Установка для вопроизведения линейных ускорений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕспуБлик 1700 С 01 Р 21/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИДЕТЕЛ ЬСТВУ ВТОРСКОМ ижко ЕДЕтель- быть еско- восп- елью ОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(53) 531.768(088.8)56) Авторское свидетельство СССРМ 854454, кл. В 04 В 13/00, 1979.Авторское свидетельство СССРВ 1062616, кл. 6 01 Р 21/00, 1982,(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ВОСПРОИЗВНИЯ ЛИНЕЙНЫХ УСКОРЕНИЙ(57) Изобретение относится к иэмериной и испытательной технике и можетиспользовано в установках метрологичго и испытательного назначения прироизведении линейных ускорений. Ц изобретения является повышение точности воспроизведения линейных ускорений в динамических режимах работы за счет введения в закон регулирования составляющей, пропорциональной первой производной от сигнала задания и стабилизации параметров контура регулирования линейных ускорений при любых значениях воспроизводимого параметра. Сигналы с блока 1 задания градиента ускорения и блока 2 задания ускорения поступают на соответствующие входы блока 3 комбинированного управления, Выходной сигнал блока 3 в блоке.4 сравнения сравнивается с сигналом блока 14 передачи информации датчика 12 воспро1700487 изводимого линейного ускорения, который совместно с испытуемым прибором 13 установлен на платформе 11, связанной с ротором 8 и двигателем 9 привода. Разностный сигнал с выхода блока 4 преобразуется регулятором 5 ускорения и поступает через блок 6 линеаризации на блок 7 управления приводом, который управляет двигателем 9 Изобретение относится к измерительной и испытательной технике и может быть использовано в установках метрологического и испытательного назначения при воспроизведении линейных ускорений.Цель изобретения - повь 1 шение точности воспроизведения линейных ускорений в динамических режимах работы установки,На фиг. 1 представлена функциональная схема установки для воспроизведения линейных ускорений; на фиг. 2 - функциональная схема блока комбинированного управления; на фиг, 3 - кривые изменения выходного сигнала первого преобразователя цифра - аналог; на фиг, 4 - функциональная схема блока линеаризации; на фиг, 5 - функциональная схема блока управления приводом.Установка для воспроизведения линейных ускорений (фиг. 1) содержит блок 1 задания градиента ускорения, блок 2 задания ускорения, блок 3 комбинированного управления, блок 4 сравнения, регулятор 5 ускорения, блок 6 линеаризации, блок 7 управления приводом, ротор 8 с приводом, двигатель 9 привода, датчик 10 угловой скорости ротора, платформу 11 для крепления исследуемых приборов, датчик 12 воспроизводимого линейного ускорения, испытуемый прибор 13 и блок 14 передачи информации,Блок 3 комбинированного управления (фиг, 2) содержит компаратор 15, преобразователь 16 код - частота, первый, второй и третий элементы НЕ 17 - 19, первый элемент И 20, преобразователь 21 кода, второй и третий элементы И 22 и 23, ключ 24 элемент И - НЕ 25, счетчик 26, первый и второй преобразователи 27 и 28 цифра-аналог, сумматор 29.Блок 3 комбинированного управления предназначен для формирования сигнала, пропорционального сумме подлежащего воспроизведению закона изменения ускорения во времени аз (т) (сигнала задания привода. С двигателем 9 связан датчик 10 угловой скорости ротора, сигналы с которого поступают на блоки 6 и 7 для обеспечения требуемых характеристик этих блоков. По сигналам блока 7 управления, ротор 8 двигателя 9 вращается и на платФорме 11 создается требуемое линейное ускорение. 5 ил. ускорения), и составляющей, пропорциональной его первой производной азВ установившемся, режиме выходнойсигнал блока 3 комбинированного управле 5 ния равенУк = аф) = азустКду, (1)где азуст значение, подлежащего воспроизведению ускорения в установившемсярежиме;10 (Ду - коэффициент передачи датчика 12линейного ускорения с учетом блока 14 передачи информации,В динамических режимах работы(при воспроизведении переменных уско 15 рений): Ук = (аз(т) + Т 1 азЩ(ду, (2)где Тт - коэффициент, имеющий размерность времени (постоянная времени).