Система автоматического гашения вибраций

 

Изобретение относится к технике виброгашения. Целью изобретения является повьшение эффективности гашения полигармонических вибраций. Блок формирования компенсирующего сигнала, подаваемого на вход вибровозбудителя, содержит п полосовых следящих фильтров и сумматоров по числу гармонических составляющих в спектре полигармонических вибраций. Соединение их в порядке убьюания амплитуд гармонических составлякнцих позволяет выi делять на выходе каждого фильтра из сигнала, поданного на его вход, сос (Л тавляющую с наибольшей амплитудой. . Тем самым обеспечивается вьщеление гармонических составляющих полигармонического компенсирующего сигнала без помех. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. ю о: со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSU ÄÄ1269106

А1 (59 4 С 05 D 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3790876/24-24

- (22) 15. 09.84 (46) 07.11.86. Бюл. 1Ф 41 (71) Николаевский ордена Трудового

Красного Знамени кораблестроительный институт им. адм. С.О.Макарова (72) М.Д.Генкин, А.П.Гуров, В.Г.Елезов и В.Н.Корнован (53) 62.50(088..8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1072012, кл. G 05 D 19/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1059322, кл. F 16 F 15/03, 1983. (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ГАШЕНИЯ

ВИБРАЦИИ (57) Изобретение относится к технике виброгашения. Целью изобретения является повышение эффективности гашения полигармонических вибраций. Блок формирования компенсирующего сигнала, .подаваемого на вход вибровозбудителя, содержит и полосовых следящих фильтров и сумматоров по числу гармонических составляющих в спектре полигармонических вибраций. Соединение их в порядке убывания амплитуд гармонических составляющих позволяет выделять на выходе каждого фильтра из сигнала, поданного на его вход, составляющую с наибольшей амплитудой..

Тем самым обеспечивается выделение гармонических составляющих полигармонического компенсирующего сигнала без помех. 2 э.п. ф-лы, 2 ил.

1269106

20

30

50

Изобретение относится к технике виброгашения и предназначено для установки на виброактивное оборудование, амплитуда и частота колебаний которого изменяется во времени, а также на амортизированные приборы и устройства, находящиеся в зоне действия виброактивного оборудования.

Цель изобретения — повышение эффективности гашения полигармонических вибраций

На фиг. 1 изрбражена блок-схема автоматической системы управления виброгасящим устройством, на фиг.2— блок-схема полосового следящего фильтра.

Вибровозбудитель 1 установлен на объекте 2 защиты. Автоматическая система управления содержит два вибродатчика, первый 3 из которых установлен на массе вибровозбудителя 1, а второй 4 — на объекте 2 защиты, блок 5 формирования компенсирующего сигнала, содержащий полосо— вые следящие фильтры 6 и сумматоры 7. Выход блока 5 формирования компенсирующего сигнала через усилитель 8 мощности связан с вторым входом (обмоткой возбуждения) вибровозбудителя 1. Усилители 9 и 10 сигналов вибродатчиков, фазовый детектор 11, интегратор 12, частотный детектор

13, сумматор 14 и усилитель 15 тока предназначены для управления жесткостью подвески реактивной массы вибровозбуцителя 1.

Выход усилителя 9 сигналов первого вибродатчика З.связан с первым входом фазового детектора 11„ выход которого через интегратор 12 связан с первым сумматором 14. Второй вход сумматора 14 связан с выходом частотного детектора 13, вход которого связан с вторым входом фазового детектора. Выход усилителя 10 сигналов второго вибродатчика 4 соединен с входом блока 5 формирования компенсирующего сигнала, первый выход которого через усилитель 8 соединен с вторым входом вибровозбудителя 1. Блок

5 формирования компенсирующего сигнала содержит п последовательно соединенных полосовьгх следящих фильтров ;6, — 6„) и сумматоров (7, — 7„) по числу гармоник в спектре полигармонических вибраций в порядке убывания их амплитуд, а также масштабный усилитель 16. Вход блока 5 формирования ком «нсирующегo сигнала соединен с входом первого полосового следящего фильтра 6,, выход которого соединен с входом частотного детектора 13, вторым входом фазового детектора 11 и через масштабный усилитель 16 с первым входом п-ro сумматора 7„.

Вход каждого i-ro полосового следящего фильтра 6„, кроме п-го (6„), связан с вторым неинвертирующим входом i-ro сумматора 7;,а выход каждого i-ro полосового следящего фильтра 6;, кроме n†- го (6 ), связан с первым инвертирующим входом -го сумматора 7г, выход которого связан с входом (i- -1) -го полосового следящего фильтра 6„, . Выходы всех полосовых следящих фильтров, кроме первого (6 — 6„) связаны с i-ми входами и-го сумматора 7„, выход которого является выходом блока 5 формирования компенсирующего сигнала .

