Устройство для демпфирования колебаний

 

Союз Советски»

Социалкстическин

Республик

О П И С А Н И Е (п„яояя

ИЗОБРЕТЕНИЯ и АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4: г4 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву

2 (5I) M. Кл.

5 05 В 13/02 (22) Заявлено06.05.75 (21) 2131487/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.03. 78 юллетень № 10 (45) Дата опубликования опнсаиня25.0,7Я

Гевударетеенимй »ем»тат

Сеаета Мни»атрее Саар ее делам нзаеретен»» н атерет»й (5З2 Ь ДК 62-50 (088.8) (2 втор изобретения

С. И. Рыбников

Московский Ордена Ленина авиационный институт имени Серго Орджоникидзе (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМПФИРОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ

Устройство предназначено дття демнфирования колебаний в системах автоматическо- . го управления обьектами, подверт аюшимися в процессе эксплуатации вынужденным колебаниям, таким, как, например, процессы изготовле ния неосесимме Tp&KHb3x обмоток, движение по взволнованной поверхности.

Известны устройства, содержащие генера""ар компенсирующего сигнала и блоки управnews Фазой и частотой этого сигнала Щ21.

Из известных устройств по технической сущности наиболее близким является устройство для демпфирования колебаний, содержащее датчик, выход которого через смеситель соединен с входом частотного детектора и жцосредствейно с первым входом Фазового детектора, и генератор, первый и второй входы которого соединены с выходами йервого и второго блоков управления, а выходсо вторыми входами смесителя и фазового ре детектора P3g.

Недостатком известного устройства является его низкая точность вследствие того, что в нэм тю подстраивается амплитуда компенсирующего сигнала. 25

Целью изобретения является повышение точности устройства.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве установлены сумматор, кщочи, блок оптимизации, третий блок управления и амплитудный детектор, вход. которого подключен к выходу датчика, а выход через последовательно соединенные первый ключ и третий блок управления — к третьему входу генератора, выход фазового детектора через последовательно соединенные сумматор, второй и третий ключи подключен ко входу второго блока управления, выход частотного де-тектора соедижн непосредственно с управля юшим входом второго ключа и через четвер тый ключ с входом первого блока управления, управляюший вход первого ключа подкшочен к выходу сумматора, второй вход которого подключен к выходу блока оптимизаций, выход амплитудного детектора подключен к входу олтимизатора и к управляющим входам ретьего и четвертого ключей.

Блок-схема описывжмого устройства представлена на чертеже, Устройство содержит обьект регулирования 1, блок 2 обратной

598022 связи, исполнительный механизм 3, усилитель

4, систему 5 автоматического управления, первый,.второй и третий блоки управления

6; 7, 8, l енератор 9, смеситель 10, частотный детектор 11, фазовый детектор 12, амплитудный детектор 13, первый, второй третий и четвертый ключи 14, 15, 16, 17,сумматор 18, блок оптимизации 19, канал 20 ,подстройки частоты, канал 21 подстройки фазы, канал 22 подстройки амплитуды, устройство 23 для демпфирования колебаний, даа чик 24.

Устройство работает следующим Образом.

В эамкцу том контуре системы 5, образованном усилителем 4, исполнительным механиз-, мом 3, объектом регулирования 1, и блоком

2 Обратной связи формируется управляющее воздействие, предотвращающее- свободнъю колебании офъекта. В случае отсутствия вынужденных колебаний в системе выхОднОй QQ сигнал устройства 23 для демпфирования колебаний равен ну)ао. В исходном состоянии выходнъв сигналы амплитудного, фазового и частотного детекторов 11, 12, 13 равны нулю, первый и второй ключи 14, 15 откры- а5 ты, третий и четвертый ключи 16, 17 закрыты, При возникновении вынужденых.колебаний объекта 1 колебательная составляющая выходного сигнала системы 5 измеряется датчи- зо ком 24, Выходной ситиал датчика 24 вызывает появление на выходах смесителя 10, частотного, фазового и амплитудного детекторов 11„12, 13 сигналов, пропорциональ ных частоте, фазе и амплитуде вынужденнъи колебаний объекта 1. Выходной сигнал ам плитудного, детектора 13, пройди через открытый цервый ключ 14 и третий блок управлении. вызывает появление на выходе ге- нератора 9 сигнала, имекнцего наперед за- 4О данные, например среднестатистические, зна чения частоты, амплитуды и случайные значения фазы, При последующих. срабатываниих устройства начальные значения указанных параметров компенсирующего сигнала равны и 4 конечным значениям дли предыдущего цикла настройки.

Далее устройством выполняется цикл последовательной настройки частоты, фазы и амплитуды выходного сигнала генератора 9. Ненулевые выходные сигналы амштитудного, фазового и частотного детекторов 11, 12, 13, поступая на управляющие входы ключей

14, 15, 16, 17, изменяют их состояние.

Сигнал с выхода частотного детектора 11 закрывает второй ключ 15. Выходной сигнал фазового детектора 12, прошедший через сумматор 18, закрывает первый ключ 14.

Выходной сигнал амплитудного детектора 1Д

oTKpblB8BT третий и четвертый ключи 16, 17.

