Устройство для моделирования широкополосных случайных вибрационных процессов

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве специализированной цифровой аппаратуры для воспроизведения заданного вибрационного состояния изделий при испытаниях на вибростенде. Цель изобретения - повышение точности системы и сокращение объема вычислений. Это достигается введением в цепь обратной связи цифрового спектрального анализатора 5 и блока 7 управления с одновременным использованием для возбуждения вибростенда 2 генератора равновероятной двоичной цифры. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУ.БЛИН

„„Я0„„1513469

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ИСКРИ

ЩгЕ(133 1 5 с,е1ЬЯ

Б лБЛИз г .с! тов.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fE(HT СССР

1 (21) 4298687/24-24 (22) 31.08.87 (46) 07.10.89. Бюл. ¹ 37 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) В.С. Демашов, В.П. Кузнецов, А.М. Никитин и К.П. Тиханович (53) 681.325(088.8) (56) Патент CUIA № 3848115, кл. Г 01 М 29/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

N 805330, кл. С 06 Р 15/20, 1980.

° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

1ЩРОКОПОЛОСНЫХ СЛУЧАЙНЫХ ВИБРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве специализированной цифровой аппаратуры для воспроизведения требуемого вибрационного состояния изделий и конструкций при испытаниях на вибростендах.

Цель изобретения — повышение точности системы и сокращение объема вычислений.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит цифроаналоговый преобразователь 1, вибростенд 2 с закрепленными на нем изделием и датчиком, аналого-цифровой преобразователь 3, формирующий фильтр 4, цифровой спектральный анализатор 5, ис точник 6 шума, блок 7 управления и блок 8 эталонных значений.

Устройство работает следующим образом. (5g 4 С Об Г 15/20, С 01 М 7/00

2 (57) Изобретение относится к вычис лительной технике и может быть использовано в качестве специализированной цифровой аппаратуры для воспроизведения заданного вибрационного состояния изделий при испытаниях на вибростенде. Цель изобретения— повышение точности системы и сокращение объема вычислений. Это достигается введением в цепь обратной связи цифрового спектрального анализатора и блока управления с одновременным использованием для возбуждения вибростенда генератора равновероятной двоичной цифры. 1 ил.

- Перед началом работы в блок эталонных значений„представляющий собой оперативное запоминающее устройство, с выхода внешнего устройства заносится (И+1) значение заданной спектральной плотности амплитуд S(K) К = 0 N равномерно заполняющий рабочий диапазон частот L требуемой разрешающей способностью. После этого, в блоке 7 управления через управляющий вход устанавливают единичные значения АЧХ формирующего фильтра:

/и (к) = 1, к = О, й/.

С выхода блока управления 7 отсчеты нулевого приближения АЧХ формирующего фильтра поступают на второй вход цифрового спектрального анализатора 5, где из них формируется комплексный массив длиной 2N отсче1513469

К = 0,2N-1

45 (2) 50 л 1 а

S,„„„„(К) - — 7 Zr(K)

R I"*I

Дальнейшее функционирование системы осуществляется по циклической схеме. С выхода источника 6 шума на второй вход формирующего фильтра

А поступает последовательность равЙовероятных двоичных цифр 0 и 1. 1ри этом, полагаем, что ноль соответтвует знаку "+", единица — знаку ! II

С выхода формирующего фильтра 4 оследовательность отсчетов у(п), оступает на вход цифроаналогового еобраэователя 1. Аналоговый слуайный процесс с выхода цифроаналого- 15

oro преобразователя 1 поступает. в ачестве возбуждающего воздействия а вибростенд 2. Сигнал с выхода атчика, закреплейного в контрольной очке испытуемого изделия, подается 20 а вход аналого-цифрового преобраэоваеля 3, преобразуется в двоичный код поступает на первый вход циАронаго пектрального анализатора- 5, где осуествляется вычисление состоятелвных ценок спектральной плотности амплиде

