Устройство для демпфирования колебаний

Союз Советскки Социалкстицескин Республикрисоединением заявки Ю Гееудвретвенимй иеетет Севетв Инниетрев Саар ее делам нзаеретени н етирктий(71) Заявит вский Ордена имениина авиационный институтго Орджожкидзе Я ДЕМПФИРОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ(54) УСТРОЙСТВО Устройство предназначено дти демцфнрования колебаний в системах автоматического управления обьектами, подверт ающимися в процессе эксплуатации вынужденным колебаниям, таким, как, например, процессы изготовле иия неосесимме тричных бмт, движение по взволнованной поверхности.Известны устройства, содержащие генератор компенсирующего сигнала н блоки управления Фазой и частотой этого сигнала Щ 21.Из известных устройств пэ технической сущности наиболее близким является устройство для демпфирования колебаний, содержащее датчик, выход которого через смеситель соединен с входом частотного детектора и жносредствейно с первым входом Фазового детектора, и ген.ратор, первый и второй входы которого соедиюны с выходами йервого и второго блоков управления, а выходсо вторыми входами смесителя и Фазовогощ детектора 31.Недэстаткэм известного устройстве является его низкая точность вследствие того, что в юм ю подстраивается амплитуда компенсирующего сигнала, 2 Целью изобретения является повышение точности устройства.Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве установлены сумматор, каочи, блэк эптимизации, третий блок управления намплитудный детектор, вход. которого подключен к выходу датчика, а выход через последовательно соединенные первый ключ и третий блок управления - к третьему входу генератора, выход фазового детектора через пэследэвательнэ соединенные сумматор, второй и третий ключи пэдключен кэ входу второго блока управления, выход частотного детектора соедижн непосредственно с управля ющим входом второго ключа и через четвер тый ключ с входом первого блока управления, управляющий вход перво о ключа подключен к выходу сумматора, второй вход которого подключен к выходу блока оптимизаций, выход амплитудного детектора подключен к входу оптимизатора и к управляющим входам третьего и четвертого ключей,Блок-схема описывжмого устройства представлена на чертеже, Устрэйствэ сэдержит обьект регулирования 1, блок 2 обратнойсвяэир исполнительный механизм Зр усилитель4, систему 5 автоматического управления,первыйвторой и третий блоки управления6; 7, 8,генератор 9, смеситель 10, частотный детектор 11, фазовый детектор 12, амплитудный детектор 13, первый, втброй третий и четвертый ключи 14, 15, 16, 17,сумматор 18, блок оптимизации 19, канал 20,подстройки частоты, канал 21 подстройкифазы, канал 22 подстройки амплитуды, устройство 23 для демпфирования колебаний,датчик 24,Устройство работает следующим образом.В замкнутом контуре системы 5, образованном усилителем 4, исполнительным механиз-,мом 3, объектом регулирования 1, и блоком2 обратной связи формируется управляющеевоздействие, предотвращающее свободнъю колебщщя объекта, В случае отсутствия вынужденных колебаний в системе выходной 20сигнал устройства 23 для демпфирования колебаний равен ну)во. В исходном состояниивыходнъе сигналы амплитудного, фазовогои частотного детекторов 11, 12, 13 равнынулю, первый и второй ключи 14, 15 открыты, третий и четвертый ключи 16, 17 закрыты,При возникновении вынужденых.колебанийобъекта 1 колебательная составляющая выходного сигнала системы 5 измеряется датчи 30ком 24, Выходной ситиал датчика 24 вызывает появление на выходах смесителя 10,частотного, фазового и амплитудного детекторов 11, 12, 13 сигналов, пропорциональ ных частоте, фазе и амплитуде вынужденньизколебаний объекта 1. Выходной сигнал емплитудного, детектора 13, пройди через открытый первый ключ 14 и третий блок управления, вызывает появление на выходе генератора 9 сигнала, имекнцего наперед .за- цданные, например среднестатистические, значения частоты, амплитуды и случайные значения фазы, При последующих. срабатыванияхустройства начальные значения указанных параметров компенсирующего сигнала равны вконечным значениям для предыдущего цикланастройки,Далее устройством выполняется цикл последовательной настройки частоты, фазы и амплитуды выходного сигнала генератора 9, Ненулевые въщодные сигналы амплитудного, фазовао и частотного детекторов 11, 12, 13, поступая иа управляющие входы ключей 14, 15, 16, 17, изменяют их состояние, Сигнал с выхода частотного детектора 11 закрывает второй ключ 15. Выходной сигнал фазового детектора 12, прошедший через сумматор 18, закрывает первь 1 й ключ 14. Выходной сигнал амплитудного детектора 1 Д открывает третий и четвертый ключи 16, 17,При этом цепь канала подстройки частоты20 замыкается, цепь канала 22 подстройкиамплитуды размыкается, цепь канала 21 подстройки фазы остается разомкнутой. На выходе смесителя 10 образуется сигнал частоты Ь (й, равный разности частот внешнего возмущения на систему 5 и сигнала генратора 9. Указанный сигнал преобразуется .