Электрогидравлическая следящая система стенда

 

СО103 СОВЕТСКИХ

СОЦНАЛ11СТИЧЕСКНХ РЕСПУВЛЕ1К

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПЛТЕ11Т СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3846397/06 (22) 1 8.01.85 (46) 15.11.93 Бюл. Мю 41-42 (72) Гуков Б.Ф.. Стерлин АЯ. (в) Я (и) 1272820 À1 (5Ц F H B 19 00 (54) ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СЛЕДЯЩАЯ

СИСГНВ СТЕНДА (57) Изобретение относится к области гидроавтоматики и может быть испОльзовано в конструкциях испытательных стендов, предназначенных для проведения цикличеСКИХ ИСПЫТ3!!Ий Ме><ВНИЧЕСКИХ УЗЛОВ и KC>Il" ст рук ций.

Целью изобретения является повыаеH(»8 быстрОД8йстви5! СтенДВ.

На фиг.1 изображена структурная схема элОктрОГидраВли !Вской! системы стенда; HB фиг.2 — структурная схема накопителя; Н3 фиГ,3 структурн351 схема формироватех!я (3(! !ало! Ового сиг1!3!13; на фиг.4- графики c!»t= нолов на Выходах зломен TOO системы при ее

P 3 5OT8.

Система (фиг,1) содержит блок 1 задаНИЯ ПРО P3I1l» (БОЗ 10>КНО ИСГ1ОЛЬЗОВ3!Н»Е

ЦЭВМ), Час-:ь разрядов (характеризую!Дих

КОДЫ ОРД iH31, фоРМЫ, ЦИКЛ3) ЦИФРОВОГО

D!-.>Хоj!3 блока 1! соединена с cQÎTB8T(TB)> !0щ51ми разрядами цифровОГО Входа формирователя 2 3l!3!10!0DOI сиГнала. ДpyГая чаСть разрядов (характеризу!Ощая частоту)

Вь!Хс!Дс! блока 1 Г!ОДана на ОДин из ЦифрОГ>ых

ВХОДОВ cуlмматора >, Второй цифровой ВХОД сумматора 3 соединен с выходом аналогоцифрового преобразователя 4, а входуправления сумматора 3 связан с выходом "Конец прообразова!!Ия" преобразователя 4. Выход сумматора 3 подключен к раЗрядам частоты цифрового входа блока 2, аналоговь!й

Вход которого подключен к одном из входов блока 5 ср".Внения. Другой Вход блок3 5 соединен с Выходом датчика 6 обратной связи.

Вь!ход блока 5 сравнения подключен к Входу усилителя 7 F 10!Litt ocTL», БыхОД которОГО сья33!i (. БХОДВ К! И ЭЛОК (РОГ!!ДР3 ВЛ ИЧОСКО ГО yyCÈлиталя 8 и электронного фильтра 9, Выход

L(L;èëL1TBëB 8 соеДи!!ен с БхОДОГ1 датчика 6, I ) bIx0(". фи>! ьтра 9 соединен с ВхоДОм амГ!ли",,,!о!.1ера 10, выходом соединен!Ого с од-!!им из Входов блока 11 вычитания, Второй!

Бхо!„ i:OTopÎIÎ связан с B-Ixogot» блОка 12

УСТВ БОК ДОПУС П»МОй ВОЛ ИЧИН Ы ТОКО;. I IP3 Бяе-!

1ия, ВыхОД б)10K3 1 1 пОДкл!Очен к сиГналь" ному Входу электронного ключа 13, Выход которого соединен с Входом блока 14 выборки !» Хранен1!я с!!гнала.

