавливается ранным сигналу задания первого выхода задатчика 9.

Пока выходной сигнал интегратора б не достиг уровня сигнала задания с первого выхода задатчика 9 обратная связь операционного усилителя 3 блокирована и он имеет на своем выходе сиг3 :1t0i9396 нал, определяемый уставкой регулируемого ограничителя 5, включенного в . цепь обратной связи операционного усилителя 3 через замкнутый ключ 7.

Постоянные сигналы с .фиксирован.— ными уровнями U<, U<, 03 в качестве пороговых сигналов с четвертого, тре. тьего и второго выходов задатчика 9 поступают на вторые входы второго и первого компараторов 2,1 и усили- . теля 4.. Уровни U., U» U> пороговых сигналов устанавливаются в. завиСнмости .от выбора .максимального и минимального значений амплитуды вибраций испытуемого объекта при соблюдении следующих. Условий. П,;д4 U„< U.2 <

U > « Ъ„,к, где- %т,Ит U»„ax» гранич ные зйачения амплитуды вибраций ис- . следуемого объекта.

Сигнал, пропорциональный амплитуде вибрации исследуемого объекта, в аналоговой форме поступает с выхода дат".ика 10, одновременно на первый вход усилителя 4, где сравнивается с пороговым сигналом U3 поступающим с четвертого выхода задатчика на его второй вход, и на .первые входы компаратора 1 и 2, где сравнивается с пороговыми сйгналами Ui Ц1» поступающими с третьего и второго выходов задатчика. 9 на и* вторые входы.

При отсутствии сигналов на выходах компараторов 1 и 2 второй ключ .7 замкнут, а первый ключ 8 разомкнут.

Сигнал задания частоты вращения привода с первого выхода эадатчика

9 в переходном режиме переводит операционный усилитель-З, в режим ограничения с положительной или ото. рицательной величиной выходного сиг нала в зависимости от направления вращения привода нлн режима работы (разгон или торможение.). Выходной сигнал операцйонного усилителя 3. приводит к нарастанию сигнала на выходе интегратора б и привод разгОНяетея.- Полярность выходного сигнала интегратора б противойоложна полярности.его входного сигнала, поскольку он снимается с инвертирующего:выхода.

При работе привода балансировочйого стенда вне области резонансных частот, характеризующей малым уровнем U (t) амплитуд вибраций исследуемого объекта с датчика 10 амплитуды вибраций, соответствующим условию U>(t) < О .„. где U>(t) выходной сигнал датчика 10 амйлитуды вибрации, сигнал на выходе компаратора 2 отсутствует. В это время первый:ключ 8 разомкнут и сигнал с выхода усилителя 4 на управляющий вход регулируемого ограничителя 5 не проходит. Сигнал на выходе интегратора б с парафазными выходом возрастает по линейному закону в соотс.

-ветс твии с выражением .U „= -Uо где U — сигнал на выходе операционОМ ного усилителя 3, определяемый первоначальной уставкбй регулируемого ограничителя 5 ЦО„= 0, где к - коэффициент передачи усилителя 4; Т постоянная времени интегрирования интегратора б.

Время интегрирования t, а следоИ» вательно, темп разгона -привода балансироаочного стенда может регулиро ваться изменением величины Уе„.

При подходе привода ьалансировоч-.. ного стенда к рабочим частотам вблизи. .

15 резонансной зоны исследуемого объекта, как только амплитуда вйбраций Объекта превысит порог U„, срабатывает компа» ратор 2 выходной смгнал которого замыкает первый ключ 8, и на вход

2О регулируемого ограничителя 5 с вы хода операционного усилителя 4 поступает сигнал, пропорциональный .разнос

- ти Ц вЂ” U>(t), ограничивающий выходной сигнал ойерационного.усилйтеля 3.

25 Темп нарастания выходного сигнала интегратора б при этом снижается в

-соответствии с выражением

uusbIx- (3 "6(ЦЗ â€” »

,1 вызывая замедление разгона-привода.

При работе привода иа резонансных частотах, сопровождающейся повышенным уровнем амплитуды вибраций, превышающим порог U» определяющий допустимый уровень безопасных вибраций, срабатывает второй кампаратор 2 и воз-. действует на ключ 7, размыкающий цепь обратной связи операционного усилителя 3, который перех6дит в режим насыщения.

40 Темп нарастания выходного сигнала интегратора б при этом значительно уве.личивается в соответствиис выражениеМ .ОВык=-auи †ã Цн — сигнал насыщения

Ф

45 на выходе УсилителЯ 3 (Он>70 ), вй: зывая ускорение. разгона цривода балансировочного стенда по линейному закону.

Как только выходной сигнал иитегра тора б достигнет уровня сигнала задания с первого выхода эадатчика 9, сигнал на выходе операционного усилителя 3 резко падает практически до нуля, и процесс интегрирования прекращается. Привод балансировочного стенда вращается с постоянной часто.той в соответствии с сигналом зада-. ния.

При исчезновении сигнала задания первого выхода задатчика 9 или снижении его уровня балансировочного стенда переходит в режим торможения. При этом выходной сигнал операционного усилителя 3 меняет под -действием сигнала обратной связи свой знак.

65 Это приводит к снижению уровня вы1019396

Составитель Г, НеФедова

Техред И.Гайду . корректор I решетник

Редактор С. Патрушева

Заказ 3701/41

Тираж 87 4 Подписное

ВНИИПИ 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 ходного сигнала интегратора б при

его неизменной полярности на все время торможения.

Предлагаемое устройство позволяет резко увеличивать выходной сигнал в тех случаях, когда текущая частота вибраций находится в областях, значительно удаленных от резонансных частот исследуемого объекта, и за счет этого улучшить динами- 0 ческие характеристики устройст.ва.

Кроме-..того, применение предлагаемого устройства управления балансировочным стендом позволяет увеличить темп разгона и торможения привода балансировочного стенда и обеспечить прохождение нерезонансных областей виброхарактеристик исследуемых объектов с максимально возможной скоростью. За счет этого общее время виброиспытаний объекта снижается в

3,5-4 раза и примерно во столько же раэ увеличивается производительность балансировочного стенда.