Каждый попосовой следящий фильтр (6, . — 6„) (фиг. 2) содержит полосо— вой фильтр 18, выполненный с возможностью регулировки коэффициента передачи и частотной настройки. Час— тотная настройка вьгполняется совокупностью элементов, состоящей из сумматора 18, фазового детектора 19, частотного детектора 20, двух фильтров 21 и 22 нижних частот и управляющего элемента 23. Вход полосового фильтра 17 связан с входом частотного детектора 20 и первым входом фазового детектора 19, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра 17 и являющегося выходом полосового следящего фильтра.

Выход фазового детектора 19 через первый фильтр 21 HH)KHHx частот соединен с первым входом сумматора 18.

Второй вход сумматора 18 через второй фильтр 22 нижних частот соединен с выходом частотного детектора 20.

Выход сумматора 18 через управляющий элемент 23 связан с вторым (управляемым) входом полосового фильтра 17.

Система работает следующим образом.

Колеблющийся объект создает полигармоническое силовое возбуждение объекта 2 защиты. Информация об амплитуде и фазе колебаний объекта 2 защиты, получаемая при помощи датчика 4, поступает на усилитель 10, обеспечивающий согласование датчи269106

10

40

55 з 1 ка 4 с элементами схемы, и далее на вход блока 5 формирования компенсирующего сигнала, откуда сигнал через первый полосовой следящий фильтр 6,, настроенный на частоту гармонической составляющей, имеющей наибольшую амплитуду, подается на инвертирующий вход первого сумматора 7 . В сумматоре 7, происходит вычитание выделенной в фильтре 6, гармонической составляющей из общего сигнала, поданного с входа блока 5 формирования компенсирующего сигнала на неинвертирующий вход сумматора 7, . Сигнал, полученный на выходе сумматора 7,, подается на вход второго полосового следящего фильтра 6,, настроенного на частоту гармонической составляющей, имеющей вторую по величине амп-литуду, и на неинвертирующий вход второго сумматора 7 .

Во втором сумматоре 7 происходит вычитание выделенной в фильтре б, гармонической составляющей, поданное на его инвертирующий вход из сигнала, поданного на неинвертирующий вход.

Полученный сигнал подается на вход третьего полосового следящего фильт— ра 6> и неинвертирующий вход третьего сумматора 7 и так далее через все полосовые следящие фильтры и сумматоры, кроме Il — го фильтра, выход которого подается непосредственно на неинвертирующий вход и-го сумматора.

Таким образом на выходе каждого полосового следящего фильтра б получается соответствующая гармоническая составляющая полигармонического сигнала без каких-либо помех. Раз- ность фаз сигналов на входе и выходе каждого i-ro фильтра б.„ поддерживается,с высокой точностью около 0 .

Эти сигналы со всех полосовых следящих фильтров, кроме первого 6,, подаются непосредственно на входы и-го сумматора 7„,а с выхода первого полосового следящего фильтра 6, через масштабный усилитель 16 также на вход и-го сумматора 7„ . Сумма всех этих сигналов с выхода п-го сумматора 7 подается на первый выход блока 5 формирования компенсирующего сигнала. Выходной сигнал блока 5 формирования компенсирующего сигнала в усилителе 8 мощности инвертируется и преобразуется в управляющий ток, который подается на обмотку возбуждения. Жесткость упругих элементов и величина реактивной ма.-сы вибровозбудителя выбрана так, что первая частота подвески реактивной массы при номинальном токе в обмотке подмагничивания совпадает с наиболее интенсивной составляющей вибрации (как правило низкочастотной) .

Вибровозбудитель 1, работая в резонансном ре>п .ме, развивает силу, близкую по величине и противополож-ную по направлению силе, действующей на защищаемый объект 2.

Для гашения составляющих с меньшими амплитудами (как правило высоко" частотных) используется зарезонансный, равномерный участок амплитудночастотной характеристики вибровозбу— дителя 1. Необходимые амплитудные и фазовые соотношения в канале управления на этих частотах блока 5 формирования компенсирующего сигнала обеспечиваются несколькими (и) полосовыми следящими фильтрами (6, — 6„)

Они рассчитаны таким образом, что на частотах вибрации вибровозбудитель 1 воздействует на защищаемый объект 2 силами, близкими по величине и противоположными по направлению составляющим вибрации. В результате компенсации этих составляющих вибра-. ции защищаемого объекта снижается.

Благодаря тому, что полосовые сле— дящие фильтра (6, — e,„) выполнены следящими, эффективный режим виброкомпенсации сохраняется при меняющихся частотах вибрационных составляющих.

Для сохранения эффективного и экономичного (резонасного) режима вибровоэбудителя 1 при изменяющейся частоте наиболее интенсивной составляющей соответственно корректируется жесткость подвески реактивной массы вибровозбудителя. Сигнал с выхода пер в ого полос о в ого сл едяшег о фильтра 6 блока 5 формирования компенсирующего сигчала подается на вход частотного детектора 13 и второй вход фазового детектора 11. Сигнал с вибродатчика 3, установленного на вибровозбудителе 1, через усилитель

9 подается на первый вход фазового детектора 11.

