Устройство для воспроизведения силовых воздействий

-И-М 1 ш 1 878575 Союз СоветскихСоцналнсткческн Респебчнк ЗОБРЕТЕН И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(23) ПриоритетОпубликовано 30.10.77, Бюллетень40Дата опубликования описания 25.10.77 51) М. Кл,з 6 01 М 7/00 Государственный ком нтет овета Министров СССРло делам изобретений н открытий72) Лвтор изобретен и К. И, Василье Заявител 4) УСТРОЙСТВО ЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ СИЛОВЫХВОЗДЕЙСТВИ Й казанного назначеинамический возбуобратной связи, сопреобразователь и ходной сигнал котой напряжения задаменьшения отклонеетра от требуемого устроиства у ащие электрод ебаний и цепь измерительный апряжения, вы ляет амплитудо ратора для у руемого парам я 11.Извести ь ния, содерж дитель кол держащую усилитель рого управ ющего ген ний регули его значениИзобретение касается экспериментальных устройств, предназначенных для динамических испытаний механических конструкций, в частности воспроизведения силовых воздействий при определении упруго-массовых харак теристик конструкций методом электромеханического моделирования.К устройствам указанного назначения предъявляются требования преобразования синусоидальных электрических сигналов в ме ханические усилия с высокой точностью (погрешность преобразования по амплитуде 1 - 2%) и в широком диапазоне частот (от единиц до сотен герц). От точности поддержания внешних воздействий при непрерывном (или 15 дискретном) изменении частоты возбуждения колебаний зависит точность определения амплитудно-частотных характеристик обобщенной массы, декремента и других параметров исследуемой конструкции. 20 Однако этп устройства не обеспечивают необходимой точности регулирования амплитуды силы возбудителя, а при увеличении коэффициентов передачи усилителей и наличии определенных фазовых сдвигов теряют устойчивость. Прототипом изобретения является устройство для воспроизведения силовых воздействий, содержащее в прямой цепи задающий генератор, сумматор, усилитель мощности, электро- динамический возбудитель колебаний, а в цепи обратной связи - силоизмерительный преобразователь с усилителем напряжения и фазоинвертор. В этом устройстве между возбудителем и объектом находится силоизмерительный преобразователь, сигнал которого усиливается и сравнивается с напряжением задающего генератора 2).Однако это устройство не обладает достаточной точностью и необходимым запасом устойчивости в требуемом диапазоне частот, Коррекция частотных характеристик с целью стабилизации замкнутой системы связана с синтезом чрезмерно сложных корректирующих цепей, а в случаях, когда испытываемый объект имеет переменные параметры илп требуется исследовать несколько собственных тонов упругой конструкции, такая коррекция практически нереализуема.Цельо изобретени 5 5 В;ястс 5 повышение запаса устойчивост, и точности работы устройства в широком диапазоне частот.Для этого в предлагаемое устройство в цепь обратной связи между усилителем напряжения и фазопнвсртором включены последовательно соединенные двухнолупериодный выпрямитель со сглажиьающим фильтром и блок перемножения напряжений, второй вход которого через делитель напрюкения подключен к нерегулируеъому выходу задающего генератора.На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержнт в прямой цепи элсктродинамический возбудитель 1 колебаний, подвижная катушка 2 которого подключена к усилителю 3 мощности, соедипенному через сумматор 4 с задающим генератором 5, Цепь обратной цепи содержит последовательно включенные силоизмерительный преобразователь 6, установленный между подвижной катушкой 2 и испытываемым объектом 7, усилитель 8 напряжения, двухполупериодный выпрямитель 9, сглаживающий фильтр 10, подключенный к одному входу блока 11 перемножения напряжений, к другому входу которого через делитель 12 напряжения подключен нерегулируемый выход задающего генератора 5, а выход блока 11 перемножения напряжений через фазоинвертор 13 соединен с другим входом сумматора 4. Работа устройства заключается в следующемУправляющее напряжение задающего генератора 5, пропорциональное требуемым силовым воздействиям, с помощью усилителя 3 мощности преобразуется в ток, протекающий через подвинуо катушку. 2 электродинамнческого возбудителя 1 колебаний, В результате взаимодействия тока с магнитным полем возникает сила, передаваемая на испытываемый объект 7. С помощьо силоизмерительного преобразователя 6 сила преобразуется в электрический сигнал, который усиливается усилителем, фильтруется от высших гармоник сглаживающим фильтром 10 и подается на вход блока 11 перемнокения напряжений. 1 С другому входу последнего через делитель 12 напряжения подается опорное напряжение (постоянной амплитуды) задающего генератора 5, имеющее частоту и фазу, равные частоте и фазе управляющего напряжения. Выходное напряжение блока 11 перемножения, пропорциональное по модулю силе, а по частоте и фазе - управляющему напрякенио, через фазоинвертор 13 в виде сигнала отрицательной обратной связи поступает на вход сумматора 4. Разность двух напряжений с выхода сумматора 4 поступает на усилитель 3 мощности, преобразуется в ток и отрабатывается электродинамическим возбудителем 1 в меха 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ничсскуо силу с то шостью, определяемой значением коэффициента оораной связи,Таким образом осуществляется воспроизведение по управляющему напряжению и автоматическое регулнарование амплитуд требуехых силовых воздействий.1 редлагаемое устройство обладает устойчивостью в широком диапазоне частот и при больших значениях коэффициента передачи разомкнутой системы. Это позволяет обеспечить требуемую точность воспроизведения силовых воздействий по амплитуде (погрешность 1 - 2",), компенсируя влияние инерционной массы и демпфирования подвижной катушки, а аыке жесткости подвеса и нелинейности электродинамического возбудителя колебаний,Устойчивость системы обеспечивается благодаря тому, что независимо от значений коэффициента передачи и фазовых сдвигов разомкнутой системы сигнал обратной связи находится в противофазе с управляющим напряжением,Устройство позволяет существенно расширить частотный диапазон (от единиц до сотен герц) исследуемых колебаний, что весьма важно для получения более полного объема информаций о колебательных характеристиках исследуемых конструкций, в частности летательных аппаратов и их моделей.С помощью устройства, помимо воспроизведения силовых воздействий, принципиально возможно поддерживать (регулировать) амп;итуду, например, вектора скорости или ускорений колебаний подвижной системы электро- динамического возбудителя, при этом в цепь обратной связи необходимо установить соответствуощий измерительный преобразователь. Формула изобретенияУстройство для воспроизведения силовых воздействий, содержащее в прямой цепи задающий генератор, сумматор, усилитель мощности, электродинамический возбудитель колебаний, а в цепи обратной связи - силоизмерительный преобразователь с усилителем напряжения и фазоинвертор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения запаса устойчивости и точности работы устройства в широком диапазоне частот, в цепь обратной связи между усилителем напряжения и фазоинвертором включены последовательно соединенные двухполупериодный выпрямитель со сглаживающим фильтром и блок перемножения напряжений, второй вход которого через делитель напряжения подключен к нерегулируемому выходу задающего генератора.Источники информации,нргпятые во внимание при экспертизе1. Генкин М, Д, и др, Электродинамические вибраторы. М., Машиностроение, 1975, с. 25.2. Авторское свидетельство СССР146567, кл. 6 01 М 7/00, 1960,578575 ставитель В. Самвелов Техред И. Михайлова Коррект юрина сдактор О. Ю одпнсно ография, пр. Сапунова,(аз 2406/3 Изд.845 НПО Государственного комитета по делам изобретенш" 113035, Москва, Ж, Ра 1