Система управления вибростендом

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву и 491932 (22) Заявлено 220679 (21) 2784574/18-24 (51Р К„з

6 05 В 19/02 с присоединением заявки Но

Государствеии ый комитет

СССР по делам изобретений и .открытий (23) Приоритет (S3) УДК 621. 3 (088. 8) Опубликовано, 230481, Бюллетень Но 15

Дата опубликования описания 230481 (72) Авторы изобретения

A.Е.Божко и В.П.Шпачук

Институт проблем машиностроения"АН Ук (71) Заявитель (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВИБРОСТЕНДОМ

Йзобретение относится к автоматйческому регулированию, в частности к системам управления эксперименталь» ными установками,н предназначенодля испытаний приборов и машин на электродинамическом вибрационном стенде.

По основному авт.св. кт491932 из-. вестна система управления вибростен-. дом, содержащая датчик вибраций, соединенный через первый усилитель со.входом усилителя обратной связи., и последовательно соединенные задающее устройство, элемент сравнения и управлякщее устройство, соединенное с вибростендом, фазовый ключ, фильтр, "первый фазосдвигающий блок и два формирователя, вход одного иэ которых подключен к.выходу задакицего устройства, вход другого - к выходу усилителя, а выходы обоих формирователей подключены к соответствующим .входам фазового ключа, выход которого.÷åðåç фильтр связан с одним иэ входбв фазосдвигающЕго блока, с дру -,, гим входом которого соединен выход усилителя обратной связи, а выходс соответствукщим входом элемента

:сравнения.

В известной системе для повыше» ния точности воспроизведения вибраций и улуч1аения условий устойчивости систеью, устранен сдвиг по фазе между сигналами, поступающими на элемент сравнения. Выходной сигнал элемента сравнения преобразуется управляющим устройством в сигнал управления вибростендом $1) .

Однако наличие выходного сигнала элемента сравнения обуолавливает от" личие амплитуд сигналов задающего устройства и согласующего усилителя, так как амплитуда выходного сигнала устройства корректировки фазы равна амплитуде выходного сигнала согласующего усилителя. Таким образом, в известной системе всегда имеет место завнсящая от частоты виброиспытаний ошибка по амплитуде между сигналами задающего устройства и согласующего усилителя, которая определяется выражением

6=A и- ;.,)) Ж

\ где:А к - амплитуда си гнала задактце-. го устройст ва;

К(3 4)- общий коэффициент передачи управляющего устройства и вибростенда на частоте виброиспытаний Сй.

824144

Цель изобретения — повышение точности системы.

Это достигается тем, что в системе управления вибростендом. установлены последовательно соединенные устройство,для управления коэффициентом передачи и второй усилитель, причем выход задающего устройства соединен с первым входом устройства для управления коэффициентом передачи и через второй усилитель — с соответствукицим входом элемента сравнения, выход устройства для корректировки фаЗы сочинен со вторым входом устройства для управления коэффициентом передачи.

Устройство для управления коэффициентом передачи содержит источник опорного напряжения и последовательно соединенные второй фазосдвигающий блок, первый сумматор, фазовый де. тектор, второй сумматор и интегратор, второй вход которого соединен с первым выходом источника опорного напряжения, второй выход которого соединен со вторым входом второго сумматора, второй вход фазового детектора и второй вход первого сумматора соединены с первым входом устройства для управления коэффициентом передачи, второй вхоц которого соединен со входом второго фазосдвигающего блока, а выход — с выходом интегратора.

На чертеже приведена блок-схема системы.

Система содержит задающее устрой ство 1, элемент 2.сравнения, управ ляющее устройство 3, вибростенд 4, испытуемый объект 5, датчик б вибраций, первый усилитель 7, усилитель 8 обратной связи, устройство 9 для корректировки. фазы, первый фазосдвигающий блок 10, два формирователя 11 и

12, фазовый ключ 13, фильтр 14, второй фазосдвигающий блок 15; первый и второй сумматоры 16 и 17, фазовый детектор 18, интегратор 19, источник 20 опорного напряжения, второй усилитель 21, устройство 22 для управления коэффициентом передачи.

Система работает следующим образом.

Сигналы с задающего устройства 1 через второй усилитель 21 и элемент

2 сравнения поступают на управляющее устройство 3, воздействующее на вибростенд 4. Вследствие этого приводится в движение платформа вибростенда с закрепленным на ней испытуемым объектом. 5.

Сигналы с датчика б вибраций усиливаются первым усилителем 7, поступают на вход усилителя 8 обратной связи и через формирователь 12 на один из входов фазового ключа

13, на другой вход фазового ключа через формирователв 11 поступает сигнал с выхода задающего устройства 1. Выходной сигнал с фазового клю-, !

SS

65 ча 13 несет информацию о сдвиге фаз между сигналом задающего устройства

1 и. сигналом датчика б.