При совпадении резонансной часто-. ты вибровозбудителя 1 с частотой наиболее интенсивной составляющей вибрации обеспечивается режим ее компенсации. Значение выходного сигнала фа1269

10б Ь

5 зового цетектора 11 при этом равно

О. На выходе частотного детектора 13 формируется сигнал, пропорциональный частоте колебаний объекта 2 за иты..

Полученный сигнал подается через сумматор 14 и усилитель 15 тока на об— мотку подмагничивания гасителя колебаний. Ток в обмотке подмагничивания „ пропорциональный напряжению на выходе усилителя 15 тока, поддерживает пос- 10 тоянную величину электромагнитной жесткости и частоту настройки вибровозбудителя 1.

При нарушении условия настройки изменяется сдвиг фаз колебаний объек- 15 та 2 защиты и вибровозбудителя 1, следовательно сигнал на выходе фазового детектора 11 отличен от О. Величина этого сигнала пропорциональна изменению фазы, а знак определяется 20 знакам частотной растройки, Сигнал фазового детектора 11 через интегратор 12 подается на первый вход сумматора 14. Кроме того, при значительной расстройке изменение частоты

25 колебаний объекта 2 защиты вызывает изменение уровня сигнала час.тотного детектора 13. Этот сигнал, суммиру— ясь с сигналом фазового канала на сумматоре 14, вызывает изменение 30 уровня сигнала на выходе усилителя

15 тока. При этом изменяется ток в обмотке подмагничивания до тех пор, пока резонансный режим вибровозбудителя не восстановится. 35

Таким образом, наличие в блоке формирования компенсирующего сигнала и паласовых следящих фильтров и сум— маторов по числу гармонических составляющих в спектре полигармонических @ вибраций, соединение их в порядке убывания амплитуд гармонических составляющих позволяет выделять на вы, ходе каждого фильтра из сигнала„ поданного на его вход, составляющую 45 с наибольшей амплитудой. Тем самым обеспечивается выделение гармонических составляющих полигармонического сигнала без помех. При этом условии значительно увеличивается эффектив- 50 ность гашения полигармонических вибраций.

Формула изобретения

1. Система автоматического гашения вибраций, содержащая вибровозбудитель, два вибродатчика, четыре усилителя, фазовый детектор, частотный детектор, интегратор, сумматор и блок формирования компенсирующего. сигнала, состоящий из п паласовых следящих фильтров и и сумматоров, причем первый вибродатчик установ— лен на массе вибровозбудителя, вто— рой вибродатчик прикреплен к объекту защиты, выход первого вибродатчика через первый усилитель соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого подключен к входу частотного детектора, вход блока формирования компенсирующего сигнала подключен к выходу второго усилителя, вход которого соединен с выходом второго вибродатчика, выход фазового детектора через интегратор соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к вы— ходу частотного детектора,а выход соединен с входом третьего усилителя, соединенного выходом с первым входом вибровозбудителя, первый выход блока формирования компенсирующего сигнала соединен с входом четвертого усилителя, выход которого подключен к второму входу вибровоз— буцителя, отличающая с я тем, что, с целью повышения эффективности гашения полигармонических вибраций, второй выход блока формирования компенсирующего сигнала подключен к входу частотного детектора.

2., Система по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что блок формирования компенсирующего сигнала содержит усилитель и и групп из последовательно соединенных паласовых следящих фильтров и сумматоров по числу гармонических составляющих в спектре полигармонических вибраций, соединенных последовательно в порядке убывания амплитуд составляющих гармоник, вход блока формирования компенсирующего сигнала соединен с входом первого полосового следящего фильтра, выход которого соединен с вторым выходом блока формирования компенсирующего сигнала и через усилитель с первым входом Il-ãо сумматора, вход каждого i-го полосового следящего фильтра, кроме п-rо, связан с вторым входом i-го сумматора., выход каждого полосового следящего фильтра, кроме первого, соединен с х-ым входом и-го сумматора, выход которого соединен с первым выходам

1269106 блока формирования компенсирующего сигнала.

3. Система по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что полосовые следящие фильтры выполнены с возможностью регулировки коэффициента передачи и частотной настройки, содержат полосовой фильтр, сумматор, фазовый детектор, частотный детектор, два фильтра нижних частот и управля- 10 ющий элемент, причем вход полосового следящего фильтра связан с входом частотного детектора, первым входом полосового фильтра и первым входом фазового детектора, второй вход кото рого соединен с выходом полосового фильтра и выходом полосового следя- щего фильтра, выход фазового детек-. тора через первый фильтр нижних частот соединен с первым входом сумматора, второй вход которого через второй фильтр нижних частот соединен с выходом частотного детектора, а выход сумматора через управляющий элемент сосдинен с вторым входом полосового фильтра.

1269106

Составитель З.Шефтель

Техред А.Кравчук Корректор В. Бутяга

Редактор Е.Папп

Заказ 6035/50 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