Устройство для управления электрогидравлическим вибратором

(19 (1 1) С О И 7/О АН ОБРЕТЕНИЯЕЛЬСТВУ ВТОРСНОМУ СВИ 19ый проектный,огический инсти едрению автомая оборудованияием(56) Авторское свидетельство СССР У 11 08343, кл. С 01 М 7/00,984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИМ ВИБРАТОРОМ(57) Изобретение относится к испытанию конструкций или сооружений на вибрацию, а именно к электрогидравлическим испытательным стендам. Цель изобретения - повьппение точности управления электрогидравлическим вибратором Фиг. г ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Специализированнконструкторско-технолтут по разработке и втизированных систем дс программным управле (72) Н.Г.Соломашенко (53) 620.1 78 (088.8) путем улучшения динамических характеристик вибратора и повьппенил точности отработки сигнала задания за счет устранения демпфирования. Устройство содержит последовательчо соединенные блокзадания режима испытания и элемент 2 сравнения, усилитель 3, предназначенный для подключения ко входу. электрогидравлического вибратора, датчик 4 обратной связи, предназначенный для подключения к выходу вибратора, усилитель 5 и элемент 6 сравнения. В устройство введены фазовращатель 7, выпрямитель 9, элемент 8 сравнения, регулятор0 амплитуды си( - нала задания, ограниченной техничес- д кими характеристиками используемого электрагидравлического вибратора, и система 11 динамической корректировки, устраняющая демпфирование при управлении электрогидравлическим вибратором, 2 ил, 1566252Изобретение относится к испытанию конструкций или сооружений на вибрацию, а именно к электрогидравлическим испытательным стендам,Цель изобретения - повышение точности управления. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено фазовращате лем, вход которого соединен с выходом датчика обратной связи, а выход - с входом второго усилителя, третьим элементом сравнения, первый вход которого соединен с выходом вто рого усилителя, а выход - с первым входом первого усилителя, регулятором амплитуды, первый вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, а выход - с вторым входом первого 20 усилителя и с вторым входом третьего элемента сравнения, выпрямителем, вход которого соединен с выходом вто- рого усилителя, а выход - с вторым входом второго элемента сравнения, системой динамической корректировки, выполненной в виде последовательно соединенных дифференциатора, первого компаратора, первого триггера и ключа, выключенных между выходом блока задания режима испытаний и вторым входом. первого элемента сравнения, второго источника опорного напряжения, вьгход которого соединен с вторым входом первого компаратора, последо" вательно соединенных интегратора и второго компаратора, выход которого соединен с вторым входом первого триггера, а вход интегратора соединен с выходом третьего элемента сравнения, третьего источника опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом второго компаратора, параллельно соединенных третьего ком, паратора и первого и второго регулируемогд усилитедей, первые входы кО- торых соединены с выходом второго усилителя, а второй вход третьего компаратора соединен с выходом блока задания режжа испытаний, второго50 триггера, первый вжд которого соединен с выходом первого компаратора, а второй вход - с вьглодом третьего компаратора, селектора каналов, первый и втордй входы которого соответственно соединены с выходами первого и второго регулируемых усилителей, третий вход - с выходом второго триггера, а выход - с вторым входом ключа . На фиг. 1 представлено устройстводля управления электрогидравлическимвибратором; на фиг, 2 - кривые изменения сигнала задания (кривая 1), обратной связи при включенной системединамической корректировки (кривая11) и обратной связи при отсутствиидинамической корректировки (кривая111),Устройство содержит блок 1 заданиярежима испытаний, первый элемент 2сравнения, первый усилитель 3, датчик4 обратной связи, второй усилитель 5,второй элемент 6 сравнения, фазовращатель 7, третий элемент 8 сравнения,выпрямитель 9, регулятор 10 амплитудыи систему 11 динамической корректировки, содержащую дифференциатор 12,первый компаратор 13, первый триггер14, ключ 15, второй триггер 16, селектор 17 каналов, интегратор 18,второй и третий компараторы 1 9 и 20,первый и второй регулируемые усилители 21 и 22,Электрогидравлический вибратор показан в виде соединенных.последовательйо электрогидравлического преобразователя 23 и гидравлического исполнительного механизма 24.Первый, второй и третий источникиопорного напряжения на чертеже не показаны.Устройство работает следующим образом.Сигнал задания, имитирующий реальные режимы работы объекта, с выходаблока 1 задания режима испытаний поступает на первый вход первого элемента 2 сравнения, где сравнивается ссигналом, поступающим из системы 11динамической корректировки. С выходапервого элемента 2 сравнения сигналпоступает на первый вход регулятора10 амплитуды, поддерживающего амплитуду сигнала задания на заданном уровне в соответствии. с уровнем поступающего на еговторой вход сигнала с выхода второго элемента 6 сравнения.