Система для управления синосуидальной вибрацией

 

Союз Советсва

Социалистических республик (И) 6028О7

К АВТОУСКОенеУ СВИДтйТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22 05.75 (21) 2137476/25 — 28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.04.78. Бюллетень № 14 (4б) Дата опубликования описания 16.03.78

Я (Ь1) М. Кл.

G 01 М 7/00

Гооударотоенный коми1ет

Сооотв Министров СССР

w делам нзооретеннй и открытий (53) УДК

620.178.53 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Сумароков, В. М. Кузин и Ю. В. Веселов (71) Заявитель

-(54) СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИНУСОИДАЛЬНОЙ ВИБРАЦИЕЙ

Изобретение опюсится к обгасти вибрационной техники и предназначено для систем управления н контроля установками синусоиднльной вибрации.

Известна система, основанная на использовании генератора, управляемого напряжением, в которой синусоищльный сигнал формируется из треугольного сигнала той же частоты (l). Недостатком системы является большая величина коэффициента нелинейных, искажений выходного сигнала,=обусловленная присутствием неидеального формирователя 1р . треугольного напряжения в синусоидальное.

Наиболее близкой к изобретению является система для управления вибрационными установка. ми, содержащая последовательно соединенннте синусоидальный генератор, блок АРУ и усилитель 15 мощности, последовательно соединенные виброизмерительный датчик, согласующий усилитель, детектор и интегратор, выход которого подключен к второму входу блока АРУ (2).

Так как работа системы аднована на выделе- ор нии биений частот генераторов фиксированной и переменной частот и последутощей фильтрации ниж

Ъ них частот, она имеет большой уход частоты в ниж ней точке диапазона. Это обусловлено наличием ухода частоты кварцевого генератора и особенно гене- йб ратора переменной частоты. Генератор переменной частоты представляет собой 1С.генератор, в котором конденсатор С является воздушным, а индуктивность L намотана на керамике. Изменение температуры среды и старение материалов создают уход величин во времени, а значит, и уход частоты генератора. В таких генераторах стабильность составляет 10 %, что при частоте 3 10 Гц дает уход аутизм = 0,3 т ц. После преобразования частот сигнал на частоте 5 Гц имеет относительный уход час. тоты 6%.

Реальный уход частоты составляет 1 Гц на час. тоте 5 Гц или эразм — 20%.

Недостатком этой системы является также грубая регулировка постоянной времени интегриро :вания в цепи обратной связи.

Регулировка достигается замыканием щеточных контактов, расположенных на оси электромотора и подключающих к интегрирующей цепи добавочные сопротивления. На весь диапазон частот от 5 Гц до 5 кГц:имеет место всего пять подключений, из которых каждое меняет постоянную времени в сред. нем в три раза, а вместе в 100 раз. Такие резкие перепады постоянной интегрирования при подключении очередного сопротивления уменьшают быстро602807 лейсеееие обработки АРУ системы на краях диапазонов в три раза от оптимального значения.

В цепи обратной связи системы на выходе детектора имеется сигнал в виде выпрямленной синусоиды. Этот сигнал содержит спектральные состав;б ляющие.

Ео Он64 Чги

Е =056 Ч„„

Е =0,13Vm, Ез< = 0,057 Vm, где Eo — постоянная составляющая;

Е1,„, Eg „„ Ез„— амплитуды гармоник ня выходе детектора;

Vm — амплитуда сигнала на выходе детектора.

Данный сигнал, пройдя интегратор, изменяется 1б и на выходе интегратора дает постоянное напряжение величиной Ео, на которое наложены. пульсации гармоник. Пренебрегая второй и третьей гармониками, можно написать:

Я

lr инт.= —.

„.оэСВ+ ип

V инт,- д>СВ т mz s a+ т где U u н г — амплитуда первой гармони1ЕЕЕ ки на выходе интегратора; со= 2 mf — круговая частота входного сигнала.

Дпя оптимального интегрирования пульсации на выходе не должны превышать 10 . от величины Ео, что дает низкий коээфициент нелинейных искажений сигнала на выходе системы и достаточно высокое быстродействие АРУ. При этом

-н и т инт 8im

10 = т

Е тня 0.64vm

056 V ОЕАР О 88

4ое"Н О,á4 соСВ 6,28 f Т

40 аВЬ Ерн ЕЕО

6,26Е Е выполняется в известной системе на частоте 5 Гц, где постоянная времени т = 10 ° 10 ° 3 ° 10 = 30 с.

6 -6 45

Однако на частоте f = 15 Гц такая постоян ная времени слишком высокая и уменьшает возможное быстродействие АРУ, тогда как можно

t40 50 ь = — «kOc

)5

Целью изобретения является повышейие ста. бильности частоты выхоДного сигнала, бьестродей, ствия регулировки усиления системы.

Дпя этого в предлагаемую систему введены 55 импульсный генератор, подключенный к нему реверсивный счетчик, ключи генератора и интегратора, выходы которых через комплексные сопротивления связаны с соответствующими входами синусоидального генератора и интегратора, цифровой ин- 60 дикатор, триггер, подключенные к реверсивному счетчику через его разные входы дза цифровых компаратора, первые входы одного из которых предназначены дпя ввода кода нижней рабочей частоты а другого - для ввода кода верхней рабочей частоты. реализуемой программы, а вторые входы имеют общую точку с соответствующими выходами реверсивного счетчика и соответствующими входами цифрового индикатора и ключей генератора и интегратора.

На фиг. 1 показана блок-схема системы; на фиг. 2 — схема и сигналы интегратора.

