Многоканальный испытательный стенд

 

изобретение относится к области техники испытаний на прочность, ресурс, надежность натурных конструкций. Новым в изобретении является то, что в многоканальном испытательном стенде, содержащем программно-задающее устройство. ведущие и ведомые каналы возбуждения испытательных воздействий, каждый из которых состоит из возбудителя воздействий, управляемого исполнительным органом и связанного с датчиком возбуждаемого воздействия , и регулятора, программно-задающее устройство выполнено с использованием микропроцессора, датчик возбуждаемых воздействий ведущих каналов выполнен с дополнительными выходами по числу ведомых каналов и в каждый ведомый канал введен функциональный преобразователь ведущего параметра с управляющими цепями, соединенными с программно-задающим устройством , выходом соединенным со входомрегулятора и входом подключенным к дополнительному выходу датчика ведущего канала. 2 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (l l) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4903451/24 (22) 21.01.91 (46) 30.06.93. Бюл. % 24 (71) Научно-исследовательский институт строительных конструкций (72) В.И.Литвак (56) Авторское свидетельство СССР

М 1137877, кл. G 01 М 7/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N. 864052, кл. G 01 N 3/36, 1980. (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД (57) Изобретение относится к области техники испытаний на прочность, ресурс, надежность натурных конструкций. Новым в изобретении является то, что в многоканальном испытательном стенде, содержащем программно-задающее устройство, Изобретение относится к области техники испытаний на прочность, ресурс, надежность натурных конструкций, в частности строительных и авиационных, в условиях, приближающихся к эксплуатационным.

Цель изобретения — расширение области применения многоканального испытательного стенда, повышение точности воспроизведения условий реальной эксплуатации испытуемого объекта и, следовательно, повышение достоверности результатов испытаний.

На фиг.1 приведена структурная схема многоканального испытательного стенда; на фиг.2 — структурная схема одного из воз(я)з G 01 М 7/00605 В 19/00 ведущие и ведомые каналы возбуждения испытательных воздействий, каждый из которых состоит иэ возбудителя воздействий, управляемого исполнительным органом и связанного с датчиком возбуждаемого воздействия, и регулятора, программно-задающее устройство выполнено с использованием микропроцессора, датчик возбуждаемых воздействий ведущих каналов выполнен с дополнительными выходами по числу ведомых каналов и в каждый ведомый канал введен функциональный преобразователь ведущего параметра с управляющими цепями, соединенными с программно-задающим устройством, выходом соединенным со входом регулятора и входом подключенным к дополнительному выходу датчика ведущего канала. 2 ил. можных вариантов функционального преобразователя.

Стенд содержит несколько каналов - ведущих 1 и ведомых 2 - возбуждения испытательных воздействий (на фиг,1 показан один ведущий и два ведомых канала). Каждый из каналов имеет контур управления. содержащий: возбудитель 3 воздействий (например, силовой гидроцилиндр, гидромотор, электромеханиэм), действующий на испытуемый объект 4; датчики 5 и 6 возбуждаемого воздействия, осуществляющие отрицательную обратную связь в контуре управления; регуляторы 7 и 8 воздействий, включающие в себя устройство сравнения заданного и фактического значений,возбуждаемых воздействий и формирователь сигнала управления.

1824528 определяющий закон регулирования в канале; усилитель 9 мощности; исполнительный орган 10, воздействующий на возбудитель 3 в соответствии с выходными сигналами регулятора и представляющий собой, например, электрогидравлический преобразователь (сервоклапан) в случае использования гидравлических возбудителей.

Ведомые каналы 2 отличаются от ведущего 1 наличием функциональных преобразователей 11, которые входом связаны с дополнительными выходами датчика 5 ведущего канала, а выходом — с задающим входом регулятора 8.

Программно-задающий блок 12 выполняется общим для всех каналов и с элементами, используемыми для ввода задания в каждый из каналов. Блок 12 связан выходами с управляющими цепями функциональных преобразователей 11 (для программного изменения функции преобразования сигнала датчика 5 ведущего параметра в задающий сигнал ведомого канала 2) и непосредственно с задающим входом регулятора 7 ведущего канала.