Фильтр 14 формирует напряжение, пропорциональное этому сдвигу фаз.

Выходной сигнал фильтра поступает на фазосдвигающий блок 10, последовательно включенный в цепь обратной связи. Происходит корректировка фазы сигнала обратной связи, который IIoступает на элемент 2 сравнения. Сигнал рассогласования через управляющее устройство воздействует .на подвижную часть вибростенда.

Начальный коэффициент передачи второго усилителя 21 равен единице и устанавливается при отключенном от интегратора 19 втором сумматоре

1 7 с помощью опорного напряжения 0 О, поступающего на вход задания начальных условий интегратору 19 от источника 20 опорного напряжения. В этом случае установившееся значение ошибки по амплитуде системы управления вибростендом между сигналами 04 и 07 (амплитуды сигналов U < и U равны) равно амплитуде сигнала Ug и определяется выражением (1). Ошйбка эта зависит от частоты виброиспытаний и всегда отлична от нуля.

Полное устранение ошибки по амплитуде между сигналами 0 q u 0о возможно подключением на вход интегратора

19 второго сумматора 17 с инверти» рующим входом.

В этом случае коэффициент передачи усилителя 21 регулируется либо в сторону увеличения, либо в сторону уменьшения от значения единицы в зависимости от соотношения амплитуд сигналов 0 и 09 ° При A I > А 9 коэффициент передачи увеличивается (сигнал 0 9 Уменьшается) i npu A g c A 9 уменьшается (сигнал 0<9 увеличивается), а при A < = А9 регулирование коэффициента передачи прекращается.

При А g = Ао выходной сигнал 0 второго сумматора 17, равен нулю. При

Ug = A sint„>t для промежуточных сигналов системы управления справед- ливы следующие соотношения Uy = А > к

s1п Ю t; 0I8 = Aiss i n((a t-90); А у=А9,,0<6= U< + Ul3= А1 sin(i)t + А) sin ta t-90) = A *s in((a t- у); А(ь = Р, + А

arctg(A9/А ) При А9= А< получйм (у = 45о, так как arctg (1) = 45 .

Таким образом, о наличии погрешности между амплитудами А и Ау можно судить по величине отклонения сдвига по фазе tii между сигналами 0(6 и 04 от значения 45 .. Выходной сиг.нал UI8 фазового детектора 18, характеризующий собой текущий фазовый сдвиг между сигналами Ui8 и 0, поступает на второй сумматор 17. Одновременно на второй сумматор 17 поступает опорное напряжение U . По вЕличине и знаку опорное напряжение U равно величине и знаку выходного

824144

Формула изобретения

2108/68 писное атент", Проектная,4 сигнала 0щ фазового детектора 18 при ф = 45 . Таким образом, при A9 =, Aq т.е. при g = 45, сигнал U q = -0"„+

+ О!В равен нулю При А9) А получим

И (U® > 0 „, 0 > О, что способствует увеличению сигнала 0 9 на управляющем входе второго усилителя 21, а это вызывает уменьшение коэффициента передачи усилителя 21. Увеличение напряжения 0<9 происходит до тех пор, пока амплитуды сигналов U, и U9 не сравняются. В этом случае выполняются соотношения (А9/А ) = 1, (= 45

U,S = 0, Up О. ПРи А9 а А< получаем 01 а 0", 0 > (О, что способствует уменьшению-сигнала 0 9, увеличению коэффициента передачи второго усилителя 21 и амплитуды сигнала 0д.. В обоих случаях автоматическим -регулированием коэффициента передачи второго усилителя 21 Обеспечивается стремление 0 7 к нулю, U g kU>, g k 45"

A9kAg .

Таким образом, полностью устраняется ошибка по амплитуде между сигналами О», 09 и 0 . . Предлагаемая система по сравнению с известной позволяет повысить точность воспроизведения вибраций примерно на 3%.

1. Система управления вибростендом по авт.св. @491932, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повы-

I шения точности системы, в ней установлены последовательно соединенные устройство для управления коэффициентом передачи и второй усилитель, причем выход задающего устройства соединен с первым входом устройства для управления коэффициентом передачи и через второй усилитель — с соответствующим входом элемента сравнения, выход устройства для корректировки фазы соединен со вторым входом устройства для управления коэффициентом передачи.

2. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем,.что устройство для управления коэффициентом передачи

>5 содержит источник опорного напряжения и последовательно соединенные второй фазосдвигающий блок, первый сумматор, фазовый детектор, второй сумматор и интегратор, второй вход

Щп которого соединен с первым выходом источника опорного напряжения, второй выход которого соединен со вторым входом второго сумматора, второй вход фазового детектора и второй вход первого сумматора соединены.с первым входом устройства для управления коэффициентом передачи, второй вход которого соединен со входом второго фазосдвигающего блока, а выход — с выходом интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9491432) кл. G 05 В 19/02, 22.03.76 (прототип).