частотным детектором 11 в сигнал управления, который через четвертый ключ 17 по.ступает на вход первого блока управления6. Блок управления 6 осуществляет изменение частоты сигнала генератора, устраняющего наличие сигнала Ь аПри Ь д щ 0 выходные сигналы смесителя 10 и частотного детектора 11 становятся Равными нулю, второй кпюч 15 открывается, замыкая цепь канала 21 подстройкифазы. Фазовый детектор 12 формирует сипал разности фаз колебаний объекта 1 и выходного сигнала генератора 9, который 9сумматоре 18 суммируется с выходным синалом блока оптимизации 19. На выходе сумматора 18 образуется сигнал фазовой ошибки Ь , который, пройдя через второй и третий ключи 15 и 16, поступает на вход второго блока управлении, который вызывает изменение фазы выходного сигнала генератора9, направленное на устранение фазовой ошибки системы 5. Начальная величина выходного сигнала блока оптимизации 19 при первом срабатывании устройства соответствует,расчетному значению фазового сигнала расчетной, например, ср 6 днестцтиеткческой час тотыйри прохождении через систему 5, а при последующих срабатываниях устройства 23 равна конечному своему значению в предыдущемцикле настройки,Фактический же фазовый сдвиг, проходящийчерез систему 5, неизвестен и для обеспече-ния противофазности периодического возмущения и сигнала его компенсации, вырабатываемого генератором 9, блок оптимизации19 вырабатывает сигнал, пропорциональныйтакому значению фазы, при котором его вьФходной сигнал, пропорциональный амплитудеколебаний объекта, достигает минимума. Очевидно, минимум суммы двух сигналов одинаковой формы соответствует их амплитудам,взятым в противофазе.По окончании описанного изменения фазывыходного сигнала генератора 9 на выходесумматора. 18 вырабатывается нулевой сигнал, поступающий на управляющий вход первого ключа 14, который замыкает цепь канала 22 подстройки амплитуды. Выходной сигнал амплитудного детектора 13, пройдя через открытый первый ключ 14, поступаетнв вход третьего блока управления 8, кото 598 О 2225 рый осуществляет изменение амплитуды выходного сигнала генератора 9.По окончании настройки возмущение системы 5 скомпснсировано с ошибками, определенными различиями формы компенсируюше го и компенсируемого сигналов. При измене нии параметров возмущения на величину, при которой сигналы етого изменения превзойдут зону нечувствительности частотного, фазового и амплитудного детекторов 11, 12 и 13, 10 цикл настройки повторится.Таким образом, в случае, когда объект подвержен нерегулярным квазипериодическим возмущениям, в силу их сравнительно высокой частоты, неподдающимся парированию замкнутой системой демпфирования, описанная система обеспечивает эффективное демпфирование колебаний обьекта за счет формирования такого сигнала компенсации возмущения, параме 1 ры которого дэтбматиЧесее настуаиваютсй В 20 соответствии с параметрами возмущения, Тем самым достигается повйшение точности системы. Формула изобретения Устройство для, демпфирования колебаний, содержащее датчик, выход которого через смеситель соединен со входом частотного де- зо тектора к непосредственно с первым входом фазового детектора, и генератор, первый и второй входы которого соединены с выходами первого и второго блоков управления, а выход - со вторыми входами смесителя и фазового детектора. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в нем установлены сумматор, ключи, блок оптимизации, третий блок управления и амплитудный детектор, вход которого подключен к выходу датчика, а выход через по".,ледовательно соединенные первый ключ и третий блок управления - к третьему входу генератора, выход фазового детектора через последовательно соединенные сумматор, второй и третий ключи подключен к входу второго блока управления, выход частотного детектора соединен непосредственно с управляющим входом второго ключа и через че вертый ключ - с входом первого блока управления, управляющий вход первого ключа подключен к выходу сумматора, второй вход ка- торого подключен к выходу блока оптимизации, выход амплитудного детектора подключен к входу оптимизатора и к управляющим входам третьего и четвертого ключей,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Современные методы проектирования систем автоматического управления. Под ред. Б. Н. Петрова, Машиностроение, М 1967, с. 497 499, 516.2. Тигггин В, Н. и др. Радноуправление,Изд-во фСоветское радио", М 1962, с.584 588Ъ3.1.оеФЬегрег,Р.Е.ОЬьеийф Н;г ДОИ а пиеа.вЦЫеы ЭЕЕЕ ТРанМ,М 11 оу Иесфонеь, О 64.лиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проект Г1 4/37 Тираж 1033ПИ Государственного комитетапо делам иэобретений113035, Москва, Ж, Ра Подписноеовета Министров СССткрытийская наб., д. 4/5