Пусть на первый вход цифрового пектрального анализатора поступает оследовательность отсчетов Z(n). По 30 ере поступления входных отсчетов разиваем последовательность Z(n) íà r неерекрывающнхся последовательностей

r(n), r 1,2,...,R, длиной по 2N отсче-, $0Bi Для каждой из последовательнос- 35 ей Zr(n). рассчитываются коэффициенФурье, 2х (К) по формуле

2М-1 -j(- - } н К

Йг(К) = —;Е Zr(n) е

2N n=o

Величина Ir(K), называемая периФдограммой, вычисляется по формуле

О(К) /Zr(K)/, К = О,N

Оценка спектральной плотности амплитуд 8 8„„(К) находится по Аормуле

1"

=-; /Zr(K) /, К = О,N,(3)

RI, 55

Из-за симметрии получающихся отчетов S „„(К) вычисление Ir(K) и

bMx(K) проводится только для К =

Оценки S b„„(K), К = О, N с второго выхода циАрового спектрального анализатора 5 поступают на первый

1 вход блока 7 управления, на второй вход которого в это же время подаются отсчеты заданной спектральной плотности S>(K), К = О,N.

"Блок 7 управления вырабатывает новые значения АЧХ формирующего фильтра по следующему алгоритму. (i) (I-I) ч+ (к) = v (к) -у; °

>ps (K) — S (K)3 Û {К) УБ,„,„(К) „ где W>(K) — АЧХ формирующего фильтра;

1 — номер итерации у = —. а

С выхода блока управления эта ха-! рактеристика поступает на второй вход циАрового спектрального анализатора, где Аормируется комплексный массив длиной в 2N отсчетов для последующего выполнения над ним ОБПФ.

Вещественная часть этого массива образуется по следующему правилу

W+(0)

W (1) = Ъ7 (2М-1)

w<(2) = v<(2N-г) м (з) = v<(2N-3)

ы (я) Инимая часть комплексного массива полагается равной нулю. Вычисляя от этого массива ОБПФ, в вещественной части результата получаем 2N отсчетов весовой функдни h(i) с первого выхода циАрового спектрального анализатора 5 эта весовая Аункция поступает на первый вход формирующего фильтра 4 и записывается в память фильтра со сдвигом Hà N отсчетов.

Это и есть новая весовая Аункция формирующего Аильтра 4.

Описанная процедура коррекции весовой функции формирующего Аильтра повторяется до тех пор, пока оценка спектральной плотности S „,„(Ê), К =

= 0 N на выходе аналого-цифрового преобразователя 3 не будет равна заданной S>(K) К = О,N с определенной точностью. Достижение необходимого приближения У „„(К) к S (К) означает конец настройки системы и переход к режиму испытаний. В режиме

1513469

Составитель Куленкамп

Редактор Н. Яцола Техред М.Дидык Корректор Т. Палий

Заказ 6081/49 Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 испытаний выходной сигнал формируюцего фильтра 4 через цифроаналоговый преобразователь 1 возбуждает вибростенд 2 в течение необходимого 5 для проведения виброиспытаний времени.

Формула из обр ет ения

Устройство для моделирования широкополоснис случайных вибрационных процессов, содержащее цифроаналоговый преобразователь, вибростенд с закрепленньии на нем изделием и датчиком, аналого-цифровой преобразователь, источник шума, формирующий фильтр, блок эталонных значений, выход цифро-аналогового преобразователя соединен с входом вибростенда, выход которого соединен с входом аналогоцифрового преобразователя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и сокращения объ à вычислений, в него введены блок управления и цифровой спектральный анализатор, причем выход источника шума соединен с вторым входом формирующего фильтра, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом цифрового спектрального анализатора, первый выход которого соединен с первым входом формирующего фильтра, выход блока эталонных значений соединен с вторым вхо-. дом блока управления, первый входкоторого соединен с вторым выходом цифрового спектрального анализатора, выход блока управления соединен с вторик входом цифрового спектрального анализатора, вход блока эталонных значений является информационньак входом устройства, причем управляющий вход блока управления является управляюцнм входом устройства.