Устройство для управления вибро-стендом

ОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кд,) с присоединением заявки Мф С 05 В 15/00 Государственный комитет СССР но дедам изобретений и, открытий(23) Приоритет Опубликовано 230 281 Бюллетень ЙЯ 7 Дата опубликования описания 230281(53) УДК 62,50088.8) 54) УСТРОЙСТ с л Изобретение относится к устройствам управления виброиспытаниями. ипредназначено для управления виброиспытаниями объектов с применениемуправляющих ЭВМ,Известны ус тройс тв а управлениявибростендами, содержащие многоканальную замкнутую систему управления, работающую по заданной программе, многоканальные анализаторы спектра, блок памяти 1,Йаиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсясистема виброиспытаний, содержащаяпоследовательно соединенные блоквычисления спектра сигнала, вычислителя, блок сравнения, вибростенд ипервый датчик вибрации, а также вто.рой датчик вибраций, вход которогоподсоединяется к объекту испытания,причем выход первого датчика вибраций соединен со вторым входом блокасравнения и вторым входом вычислителя, третий вход которого соединен свыходом второго датчика вибрации,авыход - со входом блока вычисленияспектра сигнала 2,Однако в этой системе, являющейя типичным представителем центра"изованных систем, вычислитель осуУПРАВЛЕНИЯ ВИБРОСТЕНЦОМ ществляет как процессы задания иконтроля режимов, так и сбор информации о состоянии объекта и обработ"ку данных испытаний, Это существенно5 снижает производительность системы.Цель изобретения - увеличениебыстродействия устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство введены блок30 записи и воспроизведения сигналов,усилитель, первый вычислительныйблок и второй вычислительный блок,выход которого соединен с четвертымвходом вычислителя и первым входом15 усилителя, а первый вход - с выходом первого вычислительного блока,вход которого соединен с выходомпервого датчика вибраций, выходвычислителя соединен со вторым20 входом второго вычислительного блока и входом блока записи и воспроизведения сигнала, выход которогосоединен со вторым входом усилителя, выход которого соединен с тре"25 тьим входом блока сравнения,На чертеже приведена блок-схемаустройства.Устройство содержит вычислитель1 вибрационных характеристик, блок30 2 вычисления спектра сигнала, блок3 сравнения, вибростенд 4 первый ивторой датчики 5 и 6 вибраций, объект 7 испытаний, блок 8 записи ивоспроизведения сигналов, усилителя9, блок 10 вычисления матрицы вероятностных характеристик, блок 11 вычисления сигнала управления.Устройство работает следующимобразом,В режиме идентификации, цельюкоторого является получение матрицпередаточных функций вибростенда 4и объекта 7, вычислителя 1 с применением блока 2 вычисления спектрасигнала формирует скалярный случайный процесс и через цифроаналоговый преобразователь вычислителя 1 15и блок 3 сравнения последовательноподает его на вибростенд 4, Блок 3сравнения, вибростенд 4 и первый датчик 5 вибраций образуют нормальный сервогидравлический, регулировочный контур, обеспечивающий соответствующее перемещение рабочего стола вибростенда 4, Назначение этогоконтура регулирования в ниже рассматриваемых режимах работы системы аналогично, Реакция вибростенда 4 и объекта 7, которые представляют собойвыходные сигналы первого и второгодатчиков 5 и 6 вибрации соответственно, поступают в вычислитель 1 черезего аналого-цифровой преобразовательвпромежутках между выборкой координат сформированного процесса и затемв блоке вычисления спектра сигнала2 вычисляются их преобразования Фурье,Вычислитель 1, используя полученныекомплексные коэффициенты преобразований Фурье, вычисляет элементы искомых матриц передаточных функций.Матрицы передаточных функций вибростенда 4 являются исходным параметром 40для режима управления, который служитдля выработки управляющих воздействий на входе вибростенда 4 при дости"женин заданной точности совпаденияматрицы вероятностных характеристикреакции вибростенда 4 с эталоннойматрицей.Последнюю определяет вычислитель 1 по заданной матрице вероятностных характаристик выходного сигнала объекта 7, рассчитанной по дан- уным эксплуатации, и полученной в режиме идентификации матрицы его передаточных функций. В качестве заданнойматрицы используют, например, матрицуспектральных плотностей.В режиме управления, используяматематическую модель, отражающуюзависимость между матрицей вероятностных характеристик реакции вибростенда. 4 и управляемыми. параметрами еговходного сигнала, вычислителя 1 с 60применением блока 2 вычисления спектра сигнала формирует по эталоннойматрице вероятностных характеристикслучайный процесс вибраций х(й) и через .цифроаналоговый преобразователь 65 вйчислителя 1 и блок 3 сравнения по,дает .его на вибростенд 4. Реакциявибростенда 4 у (1) с выхода датчика5 вибраций поступает в вычислитель1 через ее аналого-цифровой преобразователь,Вычислитель 1 с применениемблока 2 вычисления спектра сигналавычисляет оценки соответствующихвероя тиос тных харак терн стик, с равни-"вает их с эталонными и вычисляет вектор ошибок, к которому применяютитерационный алгоритм коррекции параметров случайного процесса вибрации х(й). По скорректированному вектору управляемых параметров вычислитель 1 формирует новый случайный процесс вибраций х(1) и через цифро-аналоговый преобразователь вычислителя1 и блок 3 сравнения подает его навибростенд 4, Выполнение итера-;ций производят до тех пор, пока.