Система управления нагружением для ресурсных испытаний конструкций

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НАГРУЖЕНИЕМ ДЛЯ РЕСУРСНЫХ ИСПЫТАНИЙ КОНСТРУКЦИЙ, содержащая последовательно соединенные задатчик, вычитатель, регулятор, сумматор, силовой привод и объект нагружения, а также датчик нагружения и последовательно соединенные дифференциатор и усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, причем выход силового привода через датчик нагружения соединен с входом вычитателя, выход задатчика соединен с входом дифференциатора, а выход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления соединен с вторым входом сумматора, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения нагрузок, в нее введены элемент с зоной нечувствительности, блок умножения, блок интегрирования и сигнум-реле, причем выход вычитателя соединен через элемент с зоной нечувствительности с первым входом блока умножения, а выход дифференциатора через сигнум-реле соединен с вторым входом блока умножения, выход которого через блок интегрирования соединен с управляющим входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления.

Изобретение относится к экспериментально технике для прочностных испытаний материалов, конструкций и их элементов. В процессе ресурсных испытаний происходит знакопеременное циклическое нагружение конструкций с отработкой большого числа циклов нагружения (до 10⁵-10⁶циклов за испытание), причем важными параметрами являются точность воспроизведения заданных нагрузок и частота нагружения, которые определяют длительность испытаний.
Целью изобретения является повышение точности воспроизведения нагрузок при знакопеременных циклических режимах. Цель достигается тем, что осуществляется автоматическая настройка коэффициента передачи цепи скоростной компенсации задающего воздействия в зависимости от величины ошибки системы и фазы нагружения.
На чертеже изображена блок-схема системы управления нагружением для ресурсных испытаний конструкций.
Система управления содержит задатчик 1, вычитатель 2, регулятор 3, сумматор 4, силовой привод 5, объект нагружения 6, датчик нагружения 7, дифференциатор 8, усилитель 9 с регулируемым коэффициентом усиления, элемент 10 с зоной нечувствительности, сигнум-реле 11, блок умножения 12 и блок интегрирования 13.
Система работает следующим образом. На вход системы от задатчика 1 поступает периодический сигнал задания, который сравнивается с сигналом обратной связи в вычитателе 2, сигнал рассогласования через регулятор 3 и сумматор 4 подается на вход силового привода 5, который деформирует объект нагружения 6. Величина деформации измеряется датчиком нагружения 7, который образует сигнал обратной связи. Сигнал задания подается также на дифференциатор 8. Производная сигнала задания масштабируется усилителем 9 с регулируемым коэффициентом усиления и через сумматор 4 поступает как корректирующий сигнал на вход силового привода 5.
Сигнал рассогласования преобразуется первым нелинейным элементом 10 по следующему правилу:
U₁= < где U₁ - выходной сигнал первого нелинейного элемента;
- сигнал рассогласования;
2 - зона нечувствительности.
Производная сигнала задания преобразуется сигнум-реле 11 согласно следующему правилу:
U₂= где U₂ - выходной сигнал второго нелинейного элемента;
- производная сигнала задания.
Расходные сигналы элемента 10 с зоной нечувствительности и сигнум-реле 11 перемножаются блоком умножения 12, а результирующий сигнал интегрируется блоком интегрирования 13. Выходной сигнал блока интегрирования 13 используется для изменения коэффициента усиления К_vусилителя 9 с регулируемым коэффициентом усиления.
Изменение коэффициента усиления усилителя 9 происходит до тех пор, пока сигнал рассогласования в системе не уменьшается до величины, меньшей зоны нечувствительности элемента 10. При этом происходит отключение элемента 10 и на вход блока интегрирования 13 подается нулевой сигнал, его выходной сигнал сохраняется и коэффициент усилителя 9 не изменяется. Таким образом, осуществляется автоматическая настройка коэффициента передачи цепи скоростной компенсации в зависимости от величины, полярности ошибки и фазы нагружения, определяемой знаком производной сигнала задания. При этом выполняется следующий алгоритм изменения коэффициента передачи цепи скоростной компенсации К_v : при > 0 > , если > 0, то К_v увеличивается,
если < 0, то К_v уменьшается, при < 0 > , если > 0, то К_v уменьшается,
если < 0, то К_v увеличивается.
Такой алгоритм обеспечивает изменение коэффициента передачи цепи скоростной компенсации не только в зависимости от величины ошибки и ее полярности, но и с учетом фазы нагружения, что и обеспечивает высокую точность воспроизведения знакопеременных нагрузок в процессе прочностных испытаний.
Кроме этого, введение нелинейного элемента с зоной нечувствительности и блока интегрирования исключает однозначность зависимости коэффициента передачи цепи скоростной компенсации К_v от величины ошибки, уменьшает возможность автоколебаний в замкнутой системе. (56) Бессекерский В. А. Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования. М. : Наука, 1972, с. 256, фиг. 2а.
Авторское свидетельство СССР N 1049864, кл. G 05 B 13/02, 1982.
Изобретение относится к экспериментальной технике для прочностных испытаний материалов, конструкций и их элементов. В процессе ресурсных испытаний происходит знакопеременное циклическое нагружение конструкций. При этом важными параметрами являются точность воспроизведения заданных нагрузок и частота нагружений. Целью изобретения - повышение точности воспроизведения нагрузок. Цель достигается тем, что осуществляется автоматическая настройка коэффициента передачи цепи скоростной компенсации задающего воздействия в зависимости от величины ошибки системы и фазы нагружения. Для этого в систему введены два нелинейных элемента, блок умножения и блок интегрирования. 1 ил.