Система управления вибростендом

 

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть применено для точного воспроизведения вибраций, задаваемых генератором, на вибростенде. Цель изобретения - повышение точности регулирования путем коррекции формы колебаний вибростенда на высоких частотах . Система управления вибростендом содержит датчик вибраций, два предварительных усилителя, усилитель обратной связи, усилитель мощности, вибростенд, алгебраический cyi-a-iaTop, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, задатчик вибрЕщий,, два блока управления усилителем, генератор импульсов, источник регулируемого опорного напряжения, блок памяти и фазоуправляющий блок. Фазоуправляющий блок содержит нуль-орган, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И, реверсивный счетгшк, сумматор, суммирующий счетчик и сдвиговый регистр. Введение фазоуправляющего блока и блока памяти позволяет осуществлять регулировку режима возбуждения с исправлением формы колебаний стенда независимо от величины их фазовой задержки. 1 з.п.ф-лы, 4 ил. S

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН д11 4 С 05 D 19/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1117588 (21) 3758691/24-24 (22) 25.06.84 (46) 23.09.86.Бюл. У 35 (71) Специальное конструкторское бюро "Виброприбор" (72) В.Д.Гусев, И.К.Конькова и И.А.Прохоров (53) 621.503.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1117588, кл. G 05 В 19/02, 1984. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВИБРОСТЕНДОМ (57) Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть применено для точного воспроизведения вибраций, задаваемых генератором, на вибростенде. Цель изобретения » повышение точности регулирования путем коррекции формы колебаний вибростенда на высоких час„„SU„„3259224 А 2 тотах. Система управления вибростендом содержит датчик вибраций, два предварительных усилителя, усилитель обратной связи, усилитель мощности, вибростенд, алгебраический сумматор, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, задатчик вибраций„ два блока управления усилителем, генератор импульсов, источник регулируемого опорного напряжения, блок памяти и фазоуправляющий блок. Фазоуправля" ющий блок содержит нуль-орган, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И, реверсивный счетчик, сумматор, суммирующий счетчик и сдвиговый регистр.

Введение фазоуправляющего блока и блока памяти позволяет осуществлять регулировку режима возбуждения с исправлением формы колебаний стенда независимо от величины их фазовой задержки. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1259224

Изобретение относится к области автоматического регулирования, может быть применено для точного воспроизведения вибраций., задаваемых генератором, на вибростенде и является дополнительным к авт.св. Р 1117588.

Цель изобретения — повышение точности регулирования путем коррекции формы колебаний вибростенда на высоких частотах. !О

На фиг.l представлена функциональная схема системы; на фиг.2 — структура фазоуправляющего блока; на фиг.3 и 4 — эпюры работы элементов фазоуправляющего блока. 15

Система управления вибростендом содержит датчик 1 вибраций, первый предварительный усилитель 2, усилитель 3 обратной связи, усилитель 4 мощности, вибростенд 5, алгебраичес- 20 кий сумматор б, усилитель 7 с регулируемым коэффициентом усиления, задатчик 8 вибраций, первый блок 9 управления усилением, генератор 10 импульсов, второй предварительный усилитель ll второй блок 12 управления усилением, источник 13 регулируемого опорного напряжения, блок 14 памяти, фаэоуправляющий блок 15. Задатчик 8 вибраций состоит иэ постоянно- 30 го запоминающего устройства 16 значений функции singt (ПЗУ), цифроаналогового преобразователя 17 (ЦАП), фильтра 18 нижних частот (ФНЧ). Блок

14 памяти содержит аналого-цифровой преобразователь 19 (АЦП), оперативное запоминающее устройство 20 (ОЗУ), цифроаналоговый преобразователь 21 и фильтр 22 нижних частот. Фазоуп.равляющий блок 15 имеет сигнальные 4п входы 23 и 24 — первый и второй соответственно, числовые выходы 25 и

26 — первый и второй соответственно, импульсный вход 27, синхровход 28, потенциальный выход 29, а также нульорганы 30 и 31, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 32, И 33, суммирующий счетчик

34, реверсивный счетчик 35, сумматор

36, сдвиговый двухраэрядный регистр

37 с подключенной к его входу последовательного занесения шиной 38 единичного потенциала. Сигнал на импульсный вход 27 поступает с тактового генератора 39, Устройство работает следующим образом.

На вход 27 в фазоуправляющий блок

l5 подаются с тактового генератора

39 импульсы с частотой f< пропорциональной частоте fy возбуждения стенда. Частота f,. определяется иэ соотношения Ети =N fg, где N — количество точек на период сигнала, равное объему суммирующего счетчика 34 (весу разряда переполнения). Такой же объем N имеют счетчик 35 и каждое из запоминающих устройств: ПЗУ 16 и

ОЗУ 20. Импульсы с шины 27 тактируют счетчик 34, вырабатывающий последовательность натуральных чисел в виде непрерывно повторяющегося ряда значений от О до N-l. С первого числового выхода 25 блока 15 эти числа передаются в эадатчик 8 вибрации на адресный вход ПЗУ 16, ячейки которого содержат отсчеты функции синуса.