небудут выполнены условия соответствия.матрицы вероятностных характеристик процесса у(1) эталонной,Если после нулевой инерции векторошибок не превьыает допустимой величины, коррекцию параметров случайного процесса вибраций х(И) не производят. В заключение режима управления вычислитель 1 записывает сформированный сигнал управляющих воздействий на блок 8 записи и воспроизведения сигнала, а эталонную матрицу вероятностных характеристик - вовторой вычислительный блок 11. В режиме виброиспытаний блок 8 подает сформированный сигнал вибраций х(1) через усилитель 9 и блок сравнения 3 на вибростенд 4. Сигнал реакции вибростенда 4 поступает с выхода первого датчика 5 вибраций на вход первого вычислительного блока 10, где вычисляют матрицу его вероятностных характеристик, Элементы последней в блоке 11 вычитают из соответствующих элементов эталонной матрицы и по результирующему вектору ошибок формируют сигнал управления, который поступает на вход усилителя 9, изменяя соответствующим образом амплитуду сигнала вибраций х(1)Одновременно в блоке 11 формируют критерий останова, характеризующий степень соответствия вычисленной в блоке 10 матрицы вероятностных характеристик эталонной. Если полученный критерий останова превышает допустимое значение, с выхода блока 11 в вычислитель 1 поступает соответствующий сигнал и вычислитель 1 переводит систему в режим идентификации. По окончании режима идентификации вычислитель 1 перезаписывает вновь сформированный сигнал управляющих воздействий х(1) в блок 8 и возвращает систему в режим виброиспытаний; который продолжается до тех пор, пока полученный в блоке 11 кри-,формула изобретения терий останова не превысит допустимое значение,Сигналы с контролируеьых точек объекта 7 поступают через второй датчик вибраций 6 в вычислитель 1 через его аналого-цифровой преобразователь. Вычислитель 1 с применением блока 2 вычисления спектра сигнала обрабатывают данные испытаний: классифицируют циклы нагрузки по различным критериям, определяют коэффициент неравномерности и эффективное 10 значение нагрузки, спектральные и корреляционные характеристики, функцию когерентности и т.п. Время проведения виброиспытаний задает таймер вычислителя 1, остановить работу сис , темы можно также с пульта управления вычислителя 1. Мгновенное состояниепараметров испытания регистрируется быстродействующим печатающим устройством, входящим в комплект вычисли О теля 1, Состояние параметров испытания .автоматически регистрируется при отключении сети и после ее повторного включения, а также при каждом сигнале помехи, 25Производительность систеьы опре; деляется временем ее работы по испытанию объекта 10. Согласно структуре систеьы-,прототипа это время определяют как время работы вычислителя й ре- ЗО жиме испытанияо и к и пгде 1 п -общее время работы систеьы;время подготовки систеьы у испытаииям; 1 г - время, затрачиваемое вычислителем на генерирование процессов возбуждения стенда; 1 к - время контроля системы. В предлагаемой системе операции генерирования и контроля не входят в функции вычислителя и р, т. е, полезное время определяют какс" =, - .оТогда отношение г. и 1 ропределит увеличение производительности систеьы45з Си й (1)фо "и (к гфк)По предварительнйм оцейкам от общего времени испытания объекта,Ъг00и 4 11 ф г 32 40, а10- 32,Таким образом, соотношение (1) позволяет утверждать, что предлагаемая система в 1,5-4 раза производительнее чем известная.Повышение степени децентрализации систеьы, осуществление постоянного контроля работы ее в течение всего режима испытания объекта позволяет повысить кроме производительности и надежность систеьы по сравнению с известной, где контроль осуществляют периодически. Устройство для управления вибростендом, содержащее последовательносоединенные блок вычисления спектра,сигнала, блок вычисления вибрационныххарактеристик, блок сравнения, а так- .же первый и второй датчики вибрации,причем вход первого датчика вибрацийсоединен со вторым входом блока срав"нения и вторым входом блока вычисления вибрационных характеристик, третийвход которого соединен с выходом второго датчика вибрации, а выход - совходом блока вычисления спектра сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что,с целью увеличения быстродействияустройства в него введены блок записи и воспроизведения сигнала, усилитель, блок вычисления матрицы вероятностных характеристик и блок вычисле"ния сигнала управления, выход которогосоединен с четвертым входом блока вычисления вибрационных характеристики первым входом усилителя, а первыйвход - с выходом блока вычисленияматрицы вероятностных характеристик,вход которого соединен с выходом перого датчика вибраций, выход блокаычислениявибрационных характеристик соединен со вторым входом блокавычисления сигнала управления и входом блока записи и воспроизведениясигнала, выход которого соединен совторым входом усилителя, выход которого подключен к третьему входу блока сравнения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 602806, кл, .О 01. М 7/00,02.07,1974.2. 7 асоЬу С.Паз РгоЫев ЙегЯсйы 1 пуйез-ЯсЬепсК, Оаппз 1 ай 1, 1972807208,Составитель Г,НефедоваЛ,Белоусова Техред М.Лоя Корректор В,Бутяг Редак аказ,филиал ППП ф Патентф , г.ужгород, ул.Проектная,/69 . Тираж 951ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений035, Москва, Ж, Раушс митет откры я наб ПодписноеСССРйд. 4/5