Составляющая аз(с) определяется как20 таз (т )= Х аз/ э 9 и (а,у,т - а (т) / Ф,о-1 азустазЗависимости (3) и (4) реализованы в схеме блока 3 комбинированного управления на базе преобразователя 16 код-частота, управляемого кодом Й/аз/, поступающим на первый вход блока 3 комбинированного управления, а также на базе второго и третьего элементов И 22 и 23, счетчика 26, выполняющего функцию интегратора, второго преобразователя 28 цифра - аналог и компаратора 15. Модульаз 1градиента аз(т) в уравнениях (1)-(3) зависит от кода К/аз, а знак аз(т) определяется согласно выражению(4) с помощью дешифратора знака (третий элемент НЕ 19) и первый элемент И 20), подключенного к выходам и компаратора 15. Составляющая Кдуаз(т) в уравнении (2) формируется с помощью первого и второго элементов НЕ 17 и 8, преобразователя 21 кода, ключа 24, элемента И-НЕ 25 и первого преобразователя 27 цифра - аналог,Первый преобразователь 27 цифра-аналог используется в двухполярном включении и работает в смещенном коде, Статическая характеристика такого преобразователя представлена на фиг. За. На фиг, Зб пред5 ставлена зависимость выходного сигнала 0 первого преобразователя 27 цифра-аналог от входного кода Н/аз/, При этом нулевое напряжение с погрешностью, не превышающей половины цены единицы наи меньшего разряда, на выходе первого преобразователя 27 цифра - аналог (фиг. 3)5 обеспечивается подачей сигнала логичеб ской "1" нэ его знаковый разряд Оп и сигнала логического "0" на его информационные. 15 разряды Оп.01, Соответственно на выходе элемента И - НЕ 25 должен иметь место сигнал логической "1", а на выходе второго элемента НЕ 18 - логического "0", Положительному выходному напряжению преобра зователя 27 (фиг, Зб) соответствует наличие в знаковом разряде О сигнала логической "1". При этом абсолютная величина его выходного напряжения пропорциональна коду Оп",Оп"01", равному И/аз/. Таким 25 образом, положительное выходное напряжение преобразователя 27 цифра-аналог соответствует наличию сигнала логического "0" нэ выходе первого элемента НЕ 17 и сигнала логической "1" на выходе второго 30 элемента НЕ 18, когда код К/аз/ передается на информационные разряды первого преобразователя 27 цифра - аналог через элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ преобра.зователя 21 кода и элементы И ключа 24 без 35 изменения, т,е, код й/аз/ = Оы 01 .Отрицательному выходному напряжению преобразователя 27 цифра - аналог (фиг. Зб) соответствует сигнал логического "0" в знаковом разряде О поступающий с 40 выхода элемента И - НЕ 25. На выходе первого элемента НЕ 17 имеет место сигнал логической "1", который поступает на вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ преобразователя 21 кода и обеспечи вает инвертирование разрядов Опкода Й аз . При наличии сигнала логической "1" на управляющем входе ключа 24 инвертированный код Йаз" поступает на информационные разряды первого преобразователя 27 50 цифра - аналог.Таким образом реализуется зависимость выходносо напряжения преобразователя 27 цифра-аналог Овы (фиг. Зб), где модуль Овых определяется кодом й/аз/, а 55 знак Оь - значением выходного сигнала дешифратора знака градиента ускорения (выход первого элемента И 20).Блок 6 линеэризации (фиг, 4) функционально представляет собой делитель выходного сигнала регулятора 5 ускорения наугловую скорость вращения ротора (фиг, 1).Реализация блока 6 линеаризациипредставлена для случая, когда в качестведатчика 10 угловой скорости используетсяимпульсный магнитоэлектрический или фотоэлектрический преобразователь угла поворота в унитарный код. В этом случаеоперация деления на угловую скорость может быть заменена эквивалентной операцией умножения выходного сигналарегулятора 5 ускорения на период следования частоты импульсов датчика 10 угловой скорости.При этом в состав блока 6 линеаризации(фиг. 4) входят цифровой периодомер 30 иблок 31 перемножения.Блок 7 управления приводом (фиг. 5)содержит преобразователь 32 частота - напряжение, регулятор 33 скорости, регулятор 34 тока, датчик 35 тока, усилитель 36мощности.Установка для воспроизведения линейных ускорений работает следующимобразом,В режиме воспроизведения нарастающего по некоторому закону ускорения с последующим выходом его на установившеесязначение аэуст сигналы задания конечногозначения ускорения ак и градиента ускорения аз (фиг. 1), вырабатываемые соответственно блоком 2 задания ускорения и блоком1 задания градиента ускорения, поступаютсоответственно на второй и первый входыблока 3 комбинированного управления, навыходе которого появляется сигнал комбинированного управления в соответствии свыражением (2), при этом выходной сигналблока 1 задания градиента ускорения участ- .