Номер ячейки пропорционален фазе отсчета, определяемой с дискретностью

2/i/N. Поэтому время прохождения чисел одного ряда по адресным шинам

ПЗУ 16 соответствует одному периоду гармонической функции, формируемой на его выходе в виде потока кодов и преобразуемой в электрическое колебание элементами ЦАП 17 и ФНЧ 18.

С выхода эадатчика 8 вибрации гармонический сигнал определенной амплитуды А принимается на вход предварительного усилителя 11 который увеличивает амплитуду до значения

2А. Усиленный сигнал подводится к прямому входу алгебраического сумматора 6, На инверсный вход алгебраического сумматора 6 от датчика I через предварительный усилитель 2, регулируемый усилитель 3 обратной связи я блока 14 памяти поступает сигнал,равный по амплитуде сигналу задатчика 8. Это равенство поддерживается первым блоком 9 управления усилением, который сравнивает подводимые к нему сигналы задатчика 8 и усилители 3, приводя амплитуду последнего к величине А. Блок 9 управления усилением реализует импульсно-астатическое управление, используя для этого, как и в известном устройстве, периодические сигналы в виде пилообразного напряжения от генератора 10 импульсов.

Аналогичным образом второй блок

12 управления усилением, сравнивая сигналы предварительного усилителя

2 и источника 13 опорного напряжения, поддерживает уровень возбуждения вибростенда 5 (через усилитель 4 мощ1 259 ности) таким, чтобы амплитуда вибраций, измеряемая датчиком 1, равнялась заданной с помощью источника 13.

Как бы ни менялся уровень возбуждения стенда 5 и, следовательно, выходное напряжение датчика 1, амплитуда сигнала на входах блоков 9 и 14 остается неизменной и при неизменной амплитуде сигнала задатчика 8 вибрации, которые отличаются лишь формой и фазой. 10

Для корректировки искажений формы коле— баний вибростала выходной сигнал усилителя 3 обратной связи необходимо записать в блок 14 памяти и затем считывать из него синфазно с сигна- 15 лом задатчика 8. Чтобы запомнить сигнал, на синхровхад 28 фазоуправляющего блока 15 подается импульс, абнуляющий выходы сдвигавого регистра

37, а следовательно, и потенциальный 20 выход 29 блока 15. Сигнал "0", передаваемый по проводу с выхода 29 на управляющий вход блока 14 памяти, задает ОЗУ 20 режим записи. Выходы

ОЗУ 20 отключаются, и на инвертирую- 25 щем входе алгебраического сумматора

6 устанавливается нулевой потенциал.

Сумматор 6 пропускает на вход возбуждения стенда образцовый сигнал задатчика 8 вибраций, а установленный g0 в нулевое состояние реверсивный счетчик 35 обеспечивает ОЗУ 20 одинаковый с ПЗУ 16 адресный режим, поскольку сумматор 36 вынужден повторять на втором числовом выходе 26 коды перва- з го числового выхода 25. Запоминаемый аналоговый сигнал дискретизируется, преобразуется с помощью АЦП 19 в поток двоичных кодов и записывается в ячейку ОЗУ 20 с тактовой частотой суммирующего счетчика 34 и по тем же адресам, которые он формирует для

ПЗУ 16.

Наличие двух разрядов сдвиговаго регистра 37 обеспечивает полную запись сигнала в память (т.е. его значений за период) независимо от того, в какой момент времени на входе 28 блока 15 появится импульс синхронизации. 50

Действительно, регистр 37 тактируется импульсами переполнения счетчика 34, занося в свои разряды сигнал "1", передаваемый по шине 38. На потенциальном выходе 29 блока 15 сигнал "I появится после второго переполнения счетчика 34, который к этому моменту отформирует всю после224 4 давательность адресов О...N-1 и обратится к каждой из ячеек ОЗУ 20 для записи в нее кода АЦП 19. С установлением единичнага потенциала на выходе 29 ОЗУ 20 перейдет в режим считывания записанного сигнала, который преобразуется в аналЬговьф электрический сигнал с помощью ЦАП 21 и ФНЧ

22 и подается на инвертирующий вход сумматора 6 и на вход 24 блока 15.

На вход 23 блока 15 поступает сигнал задатчика 8 вибраций. Нуль-аргань| 30 и 3! выделяют знаки сигналов: положительной палуцалне соответствует единичный сигнал на выходе нульоргана, отрицательной палувалне— нулевой сигнал (эпюры И, И1, И р, Из„) .

