Система автоматического гашения вибраций

10 20 25 Изобретение относится к техникевиброгашения и предназначено дляустановки на виброактивное оборудование, амплитуда и частота колебаний которого изменяется во времени,а также на амортизированные приборыи устройства, находящиеся в зоне действия виброактивного оборудования.Цель изобретения - повышение эффективности гашения полигармонических вибраций,На Фиг. 1 изрбражена блок-схемаавтоматической системы управлениявиброгасящим устройством; на Фиг.2 -блок-схема полосового следящегофильтра,Вибровозбудитель 1 установленна объекте 2 защиты. Автоматическаясистема управления содержит двавибродатчика, первый 3 из которыхустановлен на массе вибровозбудителя 1, а второй 4 - на объекте 2 защиты, блок 5 формирования компенсирующего сигнала, содержащий полосо -вые следящие фильтры 6 и сумматоры 7. Выход блока 5 формирования компенсирующего сигнала через усилитель 8 мощности связан с вторым входом (обмоткой возбуждения) вибровозбудителя 1. Усилители 9 и 10 сигналов вибродатчиков, фазовый детектор 11, интегратор 12, частотный детектор 13, сумматор 14 и усилитель 15 тока предназначены для управления жесткостью подвески реактивной массы вибровозбуцителя 1.Выход усилителя 9 сигналов первого вибродатчика 3 связан с первым входом фазового детектора 11 выход которого через интегратор 12 связан с первым сумматором 14. Второй вход сумматора 14 связан с выходом частотного детектора 13, вход которого связан с вторым входом Фазового детектора, Выход усилителя 10 сигналов второго вибродатчика 4 соединен с входом блока 5 формирования компенси. рующего сигнала, первый выход которого через усилитель 8 соединен с вторым входом вибровозбудителя 1. Блок 5 формирования компенсирующего сигнала содержит и последовательно соединенных полосовьгх следящих фильтров (6, - 6) и сумматоров (7, - 7) по числу гармоник в спектре полигармонических вибраций в порядке убывания их амплитуд, а также масштабный усилитель 16. Вход блока 5 формирования 30354050 компенсирующего сигнала соединен с входом первого полосового следящего фильтра 6 выход которого соединенс входом частотного детектора 13, вторым входом фазового детектора 11 и через масштабный усилитель 16 с первым входом и-го сумматора 7,Вход каждого 1-го полосового следящего фильтра 6, кроме и-го (6), связан с вторым неинвертирующим входом -го сумматора 7 а выход каждого 1-го полосового следящего фильтра 6;, кроме и-го (6), связан с первым инвертирующим входом -го сумматора 7 г, выход которого связан с входом (1) -го полосового следящего фильтра 6, . Выходы всех полосовых следящих фильтров, кроме первого (6 - 6), связаны с 1-ми входами и-го сумматора 7, выход которого является выходом блока 5 формирования компенсирующего сигнала.Каждый попосовой следящий фильтр (6 - 6) (фиг. 2) содержит полосо - вой фильтр 18, выполненный с возможностью регулировки коэффициента передачи и частотной настройки. Частотная настройка вьгполняется совокупностью элементов, состоящей из сумматора 18, фазового детектора 19, частотного детектора 20, двух фильтров 21 и 22 нижних частот и управляющего элемента 23. Вход полосового Фильтра 17 связан с входом частотного детектора 20 и первым входом фазового детектора 19, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра 17 и являющегося выходом полосового следящего фильтра. Выход фазового детектора 19 через первый фильтр 21 нижних частот соединен с первым входом сумматора 18. Второй вход сумматора 18 через второй фильтр 22 нижних частот соединен с выходом частотного детектора 20. Выход сумматора 18 через управляющий элемент 23 связан с вторым (управляемым) входом полосового фильтра 17.Система работает следующим образом.Колеблющийся объект создает поли- гармоническое силовое возбуждение объекта 2 защиты. Информация об амплитуде и фазе колебаний объекта 2 защиты, получаемая при помощи датчика 4, поступает на усилитель 10, обеспечивающий согласование датчи269106 510 15 20 25 30 40 45 50 55 3 1 ка 4 с элементами схемы, и далее на вход блока 5 Формирования компенсирующего сигнала, откуда сигнал через первый полосовой следящий фильтр б настроенный на частоту гармонической составляющей, имеющей наибольшую амплитуду, подается на инвертирующий вход первого сумматора 7 . В сумматоре 7, происходит вычитание выделенной в фильтре 6, гармонической составляющей из общего сигнала, поданного с входа блока 5 формирования компенсирующего сигнала на неинвертирующий вход сумматора 7, . Сигнал, полученный на выходе сумматора 7 подается на вход второго полосового следящего фильтра 6 настроенного на частоту гармонической составляющей, имеющей вторую по величине амп.