Выход блока l4 подп!!Очен к Входу накопителя 15 разностей. Аналоговый выход

>!акОГ!ит85!я 15 соеди;!8!(с Входом аналоГОцифрового преобразователя 4, Позиционны!1 ВыхОд сиГнала Конец н3êoпленил накопителя 15 связан с входом сигнала "H3чала преобразования" преобразователя 4, Входы обнулени- блока14 и накопителя

15 объединены и подключены к Выходу перВого лог11ческого элемента И 16, один вход

КОТОРОГО СОЕДИНЕН С ВХОДОМ ВТОРОГО ЛОГИЧЕс 0l 0 3fI8L»8>LT3 И 17 и BtlxopOF4 сигH3>13

"Признак экстремума" формирователя 2.

Второй вход элемента И 16 подключен к выход инвертора 18, чей вход соединен с вторым входом элемента И 17 и выходом сигнала "Цикл" формирователя 2. Выход лемента И 17 подключен к управляющему входу электронного ключа 13.

Накопитель 15 (фиг.2) содержит второй сумматор 19, один из входов которого связан с15, входами формирователя импульса 20 и дополнительного электронного ключа 21. Другой вход второго сумматора 19 соединен с выходом второго блока 22 выборки и хранения сигнала, вход которого связан с вь!Ходом дополнительного электронного ключа

23, «ей сигнальный вход представляет собой аналоговый выход накопителя 15 и подключен к интегратору 24 и одному из входов второго бг!Ока 25 сравнения. Другой вход бло <а 25 соединен с выходом сумматора 19, позиционный выход блока 25 подключен к управля!Ощему входу ключа 21. Выход формирователя 20 импульса соединен с управляющим входом ключа?3, Входы обнуления блока 22 и интегратора 24 связаны с входом

Обнуления накопителя 15.

Формиров31ель 2 аналогового сигнала (фиг.3) состоит из блока 26 буферных регистров, вход которого связан с цифровым входом формирователя 2, а выход — с входом блока 27 рабочих регистров, причем разряд на выходе буферного регистра, определяющий переда.у сигнала "Цикл", соединен с клеммой Выхода сигнала "Цикл" формирователя 2. Цифровые выходы блока 27 рабочих регистров соответственно соединены с выходами управляемого генератора 28 и цифровыми входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей 29 и

30, опорные входы которых объединены и подключены к выходу третьего цифроаналогового преобразователя?>1. Выходы цифроаналоговых преобразователей 29 и 30 соответственно соединены с двумя входами резисторной матрицы 32, выходы которой подкл!Очены к коммутатору 3. Выход коммутатора 33 соединен с входом интерполятора

34, выход которого связан с электронным усилителем 35, чей выход является выходом аналогового cl»IH3n3 формирователя 2. Входы управления коммутатора 33 и интегратора 34 соединены с управляющим выходом генератора 28, при этом выход сигнала

"Признак экстремума" генератора 28 соедиH . H с одноименным выходом формирователя 2 и входом управления блока 27 рабочих регистров. Усилитель 8 соединен с объектом ис 51ы та н и я (н е показан).

И72820

5.

30

Электрогидравлическая следящая система стенда работает следующим образом, При пуске и в начале каждой циклической ступени программы блок 14 выборки хранения и накопитель 15 обнуляются по сигналу "Пуск" или по сигналу "Признак экстремума", вырабатываемому формирователем 2. Т,к. накопитель 15 обнулен, выход аналого-цифрового преобразователя 4 также.равен нулю, поэтому код частоты, выдаваемый блоком 1 через сумматор 3, поступает на вход формирователя 2 аналогового сигнала в первоначальном виде, соответствующем программе. На аналоговом выходе формирователя 2 при этом начнет генерироваться программный сигнал нагру. женил.

Этот сигнал поступает на вход блока 5 сравнения, где будет сравнен с сигналом обратной связи датчика 6. Выходной сигнал блока 5, зависящий от разности сигналов HB

его входах, поступит на вход усилителя 7 мощности, который своим токовым выходным сигналом приведет в действие электрогидравлический усилитель 8, создающий необходимое воздействие на объект испытаний, Величина этого воздействия через датчик б поступит на вход обратной связи блока 5 сравнения. Таким образом, система автоматически отслеживает программную функцию, заданную блоком 2.

