Установка для вопроизведения линейных ускорений

 

Изобретение относится к измерительной и испытательной технике и может быть использовано в установках метрологического и испытательного назначения при воспроизведении линейных ускорений. Целью изобретения является повышение точности воспроизведения линейных ускорений в динамических режимах работы за счет введения в закон регулирования составляющей , пропорциональной первой производной от сигнала задания и стабилизации параметров контура регулирования линейных ускорений при любых значениях воспроизводимого параметра. Сигналы с блока 1 задания градиента ускорения и блока 2 задания ускорения поступают на соответствующие входы блока 3 комбинированного управления. Выходной сигнал блока 3 в блоке 4 сравнения сравнивается с сигналом блока 14 передачи информации датчика 12 воспро

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕспублик (я)л G 01 P 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ %

° °

° °

ЪФ

0

С)

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4751857/10 (22) 20.10.89 (46) 23.12.91. Бюл, N 47 (72) M.Н. Иванов, Н.В, Шепелев и.А.Г. Стрижка (53) 531.768(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 854454,,кл. В 04 В 13/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

N 1062616, кл. G 01 P 21/00, 1982. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ УСКОРЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной и испытательной технике и может быть использовано в установках метрологического и испытательного назначения при воспроизведении линейных ускорений. Целью

„„SU „„1700487 А1 изобретения является повышение точно.сти воспроизведения линейных ускорений в динамических режимах работы за счет введения в закон регулирования составляющей, пропорциональной первой производной от сигнала задания и стабилизации параметров контура регулирования линейных ускорений при любых значениях воспроизводимого параметра.

Сигналы с блока 1 задания градиента ускорения и блока 2 задания ускорения поступают на соответствующие входы блока 3 комбинированного управления, Выходной сигнал блока 3 в блоке.4 сравнения сравнивается с сигналом блока 14 передачи информации датчика 12 воспро1700487 (3) изводимого линейного ускорения, который совместно с испытуемым прибором 13 установлен на платформе 11, связанной с ротором 8 и двигателем 9 привода. Разностный сигнал с выхода блока 4 преобразуется ре- гулятором 5 ускорения и поступает через блок 6 линеаризации на блок 7 управления приводом, который управляет двигателем 9

Изобретение относится к измерительной и испытательной технике и может быть использовано в установках метрологического и испытательного назначения при воспроизведении линейных ускорений.

Цель изобретения — повышение точности воспроизведения линейных ускорений в динамических режимах работы установки.

На фиг. 1 представлена функциональная схема установки для воспроизведения линейных ускорений; на фиг. 2 — функциональная схема блока комбинированного управления; на фиг, 3 — кривые изменения выходного сигнала nepaoro преобразователя цифра — аналог; на фиг, 4 — функциональная схема блока линеаризации; на фиг, 5— функциональная схема блока управления приводом.

Установка для воспроизведения линейных ускорений (фиг. 1) содержит блок 1 задания градиента ускорения, блок 2 задания ускорения, блок 3 комбинированного управления, блок 4 сравнения, регулятор 5 ускорения, блок 6 линеаризации, блок 7 управления приводом, ротор 8 с приводом, двигатель 9 привода, датчик 10 угловой скорости ротора, платформу 11 для крепления исследуемых приборов, датчик 12 воспроизводимого линейного ускорения, испытуемый прибор 13 и блок 14 передачи информации.

Блок 3 комбинированного управления (фиг, 2) содержит компаратор 15, преобразователь 16 код-частота, первый, второй и третий элементы Н Е 17 — 19, первый элемент

И 20, преобразователь 21 кода, второй и третий элементы И 22 и 23, ключ 24 элемент

И вЂ” НЕ 25, счетчик 26, первый и второй преобразователи 27 и 28 цифра-аналог, сумматор 29.

Блок 3 комбинированного управления предназначен для формирования сигнала, пропорционального сумме подлежащего воспроизведению закона изменения ускорения во времени аз (t) (сигнала задания

45 привода. С двигателем 9 связан датчик 10 угловой скорости ротора, сигналы с которого поступают на блоки 6 и 7 для обеспечения требуемых характеристик этих блоков. По сигналам блока 7 управления, ротор 8 двигателя 9 вращается и на платформе 11 создается требуемое линейное ускорение. 5 ил. ускорения), и составляющей, пропорциональной его первой производной аз ф

В установившемся, режиме выходной сигнал блока 3 комбинированного управления равен

YK = as(t) = август Кду, (1) где а;уст значение, подлежащего восп роиаведению ускорения в установившемся режиме;

Кду — коэффициент передачи датчика 12 линейного ускорения с учетом блока 14 передачи информации.

В динамических режимах работы (при воспроизведении переменных ускорений)

Yy. = (аз(т) + Г1азЩ<ду, (Z) где T> — коэффициент, имеющий размерность времени (постоянная времени).