При этом цепь канала подстройки частоты

20 замыкается, цепь канала 22 подстройки амплитуды размыкается, цепь канала 21 подстройки фазы остается разомкнутой. На выходе смесителя 10 образуется сигнал частоты ь GD равный разности частот внешнего возмущения на систему 5 и сигнала ген ратора 9. Указанный сигнал преобразуется . частотным детектором 11 в сигнал управле. иия, который через четвертый ключ 17 поступает на вход первого блока управления

6. Блок управления 6 осуществляет изменение частоты сигнала генератора, устраняющего наличие сигнала ь CD

При Ь (д * 0 выходные сигналы смесителя 10 и частотного детектора 11 становятся равными нулю, второй кпюч 15 открывается, замыкая цепь канала 21 подстройки фазы. Фазовый детектор 12 формирует сиг нал разности фаэ колебаний объекта 1 и выходного сигнала генератора 9, который р сумматоре 18 суммируется с выходным car налом блока оптимизации 19. На выходе сумматора 18 образуется сигнал фазовой Ощип ки 5 Q, который, пройдя через второй и тр тий ключи 15 и 16, поступает на вход второ. го блока управлении, который вызывает изменение фазы выходного сигнала генератора

9, направленное.на устранение фазовой Ошибки системы 5. Начальная величина выходного сигнала блока оптимизации 19 при первом срабатывании устройства соответствует ,расчетному значению фазового сигнала расчетной, например, ср6дй)ст@тиеткческой частоты при прохождении через систему 5, а при последующих срабатываниях устройства 23 рав на конечному своему значению в предыдущем цикле настройки.

Фактический же фазовый сдвиг, проходящий через систему 5, неизвестен и для обеспече- ния противофазности периодического возмуI щении и сигнала его компенсации, вырабатываемого генератором 9, блок оптимизации

19 вырабатывает сигнал, пропорциональный такому значению фазы, при котором его вьФходной сигнал, пропорциональный амплитуде колебаний объекта, достигает минимума. Очевидно, минимум суммы двух сигналов одинаковой формы соответствует их амплитудам, взятым в противофазе.

По окончании описанного изменения фазы выходного сигнала генератора 9 на выходе сумматора. 18 вырабатывается нулевой сигнал, поступающий на управляющий вход первого ключа 14, который замыкает цепь канала 22 подстройки амплитуды. Выходной сигнал амплитудного детектора 13, пройдя через открытый первый ключ 14, поступает на вход третьего блока управления 8, кото598О22

25 рый осуществляет изменение амплитуды выходного сигнала генератора 9.

По окончании настройки Boзмушение системы 5 скомпенсировано с ошибками, определенными различиями формы компенсируюш

ro и компенсируемого сигналов. При измене нии параметров возмущения на величину, при которой сигналы етого изменения превзойдут зону нечувствительности частотного, фазового и амплитудного детекторов 11, 12 и 13, tp цикл настройки повторится.

Таким образом, в случае, когда объект подвержен нерегулярным квазипериодическим возмущениям, в силу их сравнительно высокой частоты, неподдающимся парированию замкну- той системой демпфирования, описанная система обеспечивает эффективное демпфирование колебаний обьекта за счет формирования такого cu Hane KoMneacanas возмущения, параме

phT которого дзВтОматичес ке настраиваютсй В 2о соответствии с параметрами возмущения. Тем самым достигается повйшение точности системы.

Формула изобретения

Устройство для, демпфирования колебаний, содержащее датчик, выход которого через смеситель соединен со входом частотного де- зо тектора к непосредственно с первым входом фазового детектора, и генератор, первый и второй входы которого соединены с выходами первого и второго блоков управления, а выход — со вторыми входами смесителя и фазового детектора>. о т л и ч а ю ш е е c: я тем, что, с целью повышения точности устройства, в нем установлены сумматор, ключи, блок оптимизации, третий блок управления и амплитудный детектор, вход которогo подключен к выходу датчика, а выход через по"..ледовательно соединенные первый ключ и третий бяок управления - к третьему входу генератора, выход фазового детектора через последовательно соединенные сумматор, второй и третий ключи подключен к входу второго блока управления, выход частотного детектора соединен непосредственно с управляюшим входом второго ключа и через чеч вертый ключ - с входом первого блока управления, управляющий вход первого ключа подключен к выходу сумматора, второй вход ка торого подключен к выходу блока оптимизации, выход амплитудного детектора подключен к входу оптимизатора и к управляющим входам третьего и четвертого ключей, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Современные методы проектирования систем автоматического управления. Под ред. Б. H. Петрова, Машиностроенйе, М., 1 967, с. 497499, 5 1 6.

2. Тиггугин В. H. и др. Радиоуправление, Изд-во "Советское радио", М„1962, с.

584-588.

Ъ

З.I.ver Ьвгфе .,Р.Е. Ьве « ф < з < <> д яядр вЯв вщ JEEE ТР(мНМ,tNf tf 1О I g

ЕРесф ойев, Ы64.

598022

Я ! !

I !

1 !

Составитель Г. Гладков

Редактор С. Хейфиц Техред H. Андрейчук Корректор А, Власенко

Закаэ 1214/37 Тираж 1033 Подписное

0НИИПИ Государственного комитета Coaera Министров СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4! !

1 !

I !

l !! !

I

1 ! ! ! ! ! (I