Сигнал управления с выхода усилителя

7 подается на вход фильтра 9, который убирает на нем высокочастотные наводки. Максимальные значения тока на выходе усилителя 3 и, следовательно, фильтра 9 возникают в момент наибольшей скорости изменения программного сигнала, т.е. между точками экстремумов программной функции. Выходной сигнал фильтра 9 поступает на амплитудомер 10, который запоминает амплитуды тока управления электрогидравлическим усилителем 8. Запомненное значение амплитуды блоком 11 вычитается из предельно допустимой величины тока управления, заданной блоком 12 уставок, Сигнал, пропорциональный вычисленной разности, с выхода блока 11 поступает на вход нормально разомкнутого ключа 13, который управляется следующим образом

Если нет сигнала "Цикл" с выхода формирователя 2, то ключ 13 всегда разомкнут, т.к. элемент И 17 не пропустит через себя сигнал "Признак экстремума", замыкающий ключ 13. В этом случае сигнал "Признак экстремума" через инвертор 18 и элемент И

16 еще раз обнулит практически обнуление блока 14 выборки и хранения и накопителя

15, Таким образом. накопитель 15 на нециклических участках программы всегда обнулен.

Если генерируется циклическая ступень программы. то сразу после сигнала о первом экстремуме этой программы на выходе .

"Цикл" формирователя 2 появляется сигнал

"Цикл", который запрещает (посредством элемента И 16) обнуление блока 14 выборки и хранения и накопителя 15, но разрешает зарядку накопителя 15 через замкнутый ключ 13 и блок 14 по сигналу "Признак экстремума", вырабатываемому формирователем 2 и проходящему через элемент И 17.

Зарядка накопителя 15 происходит следующим образом.

После появления сигнала "Цикл" при достижении первого же экстремума (второго на циклической ступени) замыкается ключ 13 сигналом с элемента И 17 и разность с выхода блока 11, характег1изующая .несоответствие максимального значения тока управления на выходе блока 10 допустимому току, заданному блоком 12 уставок, поступает в накопитель 15, который ее запоминает и через преобразователь 4 передает на второй вход сумматора 3, на первом входе которого находится код, заданчый блоком 1 и определяющий программное значение частоты циклической ступени. На выходе сумматора 3 появится сумма двух входных велйчин. Этасумма поступит в формирователь 2 аналогового сигнала на его выходе. Тем самым система начнет отслеживать сигнал более высокой частоты, В связи с этим ток управления на выходе усилителя

7 мощности увеличится, что будет измерено амплитудомером 10 и сравнено в блоке 11 с допустимым значением тэка. Вычисленная разность вновь поступит на вход ключа 13, который замкнется при проявлении следующего сигнала "Признак экстремума", и в накопитель 15 добавится новая величина разности, в результате преобразователь 4 и сумматор 3 вновь осуществят коррекцию частоты цикла.

Так будет повторяться до тех пор, пока на выходе блока 11 вычитания разность не станет равной нулю. Это будет означать работу системы с максимально допустимой частотой, По окончании циклической ступени программы блоком 1 снимается сигнал

"Цикл" сразу после предпоследнего на этой ступени сигнала "Признак экстремума". Это приводит к тому, что элементы 16 и 17 приходят в такое состояние, которое при появлении последнего сигнала "Признак экстремума" на данной ступени обнуляет блок 14 выборки и хранения и накопитель

15. Следовательно, система готова к переходу на другую ступень, которая будет реализовываться аналогично описанной. Необходимо отметить, что для правильной работы накопителя 15 на его входе между двумя соседними сигналами "Признак экстремума должен находиться постоянный сигиа(1, равный величине разности, вычисленной блоком 11 в момент появления первого из них. Так как ключ 13 замыкается на время существования импульсного сигнала "Признак экстремума", а затем размыкается, между выходом ключа 13 и входом накопителя 15 установлен блок 14 выборки и хранвния, запомина(ощий сигнал вычисленной разности. Накопитель 15 последовательно накапливает эти разности or экстремума к экстремуму программной функции и тем самым через посредство преобразователя 4 и сумматора 3 корректирует код частоты циклов, Накопитель 15 разностей при этом работает следу(ощим образом.

