Устройство для управления динамическими испытаниями

.Б.ШиковКузин,Н.В.Ник обласожет быт С: СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт теАН БССР(56) Авторское свидетельство СССРВ 8072 ЬЗ, кл, С 05 В 15/00, 1984.Патент США Р 3710082,кл. 235-150.1, 1973.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДИНМИЧЕСКИМИ ИСПЫТАНИЯМИ(57) Изобретение относитсявычислительной техники и м использовано для управления виброиспытаниями различных техническихобъектов. Цель изобретения - повышение точности воспроизведения вибраций. Устройство для управления динамическими испытаниями содержит цифроаналоговый преобразователь 1, вибростенд 2, аналого-цифровой преобразователь 3, процессор 4 прямогопреобразования фурье, функциональныйпреобразователь 5, блок 6 сравненияспектров, интерполятор 7, умножитель8, процессор 9 обратного преобразования Фурье, генератор 1 О фазы. Устройство позволяет повысить точностьвоспроизведения на вибростенде реальных вибраций за счет кусочно-линейнойаппроксимации исходной спектральнойплотности мощности. 3 ил,1361504 1 и На первом шаге в блок 16 оператив 5ной памяти вводятся значения Б(1)уровня шума, которые далее выводятсяна интерполятор 7, где восстанавливаь ются отсчеты Б(1 с), перемножаемые со 4 О случайными Фазами и подаваемые впроцессор 9 обратного преобразования1Фурье. Коэффициенты Фурье (2) поступают в блок 7 оперативной памятикоэффициентов Б(1 с) входного процесса 45 блока 7 сравнения спектров, ав блок19 оперативной памяти коэффициентовЯ(1 с) выходного процесса поступаетотклик системы на входное воздейст-.вие. Далее вычисляются амплитудно-5 О частотные характеристики объектаИ(1 с) (4), которые сглаживаются (5),тем самым мы имеем оценку амплитудночастотной характеристики У(1). Послеосуществления кусочно-линейной аппроксимации функциональным преобразователем 5 пернодограммы (3) в блок 6сравнения спектров вводится оценкаспектральной плотности мощности выходного процесса и запоминается в ных преобразователей при достаточновысокой точности аппроксимации.Спектральный анализ с кусочнолинейной аппроксимацией спектральнойплотности мощности производится последующей схеме; над реализациейвыходного процесса у(С) выполняетсябыстрое преобразование Фурье и получают коэффициенты а, и Ь, вычисляется периодограмма по отношению (3)над получением массивом Б (1 с) произВводят преобразование по кусочно-линейным Функциям Уолша.Из полученных Б коэффициентовоставляют первые 1, остальные отбрасывают и производят обратное преобразование в базисе кусочно-линейныхфункций Уолша над оставшимися коэффициентами. Тем самым, мы имеем оценку спектральной плотности мощностилБ (1) выходного процесса на границахзаданных полос частот.Преобразование сигнала в базисекусочно-линейных функций Уолша можнопредставить в видее:Г(С) =с;Р(з.,С); (6)/где Р (,С) - система дифференциальных функций Уолша.Поскольку восстановление сигналапроисходит по 1 первым коэффициентам,следовательно, пределы суммированияв (6) устанавливаются от 0 до 1-1использование Функционального преобразования (6) и (7) позволяет получиткусочно-линейную аппроксимацию спектЛральной плотности мощности Я (1) выходного процесса, что приводит, всвою очередь, к повьппению точностивоспроизведения входного возбужденияБ (1) на вибростенде,Режим управления использует управление, основанное на известном алгоритме стохастической аппроксимации,а именно, спектр входного процессана (и+1)-й итерации вычисляется как(8)где Б (1) - заданный спектр плотностиимощно стиЯ(1) - входной спектр плотностимощности на и-й итерации;Я (1) - выходной спектр плотностимощности на и-й итерации;- в случае равномерногоприближения;и -- номер итерации.5 В качестве Я(1) выбирают уровень"белого шума", обеспечивающий минимальную разность дисперсий спектравыхода и спектра задания во всем диапазоне используемых частот.