Устройство для управления вибровозбудителем

СООЗ СОЕЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 206 А 19) И 1/О 1) С 01 М 7/О ГОСУД АРС ПО ДЕЛАМ ОПИСАН ЗОБР ЕЛЬСТ(21) 22 1 пе у ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 3349092/18-10(56) 1Авторское свидетельство СССР 9 623585, кл. В 06 В 1/04, 1978.2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3318453/18-10, кл. В 06 В 1/04, 1981.(54)(57) УСТРОИСТВОДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЕМ, содеРжащее последовательно соединенные суммирующи усилитель, блок сравнения усилител сигнала рассогла:ования и усилитель мощности, подключенный к выходу вибровозбудителя, а также интегрирующий усилитель, подключенный межд выходом блока сравнения и вторым входом усилителя мощности, датчик перемещения подвижного элемента виб ровоэбудигеля, подключенный через блок дифференцирования ко второму входу блока сравнения, и задающий генератор с подключенным к его входам первым и вторым выходами блока управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного рабочего диапазона и повышения быстродействия парирования возмущений, оно снабжено квадратором, первым и вторым блоками перемножения и суммирующим блоком, причем вход квадратора подключен к первому выходу блока управления, а выход черезрвый блок перемножения подключен к первому входу суммирующего усилителя, ко второму входу которого подключен выход второго блока перемножения, входы которого подключены соответственно к первому выходу блока управления и второму выходу блока диффеФ ренцирования, при этом выход сугегирующего блока подключен ко второму входу первого блока перемножения, а его входы подключены соответственно к выходу задающего генератора, треть ему выходу блоха управления и выходу Я датчика перемещения подвижного элемента вибровозбудителя. ВииааИзобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в стендах для виброиспытанийразличных приборов, узлов машин идругих устройств.Известно устройство для управления вибровозбудителем электродинами"ческого типа, содержащее задающийгенератор, подключенный к программному блоку, в соответствии с сигнгламикоторого передаются на испытуемый 10объект усилия разных тестовых формЩОднако это устройство характеры=зуется невозможностью обеспечениязаданной Формыколебаний при наличиисигнальных и параметрических возмущений.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для управления вибровозбудителем, содержащее последовательно соединенные суммирующий усилитель,блок сравнения, усилитель сигналарассогласования и усилитель мощности,подключенный к выходу вибровозбудителя, а также интегрирующий усилитель, подключенный между выходомблока сравнения и вторым входом усилителя мощности, датчик перемещенияподвижного элемента вибровозбудителя, подключенный через блок дифференцирования ко второму входу блокасравнения, и задающий генератор сподключенным к его входам первым,вторым и третьим входами блока управления 21.Недостатками известного устройст- З 5ва являются узкий частотный диапазонего работы и малое быстродействиепарирования возмущений, вследствиетого, что оно работает в режимеотслеживания заданных сигналов, поступающих с задающего генератора иблока управления в функции времени,При этом инерционность блока дифференцирования должна быть по крайнеймере в 300 раз меньше полупериода 45колебаний, а.темп воспроизведенияжелаемого значения производной выходной величины на выходе суммирующего усилителя должен по крайней мерев 10 раз превышать темп изменениязадающего сигнала. Таким образом,для достаточно точного воспроизведения закона на выходе задающего генератора необходимо воспроизвестифункцию производной выходной величины в 10 раз более высоком темпе.Целью изобретения является расширение частотного рабочего диапазона и повышение, быстродействия парирования возмущений,Поставленная цель достигается б 0тем, что устройство для управлениявибровозбудителем, содержащее последовательно соединенные суммирующийусилитель, блок сравнения, усилите.