литуду, и на неинвертирующий вход второго сумматора 7 .Во втором сумматоре 7 происходит вычитание выделенной в фильтре б, гармонической составляющей, поданное на его инвертирующий вход из сигнала, поданного на неинвертирующий вход. Полученный сигнал подается на вход третьего полосового следящего фильтра 6 и неинвертирующий вход третьего сумматора 7 и так далее через все полосовые следящие фильтры и сумматоры, кроме и - го фильтра, выход которого подается непосредственно на неинвертирующий вход и-го сумматора, Таким образом на выходе каждого полосового следящего фильтра б получается соответствующая гармоническая составляющая полигармонического сигнала без каких-либо помех. Раз-ность фаз сигналов на входе и выходе каждого -го фильтра 6 поддерживается,с высокой точностью около О . Эти сигналы со всех полосовых следящих фильтров, кроме первого 6 подаются непосредственно на входы и-го сумматора 7,а с выхода первого полосового следящего фильтра 6, через масштабный усилитель 16 также на вход и-го сумматора 7 . Сумма всех этих сигналов с выхода п-го сумматора 7 подается на первый выход блока 5 формирования компенсирующего сигнала. Выходной сигнал блока 5 формирования компенсирующего сигнала в усилителе 8 мощности инвертируется и преобразуется в управляющий ток, который подается на обмоткувозбуждения, Жесткость упругих элементов и величина реактивной массы вибровозбудителя выбрана так, что первая частота подвески реактивной массы при номинальном токе в обмотке подмагничивания совпадает с наиболее интенсивной составляющей вибрации (как правило низкочастотной),Вибровозбудитель 1, работая в резонансном режиме, развивает силу, близкую по величине и противополож-. ную по направлению силе, действующей на защищаемый объект 2.Для гашения составляющих с меньшими амплитудами (как правило высоко частотных) используется зарезонансный, равномерный участок амплитудно- частотной характеристики вибровозбудителя 1. Необходимые амплитудные и фазовые соотношения в канале управ. ления на этих частотах блока 5 формирования компенсирующего сигналаобеспечиваются несколькими (и) полосовыми следящими Фильтрами (6, - 6 )Они рассчитаны таким образом, чтона частотах вибрации вибровозбудитель 1 воздействует на защищаемыйобъект 2 силами, близкими по величине и противоположными по направлениюсоставляющим вибрации. В результатекомпенсации этих. составляющих вибра-. ции защищаемого объекта снижается. Благодаря тому, что полосовые следящие фильтра (6, - 6,) выполненыследящими, эффективный режим виброкомпенсации сохраняется при меняющихся частотах вибрационных составляющих.Для сохранения эффективного и экономичного (резонасного) режима вибровоэбудителя 1 при изменяющейсячастоте наиболее интенсивной составляющей соответственно корректируется жесткость подвески реактивноймассы вибровозбудителя. Сигнал с выхода пер в ого полос о в ого сл едяшег о Фильтра 6 блока 5 формирования компенсирующего сигчала подается на вход частотного детектора 13 и второй вход фазового детектора 11. Сигнал с вибродатчика 3, установленного на вибровозбудителе 1, через усилитель 9 подается на первый вход фазового детектора 11,При совпадении резонансной частоты вибровозбудителя 1 с частотой наиболее интенсивной составляющей вибрации обеспечивается режим ее компенсации. Значение выходного сигнала Фа-зового цетектора 11 при этом равно О, На выходе частотного детектора 13 формируется сигнал, пропорциональный частоте колебаний объекта 2 заиты Полученный сигнал подается через сумматор 14 и усилитель 15 тока на обмотку подмагничивания гасителя колебаний. Ток в обмотке подмагничиванияпропорциональный напряжению на выходе усилителя 15 тока, поддерживает пос О тоянную величину электромагнитной жесткости и частоту настройки вибровозбудителя 1.