Сиг((ал обнуления, приходящий на вход обнуления накопителя 15, в начале каждой циклической ступени обнуляет блок 22 хранения и выборки и интегратор 24. Посла этого на аналоговый вход накопителя 15 поступает ступенчатый сигнал (величина разности с блока 11 через ключ 13 и блок 14), который попадает на один из входов сумматора 19 и на входы формирователя 20 имг(gllbcG vi Kf((oL(G 21. HQ выходе сумматора 19 в этот момент появится сиг(ал, равный сигналу (а его первом входе. Сигналы HG вхо-. дах блока 25 сравнения станут неравными между собой, и позиционный выходной сигнал блока 25 замкнет кл>оч 21, и((тегратор 24 начнет заря>каться, изменяя сигнал на выходе накопителя 15, Зарядка интегратора 24 будет идти до тех пор, пока сигналы на входах блока 25 не станут равными.

В этот момент блок 25 сравнения изменит свой выходной сигнал, и к(поч 21 разомкнется, В результате интегратор 24 "àïîìíèò сигнал, равный величине на входе накопителя 15. Если на входе накопителя 15 вновь ступен (ато изменится сигнал (новый цикл коррекции), формирователь 20 импульса сформирует импульс, который через кл„оч 23 занесет в блок 22 выборки и хранения сигнал, равный сигналу на выходе интегратора

24. поэтому на входах сумматора 19 появятся два сигнала: один, равный сигналу на входе накопителя 15, а другой, — сигналу на выходе блока 22. Следовательно, на выходе сумматора 19 появится сигнал, величина которого равна сумме разностей в предыдущем цикле накопления и в настоящем. Это приведет к нарушению равенства сигналов на входах блока 25 сравнения, и он замкнет

50 ключ 21, Интегратор 24 начнет заряжаться до тех пор, пока на его выходе не появится сигнал, равный сигналу на выходе сумматора 17, т.е. сумме разностей. После.этого кл юч 21 разомкнется. Н акопл ение, аналогичное описанному, будет происходить до тех пор, пока не перестанет изменяться сигнал на входе накопителя 15. Накопленный накопителем 15 сигнал есть сигнал, характеризующий величину коррекции частоты циклического нагружения, Формирователь 2 аналогового сигнала в процессе работы системы функционирует сл еду(о щим образом, Коды частоты, ординаты и призрака цикла подаются на вход блока 26 буферных регистров, где запоминаются и устанавлива(отся на входах блока 27 рабочих регистров. Кроме того, код сигнала "Цикл" выводится на внешний контакт формирователя 2, называемый сигнал "Цикл". Участки программы могут быть как циклические, так и нециклические, в последнем случае сигнала "Цикл" нет, В блоке 27 рабочих регистров указанные коды записываются по сигналу

"Экстремум фун кций", вырабаты ваамому управляемым генераторам 28. Этот же сигнал выдается на одноименный выход формирователя 2. Как только на выходах блока

27 рабочих регистров появляется новая информация, генератор 28 начинает на своем выходе вырабатывать серию импульсов с новой частотой, а цифроаналоговые преобразователи 29 и 30 задают новые уровни аналоговых сигналов на входы резисторной матрицы 32. Импульсы новой частоты приходят на коммутатор 33, который в соответствии с ними начинает генерировать на своем выходе новую циклическую фракцию с новой частотой и новым размахом, Выходной сигнал коммутатора 33 сглаживается интерполятором 4 и усиливается усилителем 35.

Таким образом, на каждой ступени программы ведется изменение частоты циклического сигнала, направленное на достижение максимально допустимого значения тока управления, определяющего максимальную производительность системы. Следует подчеркнуть, что указанное изменение частоты автоматически компенсирует недетерминированные изменения

КПД системы и характеристик обьемов испытаний, т,к, контур коррекции частоты построен по принципу обратной связи. где регулируемым параметром является заданное наибольшее допустимое значение тока управления.