льсигнала рассогласования и усилитель б 5 мощности, подключенный к выходувибровозбудителя, а также интегрирующий усилитель, подключенный междувыходом блока сравнения и вторымвходом усилителя мощности, датчикперемещения подвижного элемента вибровозбудителя, подключенный черезблок дифференцирования ко второмувходу блока сравнения, и аадающийгенератор с подключенным к его входам первым и вторым выходами блокауправления, снабжено квадратором,первым и вторым блоками перемноженияи суммирующим блоком, причем входквадратора подключен к первому выходу блока управления, а выход черезпервый блок перемножения подключенк первому входу суммирующего усилителя, ко второму входу которогоподключен выход второго блока перемножения, входы которого подключенысоответственно к первому выходу блока управления и второму выходу блокадиФференцирования, при этом выходсуммирующего блока подключен ко второму входу первого блока перемножения, а его входы подключены соответственно к выходу задающего генератора, третьему выходу блока управленияи выходу датчика перемещения подвиж;ного элемента вибровозбудителя.На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства;на фиг,2 - осциллограммы сигнала навыходе суммирующего блока при отключенном датчике перемещения и выходного сигнала датчика перемещения.Устройство содержит вибровозбудитель 1, последовательно соединенные блок 2 управления, квадратор 3,первый блок перемножения 4, суммирующий усилитель 5, блок сравненияб, усилитель 7 сигнала рассогласования и усилитель мощности 8, подключенный к вибровозбудителю 1, интегрирующий усилитель 9,.включенныйпараллельно усилителю 7, задающийгенератор 10, подключенный к первомуи второму выходам блока 2 управленияи ко входу суммирующего блока 11,подключенного к третьему выходу блока 2 управления, второму входу первого блока перемножения 4 и выходудатчика перемещения 12 подвижногоэлемента вибровозбудителя 1, блокдифференцирования 13, подключенныйко второму входу блока сравнения би второму блоку перемножения 14,входы которого подключены к первомуи второму выходам блока 2 управления,а выход подключен ко второму входусуммирующего усилителя 5,Устройство работает следующимобразом.При появлении на выходе программного блока 2 задающих сигналов,воздействие последних на блоки 3-5,10, 11 и 14 приводит к появлению:Кд= К К,Ь,ВНИИПИ Заказ 2748/51 Тираж 871 ПодписноеФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 формируется следующий алгоритм управления где Ку - коэффициент передачи блока 8;К - коэффициент передачи усили- Ютеля 7;Ь - сигнал рассогласования(ошибки) на выходе блока б;Фд - границы зоны линейностиусилителя 7; 15Щ+О - уровни ограничений на выходное напряжение усилителя 7.Для реализации алгоритма управления вида (4) требуется осуществлять двукратное дифференцирование выходной величины, В качестве блока дифФеренцирования 13 удобно использовать схему быстродействующего дифференцирующего фильтра, построенного по принципу следящей системы с передаточной функцией видап р):(РРрьр.), (1 где и. - малый параметр, определяющий З 0 инерционность блока. С учетом (5) измеренные значения фазовых координат Х 4, Х, Х определяется из выраженийУ,:Х. (ра, Р +РЬР 4), (6) 35 Если обеспечивается условие попадания траекторий системы в зону, где действует линейный закон управления то при ККрв предлагаемом устройстве осуществляется движение в режиме высокочастотных актоколебаний,которое определяется уравнениями (3) и не зависит от возмущений и свойств собственно вибровозбудителя как объекта управления. Использование интегрирующего усилителя 9,включенного параллельно;усилителю 7, также как и в устройстве-прототипе, приводит к усилению свойства инвариантности предлагаемоГо устройства управления к возмущениям.В отличие от известного устройства предлагаемое устройство работает че в режиме отслеживания временной программы Х , а в режиме отработки заданных переходных процессов, являющихся решением желаемого дифференциального уравнения х,= х,: т Дхсц-хЯ-т,"тах,Это и приводит к повышению быстродействия устроства, Расширению егорабочего частотного диапазона. Кроме того, в предлагаемом устройствене требуется обеспечивать большой ре-,сурс управления. Достаточно выполнить условиеО = (2-5) 0,где ц - медленно меняющаяся составляющая высокочастотного автоколебательного процесса в контуре поддержания производной Х (контурефбыстрыхдвижений) .В предложенном устройстве используется принцип управления по векторускорости с организацией высокочастотных автоколебаний в контуре поддержания желаемого значения (и)-ойпроизводной выходной величины,Устройство при этом Функционируетв режиме отработки заданных переходных процессов, а это и приводит красширению рабочего частотного диапазона, повышению быстродействияпарирования возмущений и уменьшениюнеобходимого ресурса управления.