Если сигналы на шинах 23 и 24 синфазны, та выходные сигналы нуль-органов 30 и 31 одинаковы па значению, и на вь1ходе элемента ИСЮПОЧА1ОЩЕЕ

ИЛИ 32 удерживается "О", Нулевой потенциал запирает элемент И 33, не давая тем самым измениться коду реверсивного счетчика 35. Если фазы напряжения задатчика 8 и блока !4 не совпадут, та на выходе элемента ИСКХПОЧА1ОЩЕЕ ИЛТИ 32 появится единичный сигнал, длительностью пропорциональный .разности фаз (как эта показано, например, на эпюре И ), и тогда элемент И 33 пропустит на счетный вход реверсивного счетчика 35 такое количество импульсов, которое скомпенсирует фазовый сдвиг с точностью да величины кванта (эпюраz ). Устройство сработает следуюшнм образом: счетчик 35 выдаст прямой кад суммы импульсов, если напряжение И окажется запаэдывающим па отношению к И . или инверсный кад суммы, если

И„,.1 будет опережать И, так как в первом случае рабата счетчика зависит ат нуль-органа 30, который управляет суммированием, а ва втором случае ат нуль-органа 31, задающего счетчику режим вычитания. Сумматор 36 изменит адреса ОЗУ 20, соответственно увеличив или уменьшив их на величину кода счетчика 35, и тем самым устранит фазовое различие между напряжениями И и Hg.

Алгебраический сумматор 6 вырабатывает разность напряжений Б =Ц вЂ”

-Qg =2Ug — U, где Ug — образцовый гармонический сигнал, равный А sinut.

Если вибростенд 5 не искажает форму

5 12 колебаний стола, то Б„=А sin t, и тогда Ц = 2As i nest-As i net=As inst .

Если искажения имеются,. то, представляя Ц =As inst- (t), где t) — искажающая функция, получим

Ц =-2As in - (As in - с((а) ) =

=As inst + X(t)

Очевидно, что воз буждающее воздействие, пропорциональное U< окажется искаженным в такой же степени, но с другим знаком, что приведет к выравниванию колебаний вибростола по форме образцового сигнала.

Для изменения частоты Q возбуждения стенда 5 достаточно изменить час- 15 тату fy тактовых импульсов на входе

27 устройства, а чтобы исправить форму колебаний вибростола на новой частоте, нужно пропустить по шине 28 очередной синхроимпульс. 20

Таким образом, предложенная система осуществляет регулировку режима возбуждения с исправлением формы колебаний стенда независимо от величины их фазовой задержки ° 25

5922ч

Ь выходом блока памяти и вторым инвертирующим входом алгебраического сумматора, первый числовой выход фаэоуправляющего блока связан с входом за датчика вибраций, а второй числовой выход — с адресным входом блока памяти, управляющий вход которого соеди.нен с потенциальным выходом фазоуправляющего блока.

1. Система управлейия вибростендом по авт.св. № 1117588, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности регулирования путем коррекции формы колебаний вибростенда на высоких частотах, в нее дополнительно введены блок памяти, фа35 зоуправляющий блок и генератор тактовых импульсов, причем импульсные входы блока памяти и фазоуправляюше— го блока подключены к выходу генератора тактовых импульсов, синхровход фазоуправляющего блока соединен с

-шиной нулевого потенциала, первый си-:íàëüíûé вход фазоуправляющего блока соединен с выходом задатчика вибраций, а второй сигнальный вход — с

Формула изобретения

2. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в ней фазоуправляющий блок содержит последова†. тельна соединенные первый нуль-орган, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И, реверсивный счетчик, сумматор, выход которого является вторым числовым выходом фазоуправляющего блока, второй нуль-орган и последовательно соединенные суммируюп;ий счетчик и сдвиговый регистр, выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика, и также является потенциальным выходом фазоуправляющего блока, второй установочный вход сдвигового регистра соединен с шиной единичного потенциала, а третий вход является входом установки в 0" сдвигового регистра и синхровходом фазоуправляющего блока, входы первого и второго нуль-органов являются соответственно первым и вторым сигнальными входами фазоуправляющего блока, выход второго нуль-органа соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ и с вторым входом реверсивного счетчика, с четвертым входом которого связан выход первого нуль-органа, второй выход суммирующего счетчика также подключен к второму входу сумматора и является первым числовым выходом фазоуправляющего блока, импульсный вход которого соединен с вторым входом элемента И и с входом суммирующего счетчика.

1259224

1259224

"эг

"аг

Составитель М.Левина

Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар

Редактор В.Данко

Заказ 5120/45 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4