В ведомых каналах 2 контур управления всегда замкнутый (с обратной связью по ведомому параметру); в ведущих каналах 1 контур может быть как замкнутым, так и разомкнутым, Функциональный преобразователь 11 может быть выполнен с использованием (см. фиг.2) аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 13. арбитра 14. регистра 15, запоминающего устройства (блока памяти) 16 оперативного или постоянного с возможностью многократного перепрограммирования, цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) 17, интегратора 18, нормирующего устройства 19. Блок 16 памяти и арбитр 14 связаны с микропроцессором 20, используемым в программно-задающем блоке 12.

B варианте функционального преобразователя, показанном на фиг.2, изображен

АЦП, выполненный как АЦП с накоплением (со ступенчатым пилообразным напряжением) в виде собственно АЦП 21 со счетчиком и цифроаналоговым преобразователем, схемы совпадения 22, генератора 23 тактовых импульсов и источника 24 опорного напряжения, Принцип работы такого АЦП состоит в сравнении выходного напряжения

Usx(t) с последовательно нарастающим эталонным напряжением U (t), представляющим собой сумму квантов, которые определяют погрешность преобразования, Ступенчатое напряжение U> формируется с помощью цифроаналогового преобразователя и двоичного счетчика, последовательно изменяющего свое состояние, начиная от момента обнуления, соответствующего началу операции преобразователя, В момент времени совпадения через К шагов эталонного напряжения со входным схема совпадения 5 22 вырабатывает импульс, останавливающий счетчик путем подачи запирающего сигнала на схему 22, пропускающую на счетчик импульсы тактового генератора 23. Зтот момент времени соответствует окончанию операции пре10.образования и формированию сигнала

-"Готовность данных", используемого в качестве условия воэможности записи в регистр

15 и разрешения для работы арбитра 14 (регистр 15 необходим для того, чтобы на

"5 время преобразования АЦП адресные данные на входе блока 16 не изменялись и всегда соответствовали намеченному результату работы АЦП в каждый момент завершения преобразования).

40

Многоканальный испытательный стенд работает следующим образом. При включении стенда сигнал программно-задающего блока 12, определяющий заданный харак45 тер изменения значений ведущего параметра, в устройстве сравнениг; регулятора 7 сопоставляется с сигналом отрицательной обратной связи. вырабатываемым датчиком

5 и характеризующим фактическое значение ведущего параметра. Из сигнала рассогласования, вырабатываемого в устройстве сравнения, в регуляторе 7 формируется управляющий сигнал (например, по ПИД-закону), который после усиления в усилителе 9 мощности воздействует на исполнительный орган 10 таким образом, что возбудитель 3 отрабатывает заданное значение воспроизводимого воздействия.

При разомкнутом контуре управления ведущим параметром, применч,мом в слу25

Функциональное назначение арбитра

14 состоит в определении, когда и какие адресные данные (от АЦП 13 или от микропроцессора 20) должны выставляться в блоке 16 памяти. Арбитр 14 представляет собой селектор, управляемый схемой 22 АЦП 13 и сигналами микропроцессора 20. определяющими, в соответствии с реализуемой программой, момент перемены функциональной зависимости, реализуемой преобразователем 11 (например, после отсчета заданного количества циклов нагружения или после завершения установленного интервала времени). и характер этой функциональной зависимости. Селектор подключает к блоку

16 либо выход АЦП, либо выход микропроцессора 20.

Арбитр 14 может быть выполнен в виде селектора, на информационные входы которого направляются Сигналы от схемы совпадения 22 и от микропроцессора 20, 1824528

t0

20

30

45

55 чаях, когда такое управление позволит более точно моделировать реальные эксплуатационные режимы работы испытуемого объекта 4. управляющий сигнал является функцией только задания.

Одновременно с началом работы ведущего канала 1 на входы регуляторов 8 ведомых каналов 2 начинают поступать сигналы задания, формирующиеся в функциональных преобразователях 11 по заданному блоком 12 закону из сигналов датчика 5 ведущего параметра. Регуляторы 8 обеспечивают отработку этих сигналов задания так же, как регулятор 7 в ведущем канале 1.

При необходимости функция преобразования сигнала датчика 5 ведущего параметра в задающий сигнал ведомых каналов

2 может изменяться по командам блока 12 от этапа к этапу реализуемой программы, Функциональный преобразователь 11 по схеме фиг.2 при этом работает следующим образом. Аналоговый сигнал датчика 5 поступает на АЦП 13, работающий в режиме периодического запуска, где преобразуется в код. Данные с АЦП 13 по сигналу "готовность данных" загружаются в регистр 15, выход которого подсоединен к адресным линиям блока 16 памяти; в ячейках этого элемента находятся данные, описывающие выходной сигнал в соответствии с реализуемой в данный момент функцией преобразования ведущего параметра о задание для отработки ведомых параметров. Данные из блока 16 поступают в ЦАП 17, с выхода которого через интегратор 18 и нормирующий преобразователь 19 направляются на задающий вход регуляторов 8 ведомых параметров.

Для оперативного изменения реализуемой функции преобразования сигнала датчика 5 используются арбитр 14 и средства связи (адресная шина и шина данных) с микропроцессором 20 устройства 12, при помо° щи которых изменяется содержимое ячеек памяти блока 16.

Если в ходе испытаний функция преобразования должна оставаться неизменной, то функциональный преобразователь может быть полностью автономным и в качестве блока 16 памяти используется устройство запоминающее постоянное, которое заранее программируется известным способом.

Изобретение может быть использовано при создании стендов для ресурсных испытаний иэделий машиностроения, авиастроения, строительной индустрии и др.

Формула изобретения

Многоканальный испытательный стенд. содержащий программно-задающий блок, ведущий и ведомые каналы возбуждения испытательных воздействий, каждый из которых состоит из возбудителя воздействий, вход которого соединен с исполнительным органом, а выход — с входом датчика возбуждаемого воздействия, первый выход которого соединен с первым входом регулятора, выход которого через усилитель мощности подключен к исполнительному органу, оторой вход регулятора ведущего канала соединен с задающим выходом программно-задающего блока, второй выход датчиков возбуждаемого воздействия соединен с объектом испытания, отл ич а ю щи и с я тем, flo в каждый ведомый канал введен функциональный преобразователь ведущего параметра, группа информационных входов которого соединена с соответствующей группой выходов задания программно-задающего блока, а второй вход — с соответствующим выходом датчика возбуждаемого воздействия ведущего канала, выход функционального преобразователя ведущего параметра соединен с вторым входом регулятора того >ке ведомого канала, причем функциональный преобразователь состоит из аналого-цифрового и реобразооателя, источника опорного напряжения, оыход которого соединен с входом опорного напряжения цифроаналогового преобразо.вателя арбитра, первая группа информационных входов которого соединена с группой информационных входов функционального преобразователя, вторая группа информационных входов — с группой выходов аналого-цифрового преобразователя, вход разрешения арбитра соединен с выходом

"Конец преобразований" аналого-цифрового преобразователя и с входом записи регистра, группа информационных входов которого подключена к группе информационных выходов арбитра, а группа разрядных выходов — к адресным входам блока памяти данных, группа информационных оходоо которого соединена с группой информационных входов функционального и реобразователя, разрядные выходы блока памяти данных соединены с группой входов цифроаналогового преобразователя, вход- с выходом источника опорного напряжения. выход — с входом интегратора, выход которого через нормирующий элемент соединен с выходом функционального преобразователя, 1824528

Рмг, f.. «8

Ри . 2

Редактор

Заказ 2220 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Г

I

Составитель В,Литвак

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С,Шекмар