Устройство для автоматического управления механическими колебаниями объекта

 

Сотов Советских

Сециалистииескик

Реслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

It АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ

«ti678373

В Ф

1 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву(51) М. Кл.2 (22) Заявлено 220477 (21) 2479230/25-28 с присоединением заявки йо(23) Приоритет

G 01 М 7/00

Государственный комятет

СССР йо ямам нзобретеянй н открытий (53) УДК 620.178.. 5 (088. 8) Оттубликоваио 0508.79, Бюллетень ЙУ 29

Дата оттубликования оттисання 05(08,79 (72) Автор изобретения

В. Г. Рыгалин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО jPIH АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

МЕХАНИЧЕСКИМИ КОЛЕБАНИЯМИ ОБЬЕКТА

Изобретение относится к автомати ческому управлению и регулированию при испытаниях объектов на воздействие механических перегрузок, а 5 именно к устройствам автоматического управления механическими колебаниями объекта при наличии параметрических резонансов.

Известно устройство управления синусоидальной вибрацией, содержащее вибратор, связанный с объектом управления, соединенный через усилитель мощности с задающим генератором, причем на объекте управления или на столе вибратора закреплен преобразователь, соединенный через согласующий, элемент с усилителем, на выходе которого включен измеритель (1).

В этом устройстве предусмотрена обратная связь с выхода усилителя на задающий генератор для стабилизации заданного уровня амплитуды или других параметров механических колебаний объекта.

Недостатки этого устройства состоят в том, что, во-первых,оно не позволяет выделять параметрические резонансы, имеющие широкий спектр, во-вторых, не позволяет управлять колебаниями объекта при параметрических резонансах и, в-третьих, такое устройство работает только при синусоидальных колебаниях объекта, и оно неработоспособно при наличии нескольких частот в спектре колебаний.

Наиболее близким по своей сущности и достигаемому результату к данному изобретению является устройство для автоматического управления механическими колебаниями объекта, содержащее задающий генератор, основной и дополнительный вибраторы с регулируемыми усилителями мощности, последовательно соединенные преобразователь, согласующий каскад, усилитель и регистратор (21.

Недостатком устройства является низкая надежность работы.

Цель изобретения состоит в повышении надежности работы устройства при параметрических резонансах объекта.

Поставленная цель достигается за счет того, что устройство снабжено фильтрами суммарной и раэностной частот, входы которых подключены к выходу усилителя, блоком сравнения, входы которого соединены с

678373 выходом каждого фильтра, а выход— с первым входом усилителя основного вибратора, второй вход которого через фаэовращатель подключен к выходу задающего генератора, соединенному также через делитель частоты с выходом усилителя дополнительного виб- 6 ратора, второй вход которого связан с выходом фильтра суммарной частоты.

На чертеже приведена блок-схема у строй ст ва.

Устройство содержит задающий гене- 0 ра тор 1, делит ел ь 2 частоты, вход которого подключен к выходу генератора, последовательно соединенные фазовращатель 3, вход его подключен к выходу генератора, регулируемый уси" литель 4 мощности и основной вибратор

5, регулируемый усилитель б мощности, первый вход которого подсоединен к выходу делителя 2 частоты, дополнительный вибратор 7, вход которого подключен к выходу усилителя 6.

Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные преобразователь 8, согласующий каскад 9, усилитель 10 и регистратор 11 ° К выходу усилителя 10 подключены филь- 25 тры 12 и 13 суммарной и разностной частот соответственно.

С выходом каждого фильтра связаны входы блока 14 сравнения, выход которого подключен к второму входу ре- 30 гулируемого усилителя 4. Второй вход регулируемого усилителя 6 мощности подсоединен к выходу фильтра 12 суммарной частоты.

Устройство для автоматического управления механическими колебаниями объекта работает следующим образом.

При воздействии на объект управления механических колебаний, возбуждаемых основным вибратором 5, в объекте,„„ содержащем большое количество механических элементов, связанных между собой линейными и нелинейными связями, возникают колебания этих элементов на частоте возбуждения f „основного вибратора 5. Эта частота задается 45 задакщим генератором 1, напряжение которого через регулируемый усилитель

4 мощности воздействует на основной. вибратор 5. При этом объект испытывает линейные перегрузки, определяе- 50 мые режимом испытания или управления.

Для возбуждения параметрических колебаний в объекте используют дополнительный вибратор 7, который воз- 55 буждается напряжением сигнала от того же задающего генератора 1, частота которого делится в известном отношении делителем 2 частоты и усиливается регулируемым усилителем 6.