При нарушении условия настройки изменяется сдвиг фаз колебаний объек та 2 защиты и вибровозбудителя 1, следовательно сигнал на выходе фазового детектора 11 отличен от О, Величина этого сигнала пропорциональна изменению фазы, а знак определяется 20 знаком частотной растройки, Сигнал фазового детектора 11 через интегратор 12 подается на первый вход сумматора 14. Кроме того, при значитель. ной расстройке изменение частоты25 колебаний объекта 2 защиты вызывает изменение уровня сигнала час.тотного детектора 13. Этот сигнал, суммируясь с сигналом Фазового канала на сумматоре 14, вызывает изменение ЗО уровня сигнала на выходе усилителя 15 тока. При этом изменяется ток в обмотке подмагничивания до тех пор, пока резонансный режим вибровозбудителя не восстановится. 35Таким образом, наличие в блоке формирования компенсирующего сигнала и полосовых следящих фильтров и сум - маторов по числу гармонических составляющих в спектре полигармонических Ю 0 вибраций, соединение их в порядке убывания амплитуд гармонических составляющих позволяет выделять на вы, ходе каждого Фильтра из сигнала поданного на его вход, составляющую 45 с наибольшей амплитудой. Тем самым обеспечивается выделение гармонических составляющих полигармонического сигнала без помех. При этом условии значительно увеличивается эффектив ность гашения полигармонических вибраций. Ф о р м у ла и з о б р е т е н и я551. Система автоматического гашения вибраций, содержащая вибровозбудитель, два вибродатчика, четыре усилителя, фазовый детектор, частотный детектор, интегратор, сумматор и блок формирования компенсирующего. сигнала, состоящий из п полосовых следящих фильтров и и сумматоров, причем первый вибродатчик установлен на массе вибровозбудителя, второй вибродатчик прикреплен к объекту защиты, выход первого вибродатчика через первый усилитель соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого подключен к входу частотного детектора, вход блока формирования компенсирующего сигнала подключен к выходу второго усилителя, вход которого соединен с выходом второго вибродатчика, выход фазового детектора через интегратор соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к вы - ходу частотного детектора,а выход соединен с входом третьего усилителя, соединенного выходом с первым входом вибровозбудителя, первый выход блока формирования компенсирующего сигнала соединен с входом четвертого усилителя, выход которого подключен к второму входу вибровоз - буцителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффектив. ности гашения полигармонических вибраций, второй выход блока Формирования компенсирующего сигнала подключен к входу частотного детектора.2 Система по п, 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что блок формирования компенсирующего сигнала содержит усилитель и и групп из последовательно соединенных полосовых следящих фильтров и сумматоров по числу гармонических составляющих в спектре полигармонических вибраций, соединенных последовательно в порядке убывания амплитуд составляющих гармоник, вход блока Формирования компенсирующего сигнала соединен с входом первого полосового следящего фильтра, выход которого соединен с вторым выходом блока формирования компенсирующего сигнала и через усилитель с первым входом и-го сумматора, вход каждого -го полосового следящего фильтра, кроме п-го, связан с вторым входом -го сумматора, выход каждого полосового следящегофильтра, кроме первого, соединен с х-ым входом и-го сумматора, выходкоторого соединен с первым выходомблока формирования компенсирующегосигнала.3, Система по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что полосовые следящие фильтры выполнены с возможностью регулировки коэффициента передачи и частотной настройки, содержат полосовой фильтр, сумматор, фазовый детектор, частотный детектор, два фильтра нижних частот и управля ющий элемент, причем вход полосового следящего фильтра связан с входом частотного детектора, первым входом полосового фильтра и первым входомфазового детектора, второй вход которого соединен с выходом полосовогофильтра и выходом полосового следя-щего фильтра, выход фазового детектора через первый фильтр нижних частот соединен с первым входом сумматора, второй вход которого через второй фильтр нижних частот соединенс выходом частотного детектора, авыход сумматора через управляющийэлемент сосдинен с вторым входомполосового фильтра.1269106 Составитель З.ШефтельТехред А.Кравчук Корректор В,Бутяга Редактор Е.Папп Заказ 6035/50 Тираж 836 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5