вует в формировании составляющей Т 1 ==Кдуаз,обеспечивающей компесацию динамических ошибок регулирования.На выходе блока 4 сравнения появляется разностный сигнал УУду, который преобразуется регулятором 5 ускорения в сигналОру, поступающий на первый вход блока 6линеаризации, на второй вход которого поступают импульсы от датчика 10 угловойскорости ротора. Значение выходного сигнала регулятора 5 ускорения, проходящегона выход блока 6 линеаризации, при этомизменяется обратно пропорционально угловой скорости ротора,Выходной сигнал блока линеаризацииОу поступает далее на вход замкнутого контура регулирования скорости ротора, состоящего из блока 7 управления привода,двигателя 9 привода, ротора 8 и датчика 10угловой скорости ротора. При этом двигатель 9 вращается со скоростью, определяе-.10 15 20 25 30 35 40 мой значением сигнала цу, Значение воспроизводимого ускорения нарастает пропорциональио квадрату угловой скорости.6 лагодаря наличию блока 6 линеаризации воспроизводимое ускорение и выходные сигналы регулятора 5 ускорения и блока 3 комбинированного управления пропорциональны. Тем самым создается возможность компенсации динамической ошибки . егулирования ускорения, а также обеспеч вается устойчивая работа замкнутого контура ускорения во всем диапазоне. Например, в режиме воспроизведения ли нейно изменяющегося ускорения (аз = =сопзт) воспроизводимое ускорение а равно заданному значению азт). При этом разность выходного сигнала Ук блока 3 кОмбинированного управления и сигнала обратной связи по ускорению,с выхода блок 14 передачи информации дает на входе регулятора 5 ускорения постоянный сигнал ТКдуаз, который интегрируется регуляторм 5 ускорения. В. результате выходной сгнал регулятора 5 ускорения изменяется линейно. Благодаря наличию блока 6 линеаизации обеспечивается линейный закон изменения воспроизводимого ускорения а(1) с темпом аз, Если воспроизводимое ускорение а(с) из-за влияния возмущений отличается от аз Ы, то за счет обратной связи пр ускорению на входе регулятора 5 ускореня образуется дополнительный сигнал, воздействующий через регулятор 5 ускорения, блок 6 линеаризации и блок 7 управления приводом на двигатель 9 таким оразом, что ускорение возвращается к требуемому значению аф).В конце переходного процесса аз(т) = -эуст и установка работает в режиме стабилизации. При этом выходной сигнал блока 3 комбинированного управления Ук = аэуст = =сопзт. При отсутствии возмущений входной сигнал регулятора 5 ускорения равен нулю, а его выходной сигнал постоянен. Если воспроизводимое ускорение под влиянием возмущений становится равным алушт, то на выходе блока 4 сравнения появляется разностный сигнал, не равный нулю, который воздействует на установку, проходя через регулятор 5 ускорения, блок 6 линеаризации, блок 7 управления приводом и двигатель 9 привода, возвращая ускорение к требуемому значению,Таким образом, обеспечивается воспроизведение линейных ускорений в соответствии с егозадаваемым значением.Формула изобретения Установка для воспроизведения линейных ускорений, содержащая блок задания ускорений, блок сравнения, ротор с приводом, платформудля крепления испытуемого прибора и датчика воспроизводимого ускорения, выход которого через блок передачи информации соединен с вторым входом блока сравнения, и блок управления приводом, выход которого соединен с двигателем привода, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности, в нее введены блок задания градиента ускорения, блок комбинированного управления, блок линеаризации, регулятор ускорения и датчик угловой скорости Ротора, связанный с двигателем, при этом блок управления приводом выполнен с двумя входами, первый вход блока комбинированного управления соединен с выходом блока задания градиента ускорения, второй вход - с выходом блока задания ускорения, а выход - с первым входом блока сравнения, выход которого через регулятор ускорения соединен с первым входом блока линеаризации, выход которого соединен с первым входом блока управления приводом, а вторые входы блоков управления приводом и линеаризации соединены с выходом датчика угловой скорости ротора.1700487 Составитель А.АльшаевТехред М.Моргентал актор Л.Гратилл орректор О,Кравцо Заказ 4465 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101