В результате вычисления оценокполучаем 1 отсчетов Я " (1) спектравходного процесса. Причем Б " (1)имеет смысл оценки спектральной плотности мощности на границах заданных 15полос частот. Для восстановления Ботсчетов спектра Б(1) необходимопроизвести линейную интерполяцию накаждом 1-ом отрезке полосы частот:- - целая часть;- р1 с=О,БПолученные Ч (1 с) являются исходПФной информацией для режима генерирования входного воздействия,Устройство работает следующим образом.30 блоке 18 оперативной памяти выходногопроцесса. В случае, если невязкаБ (1) - Б (1)( больше заданной по 3грешности, вычисляется новое значение 5спектра входа (9), которое поступаетна интерполятор 7 и далее на вибростенд. Таким образом контур управления замкнут, При условии, когда не-,вязка меньше заданной погрешности, 10поправка в (9) задается равной нулю,и на выход блока 6 поступает спектривхода Б(1). Работа устройства начинается с режима идентификации. Дляэтого в блок 16 оперативной памяти 15входного спектра блока 6 записываются значения Б (1) уровня "белогошума", вычисляются значения с,Вкоторые поступают далее в интерполятор 7, где восстанавливается спектр 20входа (9). Цалее на выходе умножител;. 8 формируются коэффициенты Фурье(2), которые поступают на третийвход блока 6 сравнения спектров, атакже отображаются во временную обпасть в процессоре 9 обратного преобразования Фурье, на выходе которого имеем дискретные отсчеты стационарного случайного процесса (1),подаваемые через цифроаналоговыйпреобразователь 1 на вибростенд 2,С датчиков установленных на объекте. испытания, снимается отклик у(1),который преобразуется аналого-цифровым преобразователем в цифровую форму и поступает на вход процессора4. В процессоре 4 вычисляется периодограмма (3), поступающая в функциональный преобразователь 5, а спектральные коэффициенты .а и Ъ выходного процесса поступают на первыйвход блока 6 сравнения спектров.Функциональный преобразователь 5 осуществляет кусочно-линейную аппроксимацию (6) - (7) периодограммы (3), 45т,е, восстановленное (6) значениеаБ (1) дает оценку спектральной плотности мощности выходного процессана границах заданных полос частот(фиг.3 б), которая поступает на второй вход блока 6, в котором формируется оценка спектра входа Б(1).Сформированная оценка входа поступаетна вход интерполятора 7, где происходит восстановление спектра входа.После выполнения первой итерации, а именно вычисления оценки Б(К) спектра выхода по описанной процедуре, в блоке 6 формируется оценка спектра входного процесса второй итерации (8), в том числе, если векторневяэкиБ(1) - Б"(1)б , где Е -Фзадаваемая погрешность, Если вектор невязки оказывается меньше с , то считается, что система вышла на рабочий режим. На этом процесс настройки закончен и можно переходить к режиму виброиспытаний, т,е. на входивибростенда подает Б(К).Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность воспроизведения на вибростенде реальных вибраций за счет кусочно- линейной аппроксимации исходной спектральной, плотности мощности, что не позволяет делать известное устрой- . ство, Кусочно-линейное представление спектров позволяет при одной и той же точности задания с кусочно-постоянным спектром сократить объем обрабатываемой информации почти в 3 раза, что приводит к сокращению времени обработки информации на каждой из итераций, и в конечном итоге сократить время выхода системы на рабочий режим.Формула изобретенияУстройство для управления динамическими испытаниями, содержащее генератор фазы, выход которого через последовательно соединенные умножитель, процессор обратного преобразования Фурье, цифроаналоговый преобразователь, вибростенд, аналого-цифровой преобразователь, процессор прямого преобразования Фурье подключен к первому входу блока сравнения спектров, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышение точности воспроизведения вибраций, введены интерполятор и функциональный преобразователь, вход которого под-. ключен к выходу процессора прямого преобразования Фурье, а выход - к второму входу блока сравнения спектров, соединенному третьим входом с выходом умножителя, а выходом - через интерполятор с вторым входом умножителя.