Использование изобретения в конструкциях испытательных стендов позволит

1У 72820

10 сократить сроки испытаний объектов при соблюдении требуемой точности в условиях изменения свойств испытуемых изделий и условий испытаний.

Формула изобретения

1. ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СЛЕДЯЩАЯ.СИСТЕМА СТЕНДА, содержащая блок задания программ, формирователь аналогового сигнала и электрогидравлический следящий привод, включающий последовательно соединенные блок сравнения, усилитель мощности, электрогидравлический усилитель и датчик обратной связи, соединенный с одним из входов блока сравнения, другой вход которого соединен с одним выходом формирователя аналогового сигнала, входы которого связаны с выходами блока задания программ, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия, она снабжена электронным фильтром, блоком вычитания, амплитудомером, блоком установок допустимой величины тока управления, блоком выборки и хранения сигнала накопителем, электронным ключом, аналого-цифровым преобразователем, сумматором, двумя логическими элементами И и инвертором, при этом выход усилителя мощности через электронный фильтр и амплитудомер соединен с одним из входов блока вычитания, другой вход которого соединен с блокам уставок, а выход - с сигнальным входом

Ъ электронного ключа, выход которого через последовательно соединенные блок выборки и хранения и накопитель связан с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя, цифровой выход которого соединен с одним из входов сумматора, другой вход которого подключен к блоку задания программ, а выход - к формирователю аналогового сигнала, причем один из выходов накопителя соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, первый выход которого подключен к стробирующему входу сумматора, второй выход формирователя аналоговых сигналов соединен с первыми входами элементов И, а третий - со вторым входом nepaoro элемента И и с инвертором, выход которо(56) Авторское свидетельство СССР

N857572,,кл. F 15 В 9!ОЗ. 1979.

Электронная промышленность. — M.:

1979, N. 22, с.44, рис.1 га соединен с вторым входом второго элемента. И, подключенного выходом к

1О управляющим входам накопителя и блока выборки и хранения, а управляющий вход ключа соединен с выходом первого элемента И, 2."Система по п.1, отличающаяся тем, 15 что накопитель выполнен в виде интегратора, двух дополнительных электронных ключей, второго сумматора, второго блока сравнения, второго блока выборки и хранения сигнала и формирователя импуль20 сов, причем один из входов второго сумматора соединен с аналоговым входом накопителя и входом формирователя импульсов, другой вход второго сумматора соединен с выходом второго блока выбор25 ки и хранения, входы которого подключены к формирователю импульсов и через один из дополнительных ключей - к выходу интегратора и к одному из входов второго блока сравнения, другой вход которого соединен с управляющим входом другого дополнительного ключа, через который вход интегратора соединен с входом второго сумматора.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что формирователь аналогового сигнала выполнен в виде управляемого генератора, трех цифроаналоговых преобразователей, блока буферных регистров, блока рабочих

40 регистров, резисторной матрицы, коммутатора, интерполятора и электронного усили. тели, при этом тактовый выход управляемого генератора соединен с входами управления коммутатора и интерпо45 лятора, а вход - с выходом блока рабочих регистров, соединенного через два цифроаналоговых преобразователя, резисторную матрицу, коммутатор и интерполятор с электронным усилителем, при этом третий

5О цифроаналоговый преобразователь соединен с опорными входами первых двух цифроаналоговых преобразователей, 12 728>0 бык аиалтайт Р@ Ж . DAOEQ g. !

Дуть рудумс:уеду. .

Р: в

Составитель С,Рождественский

Редактор A,Êóïðÿêãçà Техред Ы.Моргентал Корректор А, к зориз

Тираж Подписное

НПО" Поиск" Роспатента 3035, Москва! Ж-35, Раушскал наб, 4/5

Заказ 3242

Производственно-издательский комбина "Патент", r. Ужгород. ул.гагарина. 101