Составляющая аф) определяется как

t аз(т)= f аз(т) /sign(a3y. -а(t) / Ф, о

1,азуст: аз (1); где slgA(азугd3(t)) = 0,азат = аз(1); (4)

-1a3yct < аз (т).

Зависимости (3) и (4) реализованы в схеме блока 3 комбинированного управления на базе преобразователя 16 код-частота, управляемого кодом Й/аз/, поступающим на первый вход блока 3 комбинированного управления, а также на базе второго и третьего элементов И 22 и 23, счетчика 26, выполняющего функцию интегратора, второго преобразователя 28 цифра — аналог и компаратора 15. Модуль аз t l градиента аз(т) в уравнениях (1)-(3) зависит от кода N/аз, а знак азф определяется согласно выражению (4) с помощью дешифратора знака (третий элемент НЕ 19) и первый элемент И 20), подключенного к выходам ">" и "<" компаратора 15. Составляющая Кдуаз() в уравнении (2) формируется с помощью первого и второго элементов НЕ 17 и i8, преобразователя 21 кода, ключа 24, элемента И-НЕ 25 и первого преобразователя 27 цифра — аналог.

1700487

Первый преобразователь 27 цифра-аналог используется в двухполярном включении и работает в смещенном коде. Статическая характеристика такого преобразователя представлена на фиг. 3а. На фиг. Зб пред5 5 ставлена зависимость выходного сигнала0 первого преобразователя 27 цифра-аналог от входного кода N/аз/, При этом нулевое напряжение с погрешностью, не превышающей половины цены единицы наи- 10 меньшего разряда, на выходе первого преобразователя 27 цифра — аналог (фиг. 3)5 обеспечивается подачей сигнала логиче-5 ской "1" нэ его знаковый разряд Dn и сигнала логического "О" на его информационные . 15 разряды 0,-1.„D1. Соответственно на выходе элемента И вЂ” НЕ 25 должен иметь место сигнал логической "1", а на выходе второго элемента НЕ 18 — логического "0". Положительному выходному напряжению преобра- 20 зователя 27 (фиг. Зб) соответствует наличие в знаковом разряде Dn сигнала логической

"1". При этом абсолютная величина его выходного напряжения пропорциональна коду Dn-1,Dn-г",...,D1", равному N/àç/. Таким 25 образом, положительное выходное напряЬ жение преобразователя 27 цифра-аналог соответствует наличию сигнала логического

"0" нэ выходе первого элемента НЕ 17 и сигнала логической "1" на выходе второго 30 элемента НЕ 18, когда код К/аз/ передается на информационные разряды первого преобразователя 27 цифра †анал через элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ преобра.зователя 21 кода и элементы И ключа 24 без 35

ИЗМЕНЕНИЯ, т,Е. КОд Й/a3/ = Dn.1 ...D1 .

Отрицательному выходному напряжению преобразователя 27 цифра — аналог (фиг. Зб) соответствует сигнал логического

"О" в знаковом разряде О,, поступающий с 40 выхода элемента И вЂ” НЕ 25. На выходе первого элемента НЕ 17 имеет место сигнал логической "1", который поступает на вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ преобразователя 21 кода и обеспечи- 45 вает инвертирование разрядов 0п-1...01 кода N аз I . При наличии сигнала логической

"1" на управляющем входе ключа 24 инвертированный код Й/аз" поступает на информационные разряды первого преобразователя 27 50 цифра — аналог.

Таким образом реализуется зависимость выходного напряжения преобразователя 27 цифра — аналог UBblx (фиг. Зб), где модуль Остьи определяется кодом й/аз/, а 55 знак Un> > — значением выходного сигнала дешифратора знака градиента ускорения (выход первого элемента И 20).

Блок 6 линеэризации (фиг. 4) функционально представляет собой делитель выходного сигнала регулятора 5 ускорения на угловую скорость вращения ротора (фиг. 1).

Реализация блока 6 линеаризации представлена для случая, когда в качестве датчика 10 угловой скорости используется импульсный магнитоэлектрический или фотоэлектрический преобразователь угла поворота в унитарный код. В этом случае операция деления на угловую скорость может быть заменена эквивалентной операцией умножения выходного сигнала регулятора 5 ускорения на период следования частоты импульсов датчика 10 угловой скорости.

При этом в состав блока 6 линеаризации (фиг. 4) входят цифровой периодомер 30 и блок 31 перемножения.

Блок 7 управления приводом (фиг. 5) содержит преобразователь 32 частота — напряжение, регулятор 33 скорости, регулятор 34 тока, датчик 35 тока, усилитель 36 мощности.

Установка для воспроизведения линейных ускорений работает следующим образом.