Система содержит импульсный генератор 1, реверсивный счетчик 2, цифровой индикатор 3, цифровые компараторы 4 и 5, триггер 6, ключи 7 и 8 (1 — п — по каждому выходу реверсивного счетчика и 1 — n — по каждому выходу цифрового компаратора), комплексные сопротивления 9 и 10, синусоидальный генератор 11, блок АРУ 12, усилитель 13 мощности, виброизмерительный датчик 14, согласующий усилитель 15, детектор 16, интегратор 17. На фиг. 2 показана схема интегратора (задатчик программы не показан), где комплексные сопротивления В и С образуют его постоянную времени.

Устройство работает следующим образом.

С импульсного генератора 1 подаются импульсы на вход реверсивного счетчика 2 и на его выхо. дах появляется логический сигнал, в котором закодировано число пришедших импульсов на данный момент времени. Так как число импульсов растет во времени, то растет и число, закодированное в сигнале на выходах реверсивного счетчика 2. Этот сигнал подается на управляющие входы ключей 7, которые по его команде подключают в цепь положительной обратной связи синусоидального генератора 11 определенную комбинацию комплексных сопротивлений 9, которая определит частоту генерации синусоидального генератора 11. Таким образом, с ростом количества импульсов, пришедших с импульсного генератора 1, пропорционально меняется частота генератора 11, с дискретностью, равной значению младшего разряда. Аналогично происходит изменение постоянной времени интегрирования в интеграторе 17 с помощью ключей 8 и комплексных сопротивлений 10. Причем имеет место жесткая синхронизация генерируемой частоты и постоянной времени. На любой частоте обеспечивается оптимальное интегрирование, которое определит высокое быстродействие АРУ системы при минимальном коэффициенте нелинейных искажений выходного сигнала. Благодаря наличию в системе синусоидального генератора 11, имеющего в цепи положительной обратной связи определенную комбинацию комплексных сопротивлений 9, уход частоты системы определяется только стабильностью во времени комбинации этих сопротивлений и составляет реально 10 %, что значительно ниже ухода частоты в районе 5 Гц ,у известного устройства. Цифровой индикатор 3 не602807 посредственно показывает на табло частоту сигнала на каждый момент времени. Цифровые компараторы 4 и 5 осуществляют режим качания частоты вверх и вниз в установленных на их входах пределах. Если код на первых входах цифрового ком паратора 4 меньше кода, установленного на его вторых входах, то на era выходе появляется логический сигнал, устанавливающий триггер 6 в состоял я ние 1 При этом реверсивный счетчик 2 считает в прямом направлении, увеличивая со временем значение кода на своих выходах, а значит, и частоту выходного сигнала системы. При достижении значения кода на первых входах цифрового компаратора 5 значения кода, установленного на его вторых входах, он срабатывает, на его выходе образуется логический сигнал, перебрасывающий триггер 6 в состояние О. При этом реверсивный счетчик пере-. ходит в режим обратного счета, уменьшая значение своего выходного кода, а значит, и частоту выход, ного сигнала системы. Затем опять срабатывает 2О цифровой компаратор 4 и т.д.

Предлагаемая система обладает высокой стабильностью частоты на всех генерируемых частотах и высоким быстродействием АРУ. Четырнадцать комплексных сопротивлений 9„закодированных в 2у двоичном коде, дают возможность обеспечить диапазон изменения частоты, равный 16000 при дисперсности изменения 1. / ЕЬОО от верхнего значения частоты.

Цифровые компараторы-4 и 5 дают воэмож- 30 ность с большой точностью устанавливать верхнюю и нижнюю границы качания частоты, причем ста. бильность границ равна стабильности частоты и равна 10 %.

Отсутствие механических узлов (электромото- Зз ра, осей, шестерен, механических контактов, воздуш ного конденсатора переменной емкости), замененных электронной цифровой системой, обеспечивает высокую надежность, меньшие габариты и вес.

Система легко сопрягается с ЭВМ, память которой может использоваться в ней в качестве задатчика программы

Формула изобретения

Система для управления синусоидальной вибрьцией, содержащая последовательно соединенные синусоидальный генератор, блок АРУ и усилитель мощности, последовательно соединенные виброизмерительный датчик, согласующий усилитель, детектор и интегратор, выход которого подключен к второмувходублокаАРУ, отличающаяся тем, что, с целью повышения стабильности частоты выходного сигнала и быстродействия регулировки усиления, в нее введены импульсный генератор, подключенный к нему реверсивный счетчик, ключи генератора и интегратора, выходы которых через комплексные сопротивления связаны с соответствующими входами синусондального генератора и интегратора, цифровой индикатор, триггер, подключенные к реверсивному счетчику через его разные входы два цифровых компаратора, первые входы одного из которых предназначены для ввода кода нижней рабочей частоты, другого — для ввода кода верхней рабочей частоты реализуемой программы, а вторые входы имеют общую точку с соответствующими выходами реверсивного счетчика и соответствующими входами цифрового индикатопа и ключей генератора и интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

i.Dårrérîè EEeckro11ics 9ieriked

Ч Ь а Ы1 13ivuaioe . Telex 95GI. Issuer, %ау 1971.

2. Черепов В. Ф. Аппаратура автоматического управления электродинамическими вибрацнонными установками, ЛДНТП, Ленинград, 1972. с. 8, 602807

Составизель В Самвелов

Техред З.Фанта

Корректор А. Кравченко

Редактор В. Козлова

Тирдк 1112 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

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

Заказ 1837/37

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектнал, 4