Мощность колебаний PAL<, возбуждаемых дополнительным вибратором 7, может быть значительно меньше мощности колебаний P „, возбуждаемых основным вибратором 5, а частота колебаний 1*он,, возбуждаемых допол4 нительным вйбратором 7, выбирается меньшей частоты колебаний foe„, возбуждаемых основным вибратором 5. Таким образом, при параметрическом возбуждении колебаний в объекте, имеющем нелинейные механические связи между элементами, выполняются

Ь.словия:

P )P осн. акоп. ) осн. дон

При одновременном воздействии колебаний вибраторов 5 н 7 на объект в отдельных его элементах возникают параметрические колебания на частоf+=fcc>.t т- оси. Аоя.. При согласовании фаэ воэбуждаемйх колебаний основным вибратором 5 и дополнительным вибратором 7, что осущест-, вляется с помощью фазовращателя 3, в системе возбуждаются параметрические резонансы, причем при параметричес"

RoM резонансе на суммарной частоте осм+Г до„. мощность, выделяемая на атой частоте, пропорциональна отношению частот f+/fA,и система при этом не склонна к самовозбужденню, т.е. устойчива при автоматическом управлении °

При возникновении параметрического резонанса на разностной частоте

Е =foe .-fAon мощность, выделяемая на этой частоте и на частоте fAoä может быть очень велика, система становится регенеративной, неустойчивой и склонной к самовоэбуждению. При параМетрических резонансах мощность, выделяемая на суммарной н раэностной частотах, отбирается от достаточно мощного основного вибратора.

Параметрические резонансы могут вызвать специфические разрушения в объекте, поэтому они исследуются более детально для определения результата воздействия этих резонансов на объект. Для того чтобы эти резонансы не разрушили объект, в устройство введены две обратные связи по генерируемым составляющим параметрических колебаний.

Сигнал с преобразователя 8, закрепленного на каком-либо элементе объекта, имеющего нелинейные механические связи с другими элементами и объектом в целом, через согласующий каскад 9, служащий для согласования выходного импеданса преобразователя с входным импедансом последующеro усилителя, поступает на усилитель 10, усиливается до величины, необходимой для его регистрации регистратором 11 и обеспечивающей нормальную работу блоков,включенных в обратные связи для управления колебаниями объекта.

При совпадении фаэ возбуждающих колебаний основного 5 и дополнительного 7 вибраторов в объекте возникают параметрические резонансы. В этом случае на выходах перестраиваемых

678373

Формула изобретения

ЦНиИПИ Заказ 4547/32 Тираж 1090 Подпи снсе

Фили ал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проект н ая, 4 фильтров 12 н 13 суммарной и разностной частот возникают напряжения с частотами f и Е, которые поступают в блок 14 сравнения. Если фазовые. соотношения между колебаниями основного 5 и дополнительного 7 вибрато ров таковы, что возникает параметрический резонанс только на суммарной частоте f+, то на выходе блока сравнения сигнал отсутствует, при этом отсутствует управляющий сигнал обратной связи,на регулируемый усили- 10 тель 4 основного вибратора 5, который работает в выбранном режиме испытаний, задаваемом генератором 1.

Сигнал с выхода перестраиваемого

Фильтра 12 суммарной частоты по цепи 15 обратной связи воздействует на регулируемый усилитель 6 дополнительного вибратора 7, поддерживая его усиление пропорциональным отношению частот

f+ Я .,„в соответствии с частотой сигнала на выходе делителя 2 частоты.

Таким образом достигается стабилизация уровня параметрических колебаний при определенном коэффициенте усиления, равном заранее выбранному отношению частот f+/f»„. При этом система устойчива и не склонна к самовоэбуждению при автоматическом управлении.

Если Фазовые соотношения между колебаниями основного 5 и дополнительного 7 вибраторов таковы, что возникает параметрический резонанс и на разностной частоте f, то на выходе блока 14 сравнения выделяется сигнал рассогласования, пропорцио- 35 нальный разности напряжений сигналов разностной и суммарной частот и этот сигнал воздействует по цепи обратной связи на регулируемай усилитель

4 основного вибратора 5.

Так как при возникновении параметрического резонанса на раэностной частоте усиление колебаний может быть очень велико, сигнал рассогласования, воздействуя на регули- 45 руемый усилитель 4, снижает уровень возбуждения основного вибратора 5, тем самым устраняя условия самовозбуждения и стабилизируя колебания объекта на заданном уровне.

Таким образом, устройство позволяет с высокой надежностью воспроизводить параметрические колебания, исследовать поведение испытуемого объекта при этом и проводить автоматическое управление колебаниями исследуемого объекта, не допуская выхода его из строя.

Устройство для автоматического управления механическими колебаниями объекта, содержащее задающий генератор, основной и дополнительный вибраторы с регулируемыми усилителями мощности, последовательно соединенные преобразов атель, согласующий каскад, усилитель и регистратор,. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,, с целью повыаения надежности работы устройства при параметрических резонансах объекта, оно снабжено Фильтрами суммарной и разностной частот, входы которых подключены к выходу усилителя, блоком сравнения, входы которого соединены с выходом каждого фильтра, а выход - с первым входом усилителя основного вибратора, второй вход которого через фазовращатель подключен к выходу задающего генератора, соединенного также через делитель частоты с выходом усилителя дополнительного вибратора, второй вход которого связан с выходом фильтра суммарной частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кузнецов A. A. Вибрационные испытания элементов и устройств автоматики, И., Энергия, 1976, с. 87-91

2. Ермолов В. П. и др. Приборы для автоматизации измерения основных параметров при резонансных вибрационных испытаниях. В сбд Виброметрия. 1973, с. 158-160.