В режиме воспроизведения нарастающего по некоторому закону ускорения с последующим выходом его на установившееся значение аэуст сигналы задания конечного значения ускорения ак и градиента ускорения аз (фиг. 1), вырабатываемые соответственно блоком 2 задания ускорения и блоком

1 задания градиента ускорения, поступают соответственно на второй и первый входы блока 3 комбинированного управления, на выходе которого появляется сигнал комбинированного управления в соответствии с выражением (2}, при этом выходной сигнал блока 1 задания градиента ускорения участ- . вует в формировании составляющей T1 =

=Кдуаз, t обеспечивающей компесацию динамических ошибок регулирования.

На выходе блока 4 сравнения появляется разностный сигнал Y, который преобразуется регулятором 5 ускорения в сигнал

Up@. поступающий на первый вход блока 6 линеаризации, на второй вход которого поступают импульсы от датчика 10 угловой скорости ротора. Значение выходного сигнала регулятора 5 ускорения, проходящего на выход блока 6 линеаризации, при этом изменяется обратно пропорционально угловой скорости ротора.

Выходной сигнал блока линеаризации

0у поступает далее на вход замкнутого контура регулирования скорости ротора, состоящего из блока 7 управления привода, двигателя 9 привода, ротора 8 и датчика 10 угловой скорости ротора. При этом двигатель 9 вращается со скоростью. определяе-.

1700487 8

40 мой значением сигнала Uy. Значение воспроизводимого ускорения нарастает пропорциональио квадрату угловой скорости.

Благодаря наличию блока 6 линеаризации воспроизводимое ускорение и выходные сигналы регулятора 5 ускорения и блока 3 комбинированного управления пропорциональны. Тем самым создается возможность компенсации динамической ошибки . егулирования ускорения, а также обеспеч вается устойчивая работа замкнутого контура ускорения во всем диапазоне. Например, в режиме воспроизведения лиI нейно изменяющегося ускорения (аз =

= const) воспроизводимое ускорение а(т) равно заданному значению аз{1). При этом разность выходного сигнала Ук блока 3 комбинированного управления и сигнала обратной связи по ускорению,с выхода блок 14 передачи информации дает на входе регулятора 5 ускорения постоянный сигнал

Т Кдуаз, который интегрируется регулятор м 5 ускорения. B. результате выходной с гнал регулятора 5 ускорения изменяется линейно. Благодаря наличию блока 6 линеа изации обеспечивается линейный закон изменения воспроизводимого ускорения а() с темпом аз. Если воспроизводимое ускорение 8(t) из-за влияния возмущений отличается от аз (t), то за счет обратной связи по ускорению на входе регулятора 5 ускорен я образуется дополнительный сигнал, воздействующий через регулятор 5 ускорения, блок 6 линеаризации и блок 7 управления приводом на двигатель 9 таким о разом, что ускорение возвращается к требуемому значению аз(1).

В конце переходного процесса аз(т) =

-faye и установка работает в режиме стабилизации. При этом выходной сигнал блока 3 комбинированного управления Ук = аэуст =

=сопзт. При отсутствии возмущений входной сигнал регулятора 5 ускорения равен нулю, а его выходной сигнал постоянен.

Если воспроизводимое ускорение под влиянием возмущений становится равным азат, то на выходе блока 4 сравнения появляется разностный сигнал, не равный нулю, который воздействует на установку, проходя через регулятор 5 ускорения, блок

6 линеаризации, блок 7 управления приводом и двигатель 9 привода, возвращая ускорение к требуемому значению.

Таким образом, обеспечивается воспроизведение линейных ускорений в соответствии с его задаваемым значением.

Формула изобретения

Установка для воспроизведения линейных ускорений, содержащая блок задания ускорений, блок сравнения, ротор с приводом, платформудля крепления испытуемого прибора и датчика воспроизводимого ускорения, выход которого через блок передачи информации соединен с вторым входом блока сравнения, и блок управления приводом, выход которого соединен с двигателем привода, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности, в нее введены блок задания градиента ускорения, блок комбинированного управления, блок линеаризации, регулятор ускорения и датчик угловой скорости фотора, связанный с двигателем, при этом блок управления приводом выполнен с двумя входами, первый вход блока комбинированного управления соединен с выходом блока задания градиента ускорения, второй вход — с выходом блока задания ускорения, а выход — с первым входом блока сравнения, выход которого через регулятор ускорения соединен с первым входом блока линеаризации, выход которого соединен с первым входом блока управления приводом, а вторые входы блоков управления приводом и линеаризации соединены с выходом датчика угловой скорости ротора.

1700487

1700487

Составитель А.Альшаев

Редактор Л.Гратилло Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Заказ 4465 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", f, Ужгород, ул.Гагарина, 101