Откалиброванный по амплитуде сигнал поступает на второй вход третьегоэлемента 8 сравнения н на второй входпервого усилителя 3, который управляется поступающим с выхода третьегоэлемента 8 сравнения сигналом, полученным в результате сравнения сигналазадания и сигнала обратной связи,С выхода первого усилителя 3 сигнал поступает на вход электрогидрав 55662лического преобразователя 23, которыйуправляется гидравлическим исполнительным механизмом 24, на подвижнойчасти которого установлен датчик 45обратной связи. За счет реакции испытуемого объекта (не показан) сигналснимаемый с датчика 4 обрагной свя:и,сдвинут по фазе Относительна задающего. сигнала. Сдвиг фаз определяется спомощью фазоанализатора (не показан)перед проведением испытаний и устанавливается на фазовращателе 7, Такимобразом, сигнал с выхода фазовращателя 7, поступающий на вход второго5усилителя 5, имеет фазу, одинаковуюс фазой сигнала задания, поступающего с блока 1 задания режима испытаний,Сигнал с выхода второго усилителя 5,отфильтрованный по частоте и усиленный по амплитуде, поступает на первыйвход третьего элемента 8 сравнения,где сравнивается с сигналом заданияс выхода регулятора 1 О амплитуды,В результате сравнения поступающих 25на первый и второй входы третьегоэлемента 8 сравнения сигналов на еговыходе формируется сигнал, совпадающий по фазе с сигналом задания.С выхоДа третьего блока 8 сравне - ,30ния сигнал поступает на первый (управляющий) вход первого усилителя 3и на вход интегратора 18, Сигнал рассогласования. выхода второго усилителя 5 после его выпрямления в выпрямителе 9 поступает на второй вход вто 35рого элемента 6 сравнения, .где сравнивается с сигналом опорного напряжения, задающим амплитуду сигнала задания, Амплитуда сигнала задания ограничена техническими характеристикамииспользуемого гидравлического исполнительнога механизма 24, имеющего конечную величину перемещения подвижнойчасти,45Это ограничение устанавливается,величиной опорного напряжения на первом входе второго элемента 6 сравнения,Устройство позволяет устранитьвызванное инерционностью гидравлического исполнительного механизма 24демпфирование за счет увеличениябыстродействия при помощи системы 11динамической корректировки.55 В установившемся режиме сигнал на выходе дифференциатора 12 равен нулю, клоч 15 разомкнут и сигнал на втором с.пеава Га элемента 2 Г р".Вненихвходеотсутствует,Система 11 динамической карре.:тиравки включается :алька при вазннкка -вении определенной скораст изменениясигкала зацакия. цля определения зачения скорости используется дифференциатор 12, н.=. вход которо: а па "л паетсигнал с блахазадания режима иапь;таний. Пр; определенной скор,.сти изменения сигнала задания (тачканафиг,2) на выходе дифференциатара 2возникает сигнал поступающий па первый вход первого компара гора 3 навторой вход которого поступает опорное напряжение. Величина Опарнога пчпряжения соответствует миниь 5 альноь;узначению скорости изменения сигналазадания, при котором включается система 11 динамической карректиповки,При равенстве поступающих ка входипервого компаратара 13 сигналов наега выходе возникает сигнал вк 5 вочающий первый и второй триггеры 14 и16, управляющие сигналы с выхацакоторых соответственно переводят кгноч15 во включенное состояние и подключает первь 5 й вход селектора .17 каналовк ега выходуТаким образам, асушеств.5;яетс 5: положительная обратная связь па следу 5 ощей цепочке: выход второго усилите-. ля 5 - второй регулируемый усилиепь 22, инвертирующий поступаемый на него сигнал - первый вход селектора 17 ка.- налов - ключ 15 - второй вход первого элемента 2 сравнения. Величина коэффициента усиления второго регулируемого усилителя 2 определяетсх при анализе амплитудно-фазавай характеристики (АФХ) объекта, снимаемой перед проведением испытаний,Присутствие положительной обратной связи позволяет уменьшить демпфирование, Однако при достижении сигналом обратной связи амплитуды сигнала задания палажительнах обратная связь вносит дополни; ельнае возмущение всистему управления гидравлическим 5 кполнителькым механизмом 24, а следовательно, возникает необходимость отключения положительной Обратной связи,В системе . дина 5 и 1 ескай корректировки предусмотрена аткл 5 очение этой обратной связи в момент дас 1 нжения амплитудой сигнале обратной связи, поступающего с выха;л второго усилителя50При равенстве этих сигналов на выходе второго компаратора 1 9 возникает сигнал, поступающий на вход первого триггера 14, сигнал с выхода которого выключает ключ .15, отключая таким образом (точка 4,. фиг. 2) дополнительную отрицательную обратную связь от второго входа первого элемента 2 сравнения. 5 на первый вход третьего компаратора 20 амплитуды сигнала задания (точка 2, фиг2), поступающего от блока 1 задания режима испытаний на второй, вход третьего компаратора 20.При этом сигнал с выхода третьего компаратора 20 поступает на второй вход второго триггера 1 6, подключающего второй вход селектора каналов 17 к его выходу. 10 Сигнал с выхода селектора 17 через ключ 15 подается на второй вход первого элемента 2 сравнения (точка 3, фиг, 2) . Он характеризуется как дополнительная отрицательная обратная 15 связь, позволяющая сократить переходный процесс в системе управления за счет дополнительного демпфированияПереходный процесс вызван перерегулированием за счет наличия положитель ной обратной связи и демпфирования системы. Данная отрицательная обратная связь образуется по цепочке: вход второго усилителя 5 - первый регулируемый. усилитель 21 - селектор 17 ка налов - ключ 15 - второй вход первого элемента 2 сравнения. Величина коэффициента усиления первого регулируемого усилителя 21 также выбирается предварительно на основе анализа АФХ ЭО объекта.Однако постоянное присутствие обратной отрицательной связи вносит погрешность в работу устройства. Поэтому возникает необходимость ее от- З 5 ключения после окончания переходного процесса. Отключение ее происходит следующим образом. На вход интегратора 18 поступает сигнал рассогласования между сигналами задания и обрат ной связи, Время интегрирования ин. - тегратора 18 выбрано больше времени переходного процесса регулирования.Поэтому напряжение на выходе интегратора 1, сравнимое с напряжением, 45 подаваемым в качестве опорного на второй вход второго компаратора 1 9, поступит после окончания переходного процесса (точка 4, фиг, 2) . После этого система 11 динамической корректировки находится в состоянии ожидания следующего возмущения, после которого в переходном режиме сначала осуществляется компенсация демпфирования, а затем вводится дополнительное демпфирование.Положительный эффект от иэобретения достигайтся от повышения эффективности проведения испьгганий путем улучшения динамических характеристик устройства и повышения точности обработки сигнала задания за счет устранения демпфирования, таким образом повышается точность управления,Формула изобретения Устройство для управления электро- гидравлическим вибратором, содержащее соединенные последовательно блок задания режима испьгганий и первый элемент сравнения, первый усилитель, выход которого предназначен для подключения к входу электрогицравлического вибратора, датчик обратной связи, вход которого предназначен для подключения к выходу электрогидравлического вибратора,второй усилитель, первый источник опорного напряжения, второй элемент сравнения, первый вход которого соединен с выходом первого источника опорного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности управления, оно снабжено фазовращателем, вход которого соединен с выходом датчика обратной связи, .а выход - с входом второго усилителя, третьим элементом сравнения, первый вход которого соединен с выходом второго усилителя, а выход - с первым входом первого усилителя, регулятором амплитуды, первый вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, а выход - с вторым входом первого усилителя и с вторым входбм третьего элемента сравнения, выпрямителем, вход которого соединен с выходом второго усилителя, а выход - с вторым входом второго элемента сравнения, системой динамической корректировки, выполненной в виде последовательно соединенных дифференциатора, первого компаратора, первого триггера и ключа, включенных между выходом блока задания режима испытаний и вторым входом первого элемента сравнения, второго источникаключ а. Составитель Т.Головкинаактор С.Патрушева Техред Л.Сердшкова Корректор Н, Ревска з 1217Тираж 436 НИИПИ Государственного комит 113035, Москво изобр 35, Рау Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород Гагарина,10 9156625 опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом первого компаратора, последовательно соединенных интегратора и второго компаратора, выход которого соединен с втор я5 входом первого триггера, а вход интегратора соединен с выходом третьего элемента сравнения, третьего источника опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом второго компаратора, параллельно соединенных третьего компаратора и первого и второго регулируемых усилителей, первые входы которых соединены с выходом второго усилителя а второй вход третьего компаратора соединен с выходомблока задания режима испытаний, второго триггера, первый вход которогосоединен с выходом первого компаратора, а второй вход - : выходом третьего компаратора, селектора каналов,первый и второй входы котогого соответственно соединены с выходами пер -вого и второго регулируемых усилителей, третий вход - с выходом второготриггера, а выход - с вторым входом Подписноеениям и открытиям при ГКНТ СССРкая наб., ц, 4/5