Система управления для стенда прочностных испытаний



Система управления для стенда прочностных испытаний
Система управления для стенда прочностных испытаний
Система управления для стенда прочностных испытаний
Система управления для стенда прочностных испытаний
Система управления для стенда прочностных испытаний
Система управления для стенда прочностных испытаний
Система управления для стенда прочностных испытаний
Система управления для стенда прочностных испытаний
Система управления для стенда прочностных испытаний
Система управления для стенда прочностных испытаний
Система управления для стенда прочностных испытаний
Система управления для стенда прочностных испытаний

Владельцы патента RU 2661067:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С.А. Чаплыгина" (RU)

Изобретение относится к области измерительной и испытательной техники и может быть использовано для формирования переменных нагрузок в циклических программных испытаниях для определения надежности и эксплуатационного ресурса авиационных конструкций. Система управления для стенда прочностных испытаний содержит объект регулирования, гидропривод, включающий электрогидравлический распределитель и гидроцилиндр, датчик обратной связи (динамометр), измеритель рассогласования с суммирующим входом и вычитающим входом, задатчик опорной величины силового нагружения и блок управления. Система управления дополнительно содержит блок оценки амплитуды высокочастотных колебаний, вычислитель и умножитель, причем вход блока амплитуды оценки высокочастотных колебаний подключен к выходу измерителя рассогласования, выход блока амплитуды оценки высокочастотных колебаний подключен на вход вычислителя, первый вход умножителя подключен к выходу блока управления, второй вход умножителя подключен к выходу вычислителя, а выход умножителя подключен на вход электрогидравлического распределителя. Технический результат - повышение точности воспроизведения заданной программы силового нагружения конструкций. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной и испытательной техники и может быть использовано для формирования переменных нагрузок в циклических программных испытаниях для определения надежности и эксплуатационного ресурса авиационных конструкций. Совершенствование методов и средств натурных ресурсных испытаний конструкций авиационной, ракетной и космической техники является важной составной частью мер, направленных на повышение надежности и обеспечения заданного эксплуатационного ресурса разрабатываемых аппаратов и систем, поэтому актуальной проблемой является увеличения точности реализации нагрузки в процессе испытаний. Целью изобретения является повышенные точности воспроизведения заданной программы силового нагружения конструкций.

Известен способ стабилизации планера самолета в пространстве при прочностных испытаниях и устройство для его осуществления (патент RU 2562672 С2). Указанное устройство содержит датчики перемещения по крену, расположенные в корне крыла, и датчики перемещения по тангажу, установленные в носовой и хвостовой частях фюзеляжа, каналы нагружения и систему автоматического управления. Каналы нагружения содержат сервоприводы с электрогидравлическими распределителями, гидроцилиндры, тензодинамометры. Описание указанного способа прочностных испытаний и устройств для его реализаций также дано в книге Щербань К.С. Ресурсные испытания натурных конструкций самолетов - М.: Изд-во физико-математической литературы, 2001. - с. 159-162.

Управление сервоприводами в данном устройстве осуществляется с помощью системы автоматического управления, в которой обычно используются такие типовые алгоритмы управления, как пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор или пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор.

Однако указанная система управления стендом испытаний авиационных конструкций обладает таким недостатком, как возникновение высокочастотных колебаний при изменении направления движения штока гидроцилиндра, что ведет к снижению точности формирования заданной величины силового нагружения конструкций.

Известна система управления нагружением для ресурсных испытаний конструкций (патент RU 1646410 А1), которая содержит задатчик, регулятор, сумматор, силовой привод, объект нагружения и датчик нагружения. В данной системе был введен блок коррекции, в котором формируется дополнительный сигнал в канал управления, величина которого зависит от производной опорного сигнала и ошибки на выходе сумматора.

Однако данная система управления обладает тем же недостатком, а именно возникновение высокочастотных колебаний при изменении направления движения штока гидроцилиндра, что ведет к снижению точности формирования заданной величины силового нагружения конструкций.

Кроме того, известна система управления стендом (SU 1423979 А1), содержащая объект регулирования (нагружаемая конструкция), исполнительный механизм (гидропривод), электрогидравлический распределитель, гидроцилиндр, датчик обратной связи (динамометр), измеритель рассогласования с суммирующим входом и вычитающим входам, задатчик опорной величины силового нагружения. Данная система управления стендом принята за прототип.

Однако указанная система управления стендом испытаний авиационных конструкций обладает тем же недостатком, а именно возникновение высокочастотных колебаний при изменении направления движения штока гидроцилиндра, что не позволяет обеспечить требования на высокую точность формирования заданной величины силового нагружения конструкций.

Целью изобретения является повышение точности системы силового нагружения конструкций и снижение амплитуды высокочастотных колебаний, возникающих при изменении направления движения штока гидроцилиндра.

Поставленная цель достигается тем, что в систему управления для стенда прочностных испытаний, содержащую объект регулирования, гидропривод, включающий электрогидравлический распределитель и гидроцилиндр, датчик обратной связи (динамометр), измеритель рассогласования с суммирующим входом и вычитающим входом, задатчик опорной величины силового нагружения и блок управления, введены блок оценки амплитуды высокочастотных колебаний, вычислитель и умножитель, причем вход блока амплитуды оценки высокочастотных колебаний подключен к выходу измерителя рассогласования, выход блока амплитуды оценки высокочастотных колебаний подключен на вход вычислителя, первый вход умножителя подключен к выходу блока управления, второй вход умножителя подключен к выходу вычислителя, а выход умножителя подключен на вход электрогидравлического распределителя.

Поставленная цель достигается тем, что блок оценки амплитуды высокочастотных колебаний содержит блок дифференцирования, блок выделения абсолютного значения сигнала, блок ограничения сигнала и фильтр, причем вход блока дифференцирования подключен к выходу измерителя рассогласования, выход блока дифференцирования подключен ко входу блока выделения абсолютного значения сигнала, выход блока выделения абсолютного значения сигнала подключен ко входу устройства ограничения, выход которого подключен ко входу фильтра, а выход фильтра подключен на вход вычислителя.

На фиг. 1 показана структурная схема системы управления стенда прочностных испытаний.

На фиг. 2 - блок оценки амплитуды высокочастотных колебаний.

На фиг. 3 - функциональный график устройства ограничения.

На фиг. 4 - структурная схема системы управления без блоков подстройки коэффициента усилений контура регулирования.

На фиг. 5 - график сигнала у на выходе динамометра 5 для схемы, изображенной на фиг. 4.

На фиг. 6 - график сигнала u на входе электрогидравлического распределителя 3 для схемы, изображенной на фиг. 4.

На фиг. 7- график сигнала е на выходе измерителя рассогласования 6 для схемы, изображенной на фиг. 4.

На фиг. 8 график сигнала у на выходе динамометра 5 для схемы, изображенной на фиг. 1.

На фиг. 9 - график сигнала u на входе электрогидравлического распределителя 3 для схемы, изображенной на фиг. 1.

На фиг. 10 - график сигнала е на выходе измерителя рассогласования 6 для схемы, изображенной на фиг. 1.

Система управления стенда прочностных испытаний включает в себя объект регулирования 1 (нагружаемая конструкция), исполнительный механизм 2 (гидропривод), электрогидравлический распределитель 3, гидроцилиндр 4, датчик 5 обратной связи (динамометр), измеритель рассогласования 6 с суммирующим входом и вычитающим входом, задатчик опорной величины силового нагружения 7, блок управления 8, блок оценки амплитуды высокочастотных колебаний 9, вычислитель 10, умножитель 11, блок дифференцирования 12, блок выделения абсолютного значения сигнала 13, блок ограничения сигнала 14 и фильтр 15.

Предлагаемая система управления (фиг. 1) работает следующим образом. При возникновении высокочастотных колебаний в системе управления в блоке 9 осуществляется оценка амплитуды этих колебаний, значение этой оценки поступает на вычислитель 10. На выходе вычислителя 10 формируется сигнал в обратной зависимости от величины входного сигнала вычислителя 10. Выходной сигнал вычислителя 10 поступает на второй вход умножителя 11, в результате чего осуществляется уменьшение коэффициента усиления в канале управления при возникновении высокочастотных колебаний. Таким образом, достигается ограничение амплитуды колебаний при одновременном сохранении требований на точность воспроизведения циклограммы силового нагружения.

Блок оценки амплитуды высокочастотных колебаний (фиг. 2) работает следующим образом. Вход блока дифференцирования 12 подключен к выходу измерителю рассогласования 6, выход блока дифференцирования 12 подключен ко входу блока 13 для выделения абсолютного значения сигнала с выхода блока дифференцирования 12, выход блока 13 подключен на вход устройства ограничения 14, выход устройства ограничения 14 подключен ко входу фильтра 15, где выход фильтра 15 подключен на вход вычислителя 10.

Для реализации блока дифференцирования 12 используется динамическое звено с передаточной функции вида:

,

где Тх выбирается достаточно малой величины с учетом условия , здесь ƒ частота возникающих высокочастотных колебаний, которая определяется свойствами гидропривода.

Блок 13 для выделения абсолютного значения сигнала с выхода блока дифференцирования 12 реализует зависимость между входным сигналом х и выходным сигналом х1 следующего вида: х1=|х|,

Устройства ограничения 14 реализуют функциональную зависимость:

,

график которой представлен на Фиг. 3.

Величина нижнего порога а1 выбирается исходя из допустимого уровня амплитуды высокочастотных колебаний и уровня помех в канале управления, а выбор величины верхнего порога а2, осуществляется исходя из допустимой степени уменьшения коэффициента усиления в канале управления.

Для реализации фильтра 15 используется динамическое звено с передаточной функции, вида:

,

где Tz выбирается, например, с учетом условия .

Вычислитель 10 выполнен в виде функционального блока, реализующего обратно пропорциональную зависимость между выходным сигналом и входным сигналом:

,

где z выход блока оценки амплитуды высокочастотных колебаний 9,

х2 - выход устройства ограничения 14.

Предложенная система управления была апробирована на стенде прочностных испытаний.

Первоначально эксперимент был проведен для системы без блоков подстройки коэффициента усилений контура регулирования в соответствии со схемой (фиг. 4), где в блоке управления 8 был использован пропорционально-интегральный регулятор с передаточной функцией вида , где K1=0.543, К2=0.678. Результаты эксперимента для этой схемы приведены на фиг. 5-7.

Затем эксперимент был поведен на стенде с системой управления с блоками подстройки (фиг. 1). По результатам проведенных экспериментов на стенде с данной системой управления (фиг. 8-10), следует, что предлагаемая система управления позволяет уменьшить амплитуду высокочастотных колебаний примерно в 3-5 раз и одновременно позволяет сохранить высокую точность воспроизведения заданной диаграммы силового нагружения авиационных конструкций.

1. Система управления для стенда прочностных испытаний, содержащая объект регулирования, гидропривод, включающий электрогидравлический распределитель и гидроцилиндр, датчик обратной связи (динамометр), измеритель рассогласования с суммирующим входом и вычитающим входом, задатчик опорной величины силового нагружения и блок управления, отличающаяся тем, что в нее введены блок оценки амплитуды высокочастотных колебаний, вычислитель и умножитель, причем вход блока амплитуды оценки высокочастотных колебаний подключен к выходу измерителя рассогласования, выход блока амплитуды оценки высокочастотных колебаний подключен на вход вычислителя, первый вход умножителя подключен к выходу блока управления, второй вход умножителя подключен к выходу вычислителя, а выход умножителя подключен на вход электрогидравлического распределителя.

2. Система управления по п. 1, отличающаяся тем, что блок оценки амплитуды высокочастотных колебаний содержит блок дифференцирования, блок выделения абсолютного значения сигнала, блок ограничения сигнала и фильтр, причем вход блока дифференцирования подключен к выходу измерителя рассогласования, выход блока дифференцирования подключен ко входу блока выделения абсолютного значения сигнала, выход блока выделения абсолютного значения сигнала подключен ко входу устройства ограничения, выход которого подключен ко входу фильтра, а выход фильтра подключен на вход вычислителя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и диагностики технического состояния конструкций. При реализации способа на диагностируемую конструкцию устанавливают датчики ускорений.

Изобретение относится к метрологии, в частности к резонансным испытаниям механических конструкций. Способ определения параметров собственных тонов колебаний конструкций заключается в выделении собственных тонов методом фазового резонанса путем использования многоканальной системы возбуждения и измерения колебаний, определении частот фазовых резонансов, представлении колебаний конструкции по каждому собственному тону линейным осциллятором, характеристиками которого являются обобщенная сила возбуждения колебаний, обобщенная масса, обобщенное демпфирование и обобщенная жесткость соответствующего тона, определении обобщенных масс, обобщенного демпфирования и обобщенных жесткостей тонов по вибрационному отклику конструкции.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при проведении испытаний изделий на линейные перегрузки, а также при прочих видах испытаний, требующих пространственного разделения испытуемого и стендового оборудования.

Изобретение относится к области строительства и касается конструктивного выполнения прибора, обеспечивающего измерение и регистрацию ускорений колебаний почвы и объектов в широком диапазоне частот и ускорений от самых незначительных и до превышающих lg, на которых предусмотрено размещение как инженерно-сейсмометрических станций, так и станций мониторинга технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений.

Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам измерения динамических процессов. Способ фильтрации нестационарных сигналов, представляющих реализации исследуемых динамических процессов с последующим выделением полезного сигнала, осуществляют следующим образом.

Изобретение относится к испытательному оборудованию. Способ заключается в том, что на основании посредством по крайней мере трех виброизоляторов закрепляют переборку, представляющую собой одномассовую колебательную систему.

Изобретение относится к промышленной акустике. В заглушенной камере, в которой поглощается падающий на стены звук от испытуемого объекта, устанавливают испытываемый объект на плавающий пол, при этом заглушенную камеру размещают в отдельном здании с фундаментом, стенами, потолочным перекрытием, внутри которого, на автономном фундаменте, размещают ее стены, плавающий пол, на котором устанавливают испытуемый объект и легкое потолочное перекрытие, заглушенную камеру герметично облицовывают со всех сторон вновь разработанным и подлежащим испытанию звукопоглощающим элементом, при этом уровень звуковой мощности Lp испытуемого объекта определяют по результатам измерений среднего уровня звукового давления Lcp на его измерительной поверхности, за которую принимают площадь полусферы S, м2, т.е.

Изобретение относится к метрологии. В стенде для виброакустических испытаний образцов упругих и шумопоглощающих элементов, содержащем основание, на котором закреплена переборка, в качестве генератора гармонических колебаний использован эксцентриковый вибратор, расположенный на переборке, а на переборке установлена стойка для испытания собственных частот упругих элементов рессорных и тарельчатых виброизоляторов разной длины, геометрических параметров, а также разной величины масс, закрепленных на концах этих испытуемых элементов, при этом колебания массы, закрепленной на каждом упругом элементе, фиксируются индикатором перемещений.

Изобретение относится к акустике. В стенде для исследования акустических характеристик звукопоглощающих элементов в заглушенной камере, включающей в себя заглушенную камеру, в которой поглощается падающий на стены звук от испытуемого объекта, устанавливаемого на плавающем полу, при этом заглушенная камера размещается в отдельном здании с фундаментом, стенами, потолочным перекрытием, внутри которого, на автономном фундаменте, размещаются ее стены, плавающий пол, на котором устанавливается испытуемый объект и легкое потолочное перекрытие, при этом заглушенную камеру герметично облицовывают со всех сторон вновь разработанным и подлежащим испытанию звукопоглощающим элементом, при этом уровень звуковой мощности Lр испытуемого объекта определяется по результатам измерений среднего уровня звукового давления Lср на его измерительной поверхности, за которую принимают площадь полусферы S, м2, т.е.

Изобретение относится к промышленной акустике и может быть использовано для снижения шума привода машин, для облицовки производственных помещений и в других звукопоглощающих конструкциях.

Изобретение относится к определению жесткостных характеристик лопасти с целью контроля качества лопастей при серийном производстве и может быть использовано для определения жесткостных характеристик сложных деталей в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к области испытательной техники. Стенд для моделирования воздействия аэродинамической нагрузки на раскрывающиеся элементы летательного аппарата содержит механизм раскрытия с раскрывающимися элементами и механизм моделирования воздействия аэродинамической нагрузки.

Изобретение относится к энергетическому строительству, а именно к способу динамических испытаний опор воздушных линий электропередачи, который позволяет определить влияние динамических нагрузок, связанных, например, с обрывом проводов вследствие гололедных аварий или усталостных колебательных повреждений на выходе из поддерживающего зажима, на прочность и деформативность опор.

Изобретение относится к области испытаний летательных аппаратов на прочность при сложном двухкомпонентном нагружении, в частности к испытаниям подкрепленных панелей силового каркаса планера самолета, работающих одновременно на сжатие и сдвиг, для определения фактической прочности и устойчивости, а также для выбора их рациональной конфигурации и укладки полимерного композиционного материала в агрегатах летательного аппарата, воспринимающих в эксплуатации потоки сжимающих и сдвиговых нагрузок.

Настоящее изобретение относится к способу гидравлического испытания с использованием воды, выполняемому для проверки качества сварной трубы, например трубы, сваренной при помощи электрической контактной сварки, или спиральной трубы, и бесшовной трубы.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к стендам для нагружения конструкций при прочностных испытаниях. В гидросистеме для нагружения конструкции при прочностных испытаниях, содержащей нерегулируемый насос с приводным электродвигателем с частотным регулированием, трехпозиционный гидрораспределитель, гидромагистрали, гидроцилиндр нагружения, указатель уровня нагрузки, гидропневмоаккумулятор с блоком безопасности в линии нагнетания, переливной клапан с пропорциональным управлением и датчиком давления, программный задатчик.

Изобретение относится к области экспериментальной техники и может быть использовано преимущественно в стендах прочностных испытаний натурных конструкций, в том числе авиационных.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к мониторингу технического состояния конструкций, в частности туннелей. Описанный способ включает осуществление распределенного акустического зондирования на одном по меньшей мере оптическом волокне, размещенном так, чтобы осуществлять мониторинг конструкции.

Изобретения относятся к испытательной технике, а именно к средствам и методам испытания уплотнений, в частности, уплотнений тюбингов. Для решения задачи изобретения в одном аспекте предлагается приспособление для испытания уплотнений, в частности уплотнений тюбингов, по меньшей мере, с одной ножкой с анкерным креплением, причем а) приспособление (1) для испытания содержит, по меньшей мере, одну первую плиту (2) с содержащей первую выемку (3) первой поверхностью (4) и, по меньшей мере, одну вторую плиту (12) с содержащей вторую выемку (13) второй поверхностью (14), причем поверхности (4, 14) плит (2, 12) расположены относительно друг друга, по меньшей мере, частично своими выемками (3, 13) напротив друг друга, и b) в первой и второй выемках (3, 13) соответственно укреплены с возможностью отсоединения, по меньшей мере, два элемента (5, 7, 15, 17) плиты.

Изобретение относится к области оперативного дистанционного мониторинга зданий и сооружений при исследовании их прочностных свойств в условиях вибрационного воздействия естественного и техногенного происхождения.

Изобретение относится к устройствам или сооружениям, предназначенным для определения максимальных подъемов, преодолеваемых автотранспортными средствами, а также для проверки эффективности тормозных систем, работоспособности систем питания и смазки двигателей на уклонах и проведения других экспериментов и испытаний аналогичного характера.

Изобретение относится к области измерительной и испытательной техники и может быть использовано для формирования переменных нагрузок в циклических программных испытаниях для определения надежности и эксплуатационного ресурса авиационных конструкций. Система управления для стенда прочностных испытаний содержит объект регулирования, гидропривод, включающий электрогидравлический распределитель и гидроцилиндр, датчик обратной связи, измеритель рассогласования с суммирующим входом и вычитающим входом, задатчик опорной величины силового нагружения и блок управления. Система управления дополнительно содержит блок оценки амплитуды высокочастотных колебаний, вычислитель и умножитель, причем вход блока амплитуды оценки высокочастотных колебаний подключен к выходу измерителя рассогласования, выход блока амплитуды оценки высокочастотных колебаний подключен на вход вычислителя, первый вход умножителя подключен к выходу блока управления, второй вход умножителя подключен к выходу вычислителя, а выход умножителя подключен на вход электрогидравлического распределителя. Технический результат - повышение точности воспроизведения заданной программы силового нагружения конструкций. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

Наверх